DE4319813C2 - Verfahren zur Herstellung von steriler Milch durch dynamische Mikrofiltration - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Milch, und zwar entweder von Vollmilch oder von Magermilch, mit einem verringerten Bakteriengehalt und das Produkt dieses Verfahrens.

Das bekannte Pasteurisierungsverfahren zur Abtötung von Bakterien in Milch wird seit vielen Jahrzehnten eingesetzt. Al­ lerdings beeinträchtigen die beim Pasteurisierungsverfahren erforderlichen hohen Temperaturen den Geschmack der Milch. Ferner werden beim Pasteurisierungsverfahren selbst bei An­ wendung hoher Temperaturen nicht alle unerwünschten Bakterien beseitigt, was zu einer kurzen Haltbarkeitsdauer der meisten Milchprodukte führt.

Bacillus cereus ist oft das vorherrschende Bakterium in ver­ gleichsweise alter Milch, die auf herkömmliche Weise behan­ delt worden ist, da es das Pasteurisierungsverfahren überle­ ben kann und bei niedrigen Temperaturen gedeiht, was den Ver­ derb der Milch fördert. Es besteht ein allgemeiner Bedarf an einem Verfahren zur Verringerung des Bakteriengehalts in Milch, und zwar sowohl in Vollmilch als auch in Magermilch., um die Haltbarkeit des Produkts zu erhöhen und seinen Ge­ schmack durch Verzicht auf das Pasteurisierungsverfahren zu verbessern.

Von großer wirtschaftlicher Bedeutung ist auch der Bedarf, das sehr teure und arbeitsintensive Verteilungsverfahren, das derzeit erforderlich ist, um die Milch zum Verbraucher zu bringen, überflüssig zu machen. Es ist derzeit für jede Mol­ kerei erforderlich, nach der Verarbeitung der Rohmilch durch Homogenisieren und andere Stufen die Milch für die Verteilung an die Verbraucher in Behälter zu füllen und diese Milch un­ ter Kühlung zu transportieren. Dies erfordert es für jede Molkerei, eine erhebliche Zahl von Kühlwägen anzuschaffen und zu unterhalten, um die verarbeitete Milch an den Ort der Ver­ teilung zum Verbraucher zu transportieren. Durch Bereitstel­ lung eines sterilen oder nahezu sterilen Milchprodukts wäre es möglich, die Notwendigkeit des Transports der Milch unter derartiger Kühlung überflüssig zu machen. Allerdings wird mit dem Pasteurisierungsverfahren nur Milch mit einem verringer­ ten Bakteriengehalt bereitgestellt, nicht jedoch ein steriles Produkt.

Wenn ein steriles Milchprodukt hergestellt werden könnte, wäre es ferner möglich, auch auf die Lagerung der Milch am Ort der Verteilung unter Kühlung zu verzichten. Es wäre eben­ falls von einem beachtlichen wirtschaftlichen Vorteil, wenn große Kühlabteile in typischen Lebensmittelgeschäften entfal­ len könnten.

Selbst bei Anwendung des heutigen Pasteurisierungsverfahrens ist es in einigen Fällen von besonderem Interesse, vor der Pasteurisierung eine Milch mit einem verringerten Bakterien­ gehalt zu erhalten. Zum Beispiel kann eine bestimmte Menge Rohmilch so stark kontaminiert sein, daß die bloße Pasteuri­ sierung nicht zu einer angemessenen Haltbarkeit, bezogen auf heutige Standards, führt.

Für einige Anwendungen ist es darüberhinaus wünschenswert, eine behandelte Milch bereit zustellen, in der der Bakterien­ gehalt sehr stark, z. B. auf 1/100 des ursprünglichen Werts, verringert ist. Es ist insbesondere wichtig, Milch mit einem vergleichsweise niedrigen Bakteriengehalt für die Herstellung von Käse bereitzustellen, da falsche Bakterienkulturen den Käse zerstören können. Es ist normalerweise nicht zweckmäßig, die Milch für die Verwendung in der Käseproduktion einfach in einem ausreichenden Maß mit Wärme zu behandeln, da eine der­ artige Wärmebehandlung zu einer geringeren Menge an Käse füh­ ren und auch die Koagulationszeit ungünstig beeinflussen kann. Herkömmlicherweise werden Additive eingesetzt, um das Problem zu verringern. In vielen Fällen wäre es jedoch wün­ schenswert, die Verwendung derartiger Additive zu vermeiden.

Verschiedene Verfahren zur Verringerung der Bakterienzahl in Milch durch Filtration sind dem Fachmann bekannt, aber keines der Verfahren hat eine allgemeine Akzeptanz gefunden. Die Verfahren nach dem Stand der Technik führen entweder zu einer niedrigen Durchflußgeschwindigkeit, was das Verfahren bei An­ wendung in großem Maßstab unwirtschaftlich macht, oder sie beeinträchtigen die Qualität der Milch, so daß die Verbrau­ cher das Produkt nicht annehmen.

Der Einsatz herkömmlicher Filtrationseinrichtungen zur Her­ stellung von Milch mit einem verringerten Bakteriengehalt ist versucht worden. Die schwedische Patentveröffentlichung 380 422 beschreibt ein Verfahren, bei dem Vollmilch durch Mi­ krofiltration in Filtrat- und Konzentratfraktionen aufgeteilt wird. Das Filtrat, das durch die Poren des Filters tritt (die Größe der Poren liegt im allgemein im Bereich von 0,1 µm bis 10 µm), besteht aus Milch mit einem weitgehend verringerten Fettgehalt, und das Konzentrat, das auf der Oberfläche des Filters zurückgehalten wird, besteht aus Rahm, da nicht nur Bakterien, sondern auch Fettkügelchen weitgehend durch den Filter zurückgehalten werden.

Die veröffentlichte schwedische Patentanmeldung SE-A-6715081 beschreibt ein Verfahren zur Sterilisierung von Milch, in dem das Fett zunächst aus der Vollmilch abgetrennt wird. Sodann wird die Fettfraktion mittels Wärme sterilisiert, und die Ma­ germilchfraktion wird durch Abfiltrieren der Bakterien steri­ lisiert (es sind keine Filterporengrößen angegeben). Schließ­ lich werden die sterilisierten Fett- und Magermilchfraktionen wieder miteinander vermischt, wobei man ein steriles Milch­ produkt erhält. Um die Magermilchfraktion durch Abfiltrieren der Bakterien zu sterilisieren, muß die Porengröße im Filter so gering sein, daß ihn keine Bakterien passieren können, was zu geringen Durchsatzgeschwindigkeiten und der unerwünschten Zurückhaltung von Fettkügelchen und Proteinen aus der Milch führt.

US-Patent 5 064 674 betrifft ein Verfahren zur Herstellung hypoallergener Milch durch Ultrafiltrationsmethoden unter Einsatz von Membranen, die die Passage von Molekülen mit einem Molekulargewicht von etwa 5 kDa oder weniger ermögli­ chen. Die ausgeschlossenen Komponenten, die von der Membran zurückgehalten werden, umfassen Milchprotein, lebensfähige und nicht-lebensfähige Bakterien, bakterielle Proteinantigene und Milchfett. Das beim Ultrafiltrationsverfahren aufge­ fangene Filtrat ist daher nicht nur frei von Bakterien und bakteriellen Proteinantigenen, sondern auch von Fett und von Milchprotein, was das Produkt als solches ungeeignet für die Verwendung als Milch macht.

Es ist also offensichtlich, daß die Poren von auf diesem Fachgebiet verwendeten Bakterienfiltern, die bei der Sterilisation von Milch wirksam sind, nicht nur die Bakterien entfernen, sondern auch die Fettkügelchen und mindestens einige der Proteine. Derartige Filter werden schnell durch zurückgehaltenes Material verstopft; daher fällt die Durchflußgeschwindigkeit durch den Filter rasch ab, und der Filter muß häufig gereinigt oder ersetzt werden. Die hohen Kosten eines derartig ineffizienten Verfahrens verhindern im allgemeinen seine Anwendung. Da der Filter ferner Fettkügel­ chen und Proteine zurückhält, wird auch die Qualität der Milch beeinträchtigt.

Aus der vorstehenden Diskussion ist offensichtlich, daß ein fortdauernder Bedarf an einem verbesserten Milchfiltrations­ verfahren besteht, mit dem ein steriles oder fast steriles Produkt bereitgestellt werden kann, das eine verbesserte Haltbarkeit aufweist, wobei das Verfahren die Qualität der Milch nicht beeinträchtigt.

Bisher sind einige Versuche unternommen worden, Querstrom- oder Tangentialstrom-Filtrationsvorrichtungen zur Behandlung von Milch einzusetzen, wobei derartige Vorrichtungen in die­ sem Fachgebiet bekannt sind.

Mehrere Arten von Filtrationsvorrichtungen sind beschrieben worden, die es ermöglichen, eine derartige Tangentialstrom- oder Querstrom-Filtration durchzuführen. Die vielleicht älte­ ste bekannte derartige Vorrichtung, die im sowjetischen Pa­ tent 142 626 (Zhevnovatyi, A.I.) beschrieben wurde, wird aus einem Rohr aus porösem Material, das innerhalb eines zweiten Rohres befestigt ist, gebildet, wobei die zu filtrierende Suspension unter einer Last bei hoher Geschwindigkeit in den ringförmigen Raum zwischen den beiden Rohren tritt und das Filtrat innerhalb des porösen Rohres strömt. Bei verbesserten Vorrichtungen mit ähnlicher Konstruktion werden zwei konzen­ trische Zylinder verwendet, wobei der innere Zylinder durch eine mikroporöse Membran gebildet wird und die Flüssigkeit einer erzwungenen helikoidalen Strömung um den inneren Zy­ linder unterworfen wird.

Weitere Querstromfiltrationsvorrichtungen umfassen eine Reihe von Filterelementen, die in Form von Platten oder Scheiben übereinander angeordnet sind. Auf beiden Oberflächen davon sind mikroporöse Membranen, z. B. um ein Filtratsammelrohr, angeordnet, wobei die zu filtrierende Suspension eine Scheibe nach der anderen auf einem helikoidalen Weg passiert.

Viele weitere Formen von Querstromfiltrationssystemen sind entwickelt worden. Zum Beispiel betrifft US-Patent 5 009 781 eine Querstromfiltrationsvorrichtung mit einem Filtratnetz­ werk, das eine Reihe von in Längsrichtung angeordneten Fil­ tratkammern und einen oder mehrere- Filtratkanäle, die die Kammern schneiden, umfaßt. US-Patent 5 035 799 betrifft eine Querstromfilteranordnung mit Filterblattanordnungen, die par­ allel innerhalb eines Filtertanks angeordnet sind, wobei die einströmende Flüssigkeit unter Druck steht, um einen tur­ bulenten Querstrom der Flüssigkeit über die Medien zu erzeu­ gen.

US-Patent 5 015 397 betrifft eine Querstromfiltrations­ vorrichtung und ein Verfahren unter Verwendung eines Rohrs aus helikoidal aufgerolltem Profildraht. Kontaminierte Flüs­ sigkeit tritt an einem Ende ein. Beim Strömen durch das Rohr erhöht sich ihre Konzentration an Verunreinigungen, während geklärte Flüssigkeit durch die Rohrwand tritt. US-Patent 5 047 154 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verstärkung der Durchflußgeschwindigkeit von Querstromfiltrationssystemen. US-Patent 4 569 759 betrifft eine Tangentialstromfiltrationsvorrichtung und eine Anlage, die eine derartige Vorrichtung umfaßt.

Eine Querstromfiltration unterscheidet sich von einer Durch­ lauffiltration grundlegend darin, daß die zugeführte Flüssig­ keit parallel zur Filteroberfläche eingeführt wird und die Filtration in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Stroms der zugeführten Flüssigkeit erfolgt. Bei Querstromfil­ trationssystemen wird im allgemeinen die Anreicherung von ab­ filtrierten Feststoffen auf dem Filtermedium durch die Scher­ wirkung der Strömung verringert, da die Strömungsrichtung der zugeführten Flüssigkeit tangential zur Membranoberfläche ist. Die Querstromfiltration ermöglicht daher einen quasi-statio­ nären Betrieb mit einem nahezu konstanten Durchfluß, wenn die Antriebsdruckdifferenz konstant gehalten wird. Allerdings ist diese theoretische Möglichkeit in der Praxis bisher nicht er­ reicht worden. Bei herkömmlichen Querstromfiltrationssystemen besteht also das Problem der Abnahme des Filtrationsdurch­ flusses. Ein Großteil der suspendierten Feststoffe wird an der Wand des Rohrs zurückgehalten, und es bildet sich schnell eine dynamische Membran (die auch als "Filterkuchen" oder "Filterrückstand" bezeichnet wird). Die dynamische Membran ist weitgehend verantwortlich für die nachfolgend auftretende Filtration.

Diejenigen Teilchen, die zu Anfang in die Wandmatrix eintre­ ten, werden schließlich darin gefangen, und zwar aufgrund der unregelmäßigen und schlangenförmigen Beschaffenheit der Porenstruktur. Bei fortschreitender Mikrofiltration wird das Eindringen weiterer kleiner Teilchen in die Wandmatrix durch die Gegenwart der dynamischen Membran gehemmt. Die Bildung der dynamischen Membran, zusammen mit einer möglichen Ver­ stopfung der Porenstruktur des Rohrs durch eingefangene Teil­ chen, führt zu einem Abfall des Filtrationsdurchflusses. Bei herkömmlichen Systemen steht dieser Abfall ungefähr in einer exponentiellen Beziehung zur Filtrationszeit.

Die Querstromfiltration von Milch ist versucht worden, sie ist jedoch aufgrund der vorstehend diskutierten Probleme nicht allgemein akzeptiert worden. US-Patent 5 028 436 be­ trifft ein Verfahren zur Trennung der gelösten und ungelösten Bestandteile der Milch, und zwar unter Verwendung einer mi­ kroporösen Membran mit einer Porengröße im Bereich von 0,1 bis 2 µm, die mit einer wäßrigen Lösung, einer Dispersion oder einer Emulsion von Lipiden oder Peptiden behandelt wor­ den ist. Das Patent betrifft auch mit der vorbehandelten Mem­ bran getrennte Milch. Beim Verfahren dieses Patents wird eine erste Filtrationsstufe unter Verwendung einer mikroporösen Membran in einem Tangentialstrommodus eingesetzt. Man erhält ein klares Filtrat und ein dicklich fließendes Konzentrat. Das Filtrat enthält alle Salze, Lactose, Aminosäuren, Oligo­ peptide und Polypeptide mit geringem Molekulargewicht in der natürlichen, nicht-denaturierten Form, und das Konzentrat enthält praktisch das gesamte Kasein und die Fettkomponenten der Milch. Das Filtrat kann daher nicht als "Milch" betrach­ tet werden, da alle Fettsubstanzen daraus entfernt worden sind.

US-Patent 4 876 100 betrifft ein Querstromfiltrationsver­ fahren zur Herstellung von Milch mit einem verringerten Bak­ teriengehalt. Rohmilch wird durch Zentrifugationstrennung in eine aus Rahm bestehende Fraktion und eine weitere, aus Magermilch bestehende Fraktion getrennt. Die Magermilchfrak­ tion wird in einen Mikrofilter geleitet, in dem ein Teil der Fettkügelchen, der Proteine und der Bakterien abgetrennt wird. Aus dem Mikrofilter erhält man ein Filtrat, das aus Magermilch mit einem verringerten Gehalt an Fett, Proteinen und Bakterien besteht, und ein Konzentrat mit einem erhöhten Gehalt, an Fett, Proteinen und Bakterien. Das Konzentrat wird anschließend sterilisiert. Das Filtrationsverfahren des US-Patents 4 876 100 verringert also außer dem Bakteriengehalt im Filtrat auch dessen Fett- und Proteingehalt, es verändert also die Eigenschaften des Filtrats gegenüber denjenigen der ursprünglichen Magermilch.

Die Anwendung der Querstromfiltration hat bis heute also of­ fensichtlich nicht zu einem akzeptablen Verfahren zur Verrin­ gerung bakterieller Verunreinigungen in Milch geführt.

Es wurde eine Möglichkeit zur Überwindung der mit der klassi­ schen Querstromfiltrationstechnologie verbundenen Probleme entwickelt, die als dynamische Mikrofiltration bekannt ist. Das dynamische Filtrationsverfahren überwindet die Nachteile der klassischen Querstromtechnologie, da die zu filtrierende Flüssigkeit nicht einfach tangential über die Membranoberflä­ che geleitet wird. Die Membranoberfläche oder ein fester Kör­ per nahe der Membranoberfläche werden bewegt, so daß die Flüssigkeit an der Grenzfläche zwischen dem Rotor und dem Stator einer Scherwirkung unterworfen wird. Die Scherwirkung führt dazu, daß die Membranoberfläche "geschrubbt" wird, was sie vergleichsweise frei von teilchenartigem Material hält und verhindert, daß sich ein Filterkuchen auf der Mem­ branoberfläche bildet. Das teilchenartige Material, das sich anderenfalls auf der Membranoberfläche ansammeln würde, bleibt suspendiert, und es wird schließlich durch einen se­ kundären Strom, der im allgemeinen als Konzentratstrom be­ zeichnet wird, entfernt.

Dynamische Mikrofiltrationssysteme können verschiedene Formen annehmen. Zum Beispiel betreffen die US-Patente 5 037 562, 3 997 447 und 4 956 102 dynamische Mikrofiltrations- Schei­ bensysteme.

Die US-Patente 4 956 102, 4 900 440, 4 427 552, 4 093 552, 4 066 554 und 3 797 662 sowie viele andere lehren zylindri­ sche dynamische Mikrofiltrationsvorrichtungen.

Niemand hat bisher die dynamische Mikrofiltration auf die Verarbeitung von Milch angewandt, und die Anwendung der Quer­ stromfiltration auf Milch war begrenzt und ist hauptsächlich zur Fraktionierung von Milch in Komponenten auf der Basis des Fettgehalts angewandt worden.

Es ist nun überraschenderweise festgestellt worden, daß die dynamische Mikrofiltration von Milch erfolgreich ohne die im Stand der Technik aufgetretenen Probleme einer Verschlechte­ rung der Milchqualität, einer vorzeitigen Verstopfung des Filters und einer unzureichenden Entfernung von Bakterien durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchge­ führt werden kann.

Erfindungsgemäß wird Milch, und zwar entweder Vollmilch oder Magermilch, zuerst homogenisiert und anschließend einer Fil­ tration unterworfen. Durch die zuerst durchgeführte Homogeni­ sierungsstufe wird die Teilchengröße der Fettkügelchen und anderer großer, suspendierter Bestandteile der Milch wesent­ lich verringert, was eine Mikrofiltration der Milch ohne we­ sentliches Entfernen und Mitreißen von Fett oder anderen Kom­ ponenten ermöglicht.

Milch ist eine Emulsion von Fett- und Proteinteilchen in Was­ ser. Die Homogenisierung stellt ein Verfahren zur Verringe­ rung der Emulsionsteilchengröße dar, um das Durchtreten durch eine mikroporöse Membran mit einer geeigneten Porengröße zu ermöglichen und darin enthaltene Bakterien zurückzuhalten, ohne in unerwünschter Weise den Fett- und Proteinanteil der Milch zu entfernen.

Nach der Homogenisierung wird die Milch unter Anwendung der dynamischen Mikrofiltration filtriert. Die Erfindung stellt auf diese Weise ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Milch mit einem verringerten Bakteriengehalt bereit, ohne daß eine Pasteurisierung erforderlich ist. Der Teil der Milchfraktion, der durch den Mikrofilter zurückgehalten wird, (die Konzentratfraktion), kann als Teil des zugeführten Mate­ rials zurückgeführt werden, oder sie kann verworfen oder in anderen Verfahren eingesetzt werden.

Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung also ein Verfahren zur Behandlung von Rohmilch zur Herstellung von behandelter Milch mit einem im Vergleich zur Rohmilch geringeren Bakte­ riengehalt bereit. Das Verfahren umfaßt die Homogenisierung der Milch und innerhalb von 5 Minuten oder weniger nach der Homogeni­ sierung eine dynamische Mikrofiltration der Milch, indem man die Milch durch einen Mikrofilter mit einer mittleren Poren­ größe, die ausreicht, den Bakteriengehalt der durchströmenden Milch zu verringern, leitet, um ein Filtrat mit einem im Ver­ gleich zur eingesetzten Rohmilch verringerten Bakteriengehalt und ein Konzentrat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Rohmilch höheren Bakteriengehalt zu erhalten. Die erhaltene Milch weist einen sehr niedrigen Bakteriengehalt, z. B. etwa 10³ Bakterien pro Milliliter oder weniger, auf, und sie be­ hält mehr organoleptische Bestandteile als in pasteurisierter Milch mit dem gleichen Bakteriengehalt gefunden werden.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Milch ist im allgemeinen lagerfähiger als Milch, die durch herkömmliche Pasteurisierung erhalten worden ist. Erhebliche restliche Bakterienkonzentrationen verbleiben nach der Pasteurisierung in Milch, da Milch natürlicherweise bestimmte Bakterien ent­ hält, die das Pasteurisierungsverfahren überleben. Daher muß pasteurisierte Milch weiterhin gekühlt werden, um das Bakte­ rienwachstum zu verringern und einen Verderb zu verhindern.

Allerdings sind einige in Rohmilch vorhandene Bakterien sowohl hitzeresistent (Bakterien, die die Pasteurisierung überleben) als auch psychrotroph (Bakterien, die bei niedri­ gen Temperaturen unterhalb 15°C gedeihen), wie Bacillus cereus. Das Vorhandensein von hitzeresistenten, psychrotro­ phen Bakterien in abgepackten Milchprodukten ist sehr schäd­ lich, da ihr rasches Wachstum, selbst unter Kühlung, zu einem Verderb der Milch führt.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, sterile Milch herzustellen, die selbst bei Raumtemperatur für längere Zeit­ spannen, z. B. 30 Tage oder mehr, gelagert werden kann. Die erfindungsgemäße sterile Milch kann durch die Abwesenheit von Bakterien im allgemeinen und insbesondere durch die Abwesen­ heit von Bakterien und pathogenen Mikroorganismen der folgen den Aufstellung charakterisiert werden:

Hitzeresistente Bakterien
Micrococcus
M. luteus, M. roseus
Streptococcus	S. pneumoniae, S. lactis, S. faecalis
Lactobacillus	L. delbrueckii, L. lactis, L. helveticus, L. casei, L. trichodes
Staphylococcus	S. aureus, S. epidermidis
Bacillus	B. cereus, B. subtilios, B. macerans, B. stearothermophilus
Clostridium	C. bytyrium, C. pasteurianum, C. botulinum, C. perfringens, C. tetani

Psychotrophe Bakterien
Pseudomonas
P. aeruginosa, P. fluorescens, P. pseudeomallei, P. mallei
Archnomobacter @	Alcaligenes @	Acientobacter	A. lignieressii, A. equirli
Flavobacterium	F. aquatile, F. menigosepticum
Bacillus	B. cereus, B. subtilis, B. macerans, B. stearothermophilus

Coliforme Bakterien

Enterobacter

E. coli, Salmonella Typhi, Shigella Dysenteriae, Klebsiella Pneumoniae

Verschiedene

Listeria

L. monocytogenes

Die erfindungsgemäß hergestellte Milch erfüllt und übertrifft typischer­ weise die Anforderung, daß pasteurisierte Milch hoher Quali­ tät bei Untersuchung auf einer Platte eine Bakterienzahl auf­ weist, die 30 000 pro Milliliter nicht übersteigt, und eine Zahl coliformer Bakterien aufweist, die 10 pro Milliliter nicht übersteigt, wobei diese Werte nach Standardmethoden be­ stimmt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung wird ein Verfahren zur Behandlung von Rohmilch zur Her­ stellung von behandelter Milch mit einem im Vergleich zur Rohmilch geringeren Bakteriengehalt bereitgestellt, das fol­ gende Stufen umfaßt: (1) die Milch wird in eine Fettfraktion mit einem Mindestfettgehalt von etwa 10% und eine Mager­ milchfraktion getrennt; (2) die Magermilchfraktion wird homo­ genisiert und innerhalb von etwa 5 Minuten nach der Homogeni­ sierung einer dynamischen Mikrofiltration unterworfen, indem die Magermilchfraktion durch einen Mikrofilter mit einer mittleren Porengröße, die ausreicht, den Bakteriengehalt der durchströmenden Milch zu verringern, geleitet wird, um ein Filtrat mit einem geringeren Bakteriengehalt als die einge­ setzte Magermilchfraktion und ein Konzentrat mit einem höhe­ ren Bakteriengehalt als die eingesetzte Magermilchfraktion zu erhalten; (3) der Bakteriengehalt der Fettfraktion wird in einer getrennten Stufe verringert; und (4) die Magermilch­ fraktion nach der Mikrofiltration und die Fettfraktion mit dem verringerten Bakteriengehalt werden vereinigt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung wird ein Verfahren zur Herstellung von Milch mit einem Fettgehalt von etwa 2% bereitgestellt, das folgende Stufen umfaßt: (1) eine Magermilchfraktion wird homogenisiert; (2) innerhalb von etwa 5 Minuten nach der Homogenisierung wird die Magermilchfraktion einer dynamischen Mikrofiltration un­ terworfen, indem die Magermilchfraktion durch einen Mikrofil­ ter mit einer mittleren Porengröße, die ausreicht, den Bakte­ riengehalt der durchströmenden Milch zu verringern, geleitet wird, um ein Filtrat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Magermilchfraktion geringeren Bakteriengehalt und ein Konzen­ trat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Magermilchfrak­ tion höheren Bakteriengehalt zu erhalten; (3) der Bakterien­ gehalt der Rahmfraktion mit einem Mindestfettgehalt von etwa 10% wird verringert; und (4) die Magermilchfraktion nach der Mikrofiltration und die Rahmfraktion mit dem verringerten Bakteriengehalt werden vereinigt.

Es wird auch ein Verfahren zur Verarbeitung von Milch zum Verbrauch durch einen Verbraucher bereitgestellt, das folgende Stufen umfaßt: die Rohmilch wird erhalten; die Milch wird homogenisiert und innerhalb von etwa 5 Minuten nach der Homogenisierung einer dynamischen Querstrom-Mikro­ filtration unterworfen, indem die Milch durch einen Mikrofil­ ter mit einem mittleren Porendurchmesser, der ausreicht, um den Bakteriengehalt der durchströmenden Milch zu verringern, geleitet wird, um ein Filtrat mit einem geringeren Bakterien­ gehalt als die eingesetzte Rohmilch zu erhalten; die Milch wird in einen Behälter zur Verwendung durch den Verbraucher abgepackt; und die Milch wird ohne Kühlung an den Ort der Verteilung an den Verbraucher transportiert.

Ganz allgemein wird also ein Verfahren zur Verteilung von Milch zum Verbrauch durch einen Verbraucher bereitgestellt, das folgende Stufen umfaßt: die Rohmilch wird erhalten; der Bakteriengehalt der Milch wird auf eine Konzen­ tration von 10³ Bakterien pro Milliliter oder weniger verrin­ gert; die Milch wird in einen Behälter zur Verwendung durch den Verbraucher abgepackt; und die Milch wird ohne Kühlung an den Ort der Verteilung an den Verbraucher transportiert. Dies macht die Notwendigkeit gekühlter Transporte und Verteilungs­ fahrzeuge überflüssig.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm der Ausrüstung, die beim erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Teilchengrößen in Milch nach der Homogenisierung.

Beim eingesetzten Material handelt es sich um frische, un­ behandelte Rohmilch von einem Haustier, wie einer Kuh. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf verarbeitete Milch, wie bereits pasteurisierte Milch, angewandt werden, dann wer­ den jedoch nicht alle Vorteile verwirklicht, wie die Her­ stellung von Milch mit verbesserten organoleptischen Eigen­ schaften im Vergleich zu Milch, die nicht pasteurisiert wor­ den ist.

Die zu verarbeitende Rohmilch kann zuerst durch einen Wärme­ austauscher geleitet werden, um sie auf eine geeignete Tempe­ ratur einzustellen, und sie kann anschließend gegebenenfalls durch einen Zentrifugalseparator geleitet werden, um die ge­ samte Rahmfraktion oder einen Teil davon auf herkömmliche Weise zu entfernen.

Die Rohmilch wird homogenisiert und ziemlich rasch durch einen dynamischen Mikrofilter geleitet, wobei man eine Film­ tratfraktion und eine Konzentratfraktion erhält. Die Größe der Poren des Mikrofilters wird so gewählt, daß mindestens ein Teil der Bakterien zurückgehalten wird. Das Filtrat, also der Anteil der Milchfraktion, der durch die Rückhalte-Ober­ fläche des Mikrofilters tritt, besteht aus Milch mit keinem oder einem verringerten Bakteriengehalt (bezogen auf die Milch vor der Mikrofiltration), wobei im wesentlichen keine Änderung des Fett- und Proteingehalts eintritt. Die Filtrat­ fraktion kann dann direkt zur Herstellung anderer Produkte, wie Milchpulver, verwendet werden, oder sie kann ohne weitere Behandlung abgepackt werden.

Die Filtratfraktion ist aus vielen Gründen günstiger als die durch herkömmliche Pasteurisierung erhaltene Milch. Sie be­ hält mehr organoleptische Bestandteile als Milch, die pasteu­ risiert worden ist, was sie vom Standpunkt des Verbrauchers aus geschmacklich verbessert. Ferner weist die erfindungsge­ mäß erhaltene Milch eine wesentlich größere Haltbarkeit auf, da Bakterien, wie psychrophile Bakterien, insbesondere Bacillus cereus, erfindungsgemäß vollständig entfernt werden können, was durch herkömmliche Pasteurisierung unmöglich ist.

Die Konzentratfraktion, also der Anteil der Milchfraktion, der von der Rückhalte-Membranoberfläche des Mikrofilters zu­ rückgehalten und gewonnen wird, besteht aus Milch mit einem erhöhten Bakteriengehalt (bezogen auf die eingesetzte Milch vor der Mikrofiltration) und einem im wesentlichen unverän­ derten Gehalt an Fettkügelchen und Proteinen. Die Konzentrat­ fraktion kann anschließend verworfen oder bei anderen Verfah­ ren verwendet werden.

Das Filtrat kann einige Bakterien enthalten, je geringer je­ doch die Bakterienzahl, um so haltbarer ist das Produkt. Die vollständige Sterilisation ist wünschenswert, aber die an­ fängliche Wachstumsgeschwindigkeit einer geringen Zahl ver­ bleibender Bakterien ist normalerweise gering genug, um zu einer wesentlich erhöhten Haltbarkeit des resultierenden Milchprodukts zu führen.

Die Haltbarkeit von erfindungsgemäß hergestellter Milch ist gegenüber herkömmlich pasteurisierter Milch wesentlich er­ höht, da insbesondere die Konzentration an Bacillus ceus wesentlich verringert ist.

Da die erfindungsgemäß hergestellte Milch steril gemacht werden kann, während durch herkömmliche Pasteurisierungstechniken erhal­ tene Milch nicht wirklich steril ist, weist die Milch eine überaus hohe Haltbarkeit bei Kühlung oder bei Raumtemperatur auf, insbesondere wenn die Milch unter aseptischen Bedingun­ gen in einen Behälter abgefüllt wird. Eine Möglichkeit, um dies zu erreichen, besteht in der Anwendung der "Form-Fill- Seal"-Technik, die in der Verpackungsindustrie bekannt ist. Diese Technik wird oft beim Abpacken steriler Lösungen und dergl., z. B. in der pharmazeutischen Industrie, angewandt. Die erfindungsgemäß hergestellte Milch kann unter Anwendung der "Form-Fill-Seal"-Technik abgepackt werden, und derartige Milch zeigt selbst bei Raumtemperatur eine überaus lange Haltbarkeit.

Das genaue Verfahren oder der eingesetzte Maschinenpark, um das Abfüllen durchzuführen, sind nicht kritisch. Lediglich als ein Beispiel und als Erklärung dafür, wie die "Form-Fill- Seal"-Technik eingesetzt werden kann, wird die folgende Be­ schreibung vorgelegt.

Einige senkrechte Verpackungsmaschinen, die nach der "Form- Fill-Seal"-Technik (Form-, Füll- und Schweißtechnik) arbei­ ten, bedienen sich einer Bahn aus einer synthetischen thermo­ plastischen Folie, die von einer Rolle abgerollt und durch Verschweißen der Längskanten der Folie in einer Rohrbildungs­ einheit zu einem kontinuierlichen Rohr geformt wird. Bei an­ deren Maschinen wird das Rohr zum Zeitpunkt der Verwendung aus einer Harzschmelze extrudiert. Das auf diese Weise gebil­ dete Rohr wird zu einer Abfüllstation transportiert, wo es in Querrichtung eingeknickt wird. Dieser Abschnitt befindet sich in einer Schweißvorrichtung unterhalb der Abfüllstation. Im eingeknickten Abschnitt des Rohrs wird das Rohr mit Hilfe der Schweißvorrichtung verschweißt, wodurch eine luftundurchläs­ sige Abdichtung quer zum Rohr erzeugt wird. Nach dem Ver­ schweißen wird eine Menge an Material, das abgepackt werden soll, z. B. eine Flüssigkeit, in das Rohr gefüllt, und zwar in der Abfüllstation. Das Material füllt das Rohr aufwärts von der vorstehend erwähnten Abdichtung. Das Rohr wird dann ein vorbestimmtes Stück abwärts bewegt und an einem zweiten Quer­ abschnitt in Querrichtung abgetrennt und verschweißt.

Eine derartige senkrechte, nach der "Form-Fill-Seal"-Technik arbeitende Maschine, wie sie vorstehend beschrieben wurde, ist unter dem Warenzeichen PREPAC im Handel erhältlich. Eine andere ist in US-Patent 5 038 550 beschrieben.

Die Milchfraktion wird zuerst vorzugsweise auf eine für die Homogenisierung geeignete Temperatur erwärmt oder gekühlt, und zwar nach der gegebenenfalls erfolgten Zentrifugalsepara­ tion und vor der Homogenisierung. Die Milch wird dann in einen Homogenisator geleitet, in dem die Fettemulsionsgröße auf eine ausreichende Größe verringert wird, um einen Durch­ tritt durch die Membran zu ermöglichen. Vorzugsweise beträgt die Größe aller suspendierten Teilchen weniger als etwa 1 µm. Es ist wichtig, daß die Milch relativ bald nach der Homogeni­ sierung filtriert wird. Vorzugsweise erfolgt die Filtration in weniger als etwa 5 Minuten, insbesondere in weniger als etwa 2 Minuten und besonders bevorzugt in weniger als etwa 30 Sekunden.

Der wichtige Faktor ist nicht die Verweilzeit vor der Filtra­ tion, sondern die Tatsache, daß die Filtration vor irgend­ einer wesentlichen Agglomerierung zu Kügelchen unter Bildung einer wesentlichen Zahl von Teilchen, die größer als etwa 1 µm sind, erfolgt.

Die Homogenisierung von Magermilch oder Vollmilch vor der Filtration in einer zylindrischen dynamischen Mikrofiltrat­ onseinheit ist unbedingt erforderlich, um die Fettbestand­ teile und andere Bestandteile der Milch ausreichend zu emul­ gieren und zu suspendieren und die Teilchengröße ausreichend zu verringern, damit auf diese Weise eine gute Filtration er­ zielt wird. Ein rotierender Scheibenfilter entwickelt jedoch eine nennenswerte Scherrate unmittelbar an der Oberfläche der rotierenden Scheibe. So kann also ein gewisser Grad an Homo­ genisierung der Milch im wesentlichen gleichzeitig mit der Filtration erfolgen. Eine derartige "Selbstemulgierung" von Milch durch die Wirkung des dynamischen Mikrofilters ermög­ licht es, Magermilch mit einem rotierenden Scheibenfilter zu verarbeiten, ohne daß die Notwendigkeit für einen getrennten Homogenisator besteht.

Die Umgebung der rotierenden Scheibe bewirkt sowohl eine Ho­ mogenisierung als auch ein gleichzeitiges Filtrieren der Milch, was durch eine rotierende zylindrische Filtereinheit nicht erreicht wird. Ein rotierender Scheibenfilter kann eine Scherrate von etwa 200 000 sec^-1 erzeugen, während eine rotierende zylindrische Einheit nur eine Scherrate von 10 000 sec^-1 erzeugen kann. Obwohl die Scherkraft in einer rotieren­ den Scheibenfiltereinheit beträchtlich ist, nimmt man an, daß sie in den meisten Fällen nicht ausreicht, um Vollmilch in ausreichendem Maße zu homogenisieren.

Erfindungsgemäß wird die Filtration als dynamische Filtration durchgeführt, d. h., das Filtrationsmedium selbst wird ständig in Bewegung gehalten, so daß die effektive Fließgeschwin­ digkeit der Milch über das Medium sehr hoch ist. Die spe­ zielle physikalische Form der dynamischen Membran ist nicht kritisch. So kann das Membranmedium z. B. die Form von Schei­ ben oder Zylindern annehmen. Derartige dynamische Mikrofil­ trationsvorrichtungen sind bereits erläutert worden, und sie sind für die Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet. Im allgemeinen umfaßt der dynamische Mikrofilter ein zylin­ drisches oder scheibenförmiges Membranelement, das sich in­ nerhalb eines undurchlässigen äußeren Zylinders dreht. Bei einem zylindrischen dynamischen Mikrofilter wird, wenn zu filtrierende Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen dem Stator und der rotierenden Membran eingeführt wird, Impuls von der sich drehenden Membran auf die Flüssigkeit übertra­ gen. Die Flüssigkeit nahe dem inneren Zylinder erfährt eine höhere Zentrifugalkraft als die Flüssigkeit nahe dem äußeren Zylinder. Dieses Phänomen erzeugt unter bestimmten Bedingun­ gen ein Strömungsmuster, das als Taylor-Wirbel bekannt ist, wobei dieses Phänomen die Entwicklung eines nennenswerten Rückstands auf der Membranoberfläche verhindert.

Das dynamische Filtrationsverfahren nutzt die Vorteile der Erzeugung von Taylor-Wirbeln, um die Oberfläche der Membran frei von möglichen Rückständen zu halten, wobei deren Bestandteile dann in der filtrierten Flüssigkeit suspendiert bleiben. Das Verfahren spaltet das eingesetzte Material in ein Filtrat (der Anteil der Flüssigkeit, der durch die Mem­ bran tritt) und ein Konzentrat (die Fraktion, die die suspendierten Teilchen enthält, die normalerweise auf der Oberfläche der Membran abgelagert würden, wobei sie die Mem­ bran verstopfen würden). Auf diese Weise kann eine hohe Durchflußgeschwindigkeit durch die Membran für eine lange Zeitspanne aufrechterhalten werden. Die Menge an eingesetztem Material und an Konzentrat muß in einer Weise gesteuert wer­ den, die zu einem stabilen Flüssigkeitsstrom führt. Selbst bei niedrigen Durchflußgeschwindigkeiten des Konzentrats ist es möglich, einen stabilen Strom von Flüssigkeit zur Oberflä­ che der Membran aufrechtzuerhalten.

Die dynamische Mikrofiltration ermöglicht einen weiten Be­ reich von effektiven Oberflächengeschwindigkeiten des Fil­ trationsmediums relativ zur eingesetzten Milch. Z.B. kann eine effektive Oberflächengeschwindigkeit von etwa 3 m/sec bis etwa 50 m/sec, vorzugsweise von etwa 5 m/sec bis etwa 30 m/sec und insbesondere von etwa 8 m/sec bis etwa 20 m/sec an­ gewandt werden.

Um die gewünschten Oberflächengeschwindigkeiten zu erzielen, muß ein repräsentatives Filtermedium in Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von etwa 6,35 cm (2,5 Zoll) mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 bis etwa 6000 Umdrehungen pro Minute (U/min) rotiert werden, wobei eine Geschwindigkeit von etwa 5000 U/min typisch ist.

Wenn eine dynamische Scheibenfiltrationsvorrichtung einge­ setzt wird, dann weist ein typisches Scheibenfiltrationsme­ dium einen Durchmesser von etwa 5 cm (2 Zoll) bis etwa 120 cm (48 Zoll) auf. Derartige Scheiben können z. B. mit Geschwin­ digkeiten von etwa 1000 U/min bis etwa 8000 U/min und typi­ scherweise von etwa 3000 U/min bis etwa 6000 U/min rotiert werden, und zwar abhängig von der Konstruktion des speziellen dynamischen Mikrofilters, der eingesetzt wird. Die Scherraten derartiger Scheibenfilter liegen typischerweise im Bereich von etwa 100 000 sec^-1 bis etwa 400 000 sec^-1. Zu den bevor­ zugten Scheibenfiltern gehören Scheibenfilter der Art, wie sie in der am 24. Dezember 1991 eingereichten US-Patentanmel­ dung 07/812 123 beschrieben sind.

Die Größe der Mikrofilterporen wird so gewählt, daß Bakte­ rien, die in der Milch vorhanden sind, zurückgehalten werden, wobei jedoch noch eine ausreichende Durchflußgeschwindigkeit durch den Mikrofilter aufrechterhalten wird. Geeignete Mem­ branen umfassen hydrophile mikroporöse Membranen mit guten Durchflußeigenschaften, einer engen Porengrößenverteilung und gleichbleibenden Gebrauchseigenschaften bei der Entfernung von relevanten Bakterien. Die Porengröße der Mikrofiltermem­ bran sollte etwa 0,01 bis etwa 5,0 µm betragen, wobei der Wert nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren, wie dem Blasenpunkttest (ASTM F316-86) oder der K_L-Methode (US-Patent 4 340 479), bestimmt wird. Vorzugsweise beträgt die Po­ rengröße etwa 0,1 bis etwa 1 µm. Insbesondere werden Filter eingesetzt, die eine Porengröße von etwa 0,2 bis etwa 0,5 µm aufweisen. Derartige mikroporöse Filter sind bekannt und leicht verfügbar.

Bevorzugte mikroporöse Membranen, die erfindungsgemäß einge­ setzt werden können, sind die von der Firma Pall Corporation unter den Warenzeichen Ultipor N₆₆®, Fluorodyne® und Posi­ dyne®, die von der Firma Cuno Corporation unter dem Wa­ renzeichen Zetapor® und die von dem Firma Millipore unter dem Warenzeichen Durapore® vertriebenen Membranen.

Die erfindungsgemäß geeigneten zylindrischen Membranelemente umfassen Membranelemente, die gemäß einem dem Fachmann be­ kannten Verfahren dicht mit einem Träger verbunden sind.

Schließlich sollten die Bakterien in einem Strom angereichert werden, der weniger als etwa 5% des Einsatzmaterials aus­ macht, und mehr als etwa 95% der normalerweise in Milch ge­ fundenen Feststoffe und Proteine sollten die Membran für län­ gere Zeitspannen passieren.

Der dynamische Mikrofilter kann in einem Einzeldurchgang be­ trieben werden, ohne daß die Notwendigkeit der Zurückführung des Konzentrats besteht. Gegebenenfalls kann das Konzentrat in das Einsatzmaterial zurückgeführt werden. Wenn ein zylin­ drischer dynamischer Mikrofilter eingesetzt wird, dann kann er bei verschiedenen Verhältnissen von Filtratstrom zu ge­ samtem Einsatzmaterialstrom (Konzentrationsfaktoren) betrie­ ben werden. Der zylindrische dynamische Mikrofilter wird je­ doch vorteilhafterweise bei einem Verhältnis von Filtrat zu Einsatzmaterial von über 90%, insbesondere von über 95% und ganz besonders bevorzugt von über 98% betrieben, um vorwie­ gend ein Filtrat mit einem sehr geringen Bakteriengehalt als gewünschtes Produkt herzustellen.

In ähnlicher Weise kann ein rotierender dynamischer Scheiben­ mikrofilter bei verschiedenen Verhältnissen von Filtratstrom zu gesamtem Einsatzmaterialstrom betrieben werden. Die Aus­ wahl eines hohen Verhältnisses verringert in einfacher Weise den Durchsatz, während der Betrieb bei einem niedrigen Ver­ hältnis zu einem höheren Durchsatz führt. Man nimmt an, daß der Betrieb bei einem Verhältnis von etwa 40% vorteilhaft ist, um eine stabile Durchflußgeschwindigkeit durch den Fil­ ter aufrechtzuerhalten, obwohl auch andere Verhältnisse ange­ wandt werden können.

Die Filtration von frisch homogenisierter Milch kann warm bei 40°C bis 60°C durchgeführt werden, was bei oder etwas ober­ halb der Kristallisationstemperatur von etwa 40°C der höher schmelzenden Komponenten des Milchfetts ist. Dies ist unter­ halb der Temperaturen, die bei der herkömmlichen thermischen Pasteurisierung angewandt werden. Alternativ dazu kann die Milch bei einer gewissen Verringerung der Durchflußgeschwin­ digkeit bei wesentlich niedrigeren Temperaturen, wie von etwa 15 bis etwa 35°C und insbesondere von etwa 20 bis etwa 25°C filtriert werden.

Nach der Mikrofiltration kann das Konzentrat in einer ge­ eigneten Weise verworfen, einer weiteren Verarbeitung unter­ worfen oder direkt verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise einge­ setzt werden, wenn es sich beim gewünschten Endprodukt um Vollmilch, eingestellte Milch oder Magermilch handelt.

Die Durchflußgeschwindigkeiten durch die Bakterien zurückhal­ tende Membran von Milch mit einem verringerten Fettgehalt sind normalerweise höher als die Durchflußgeschwindigkeit von Milch mit einem hohen Fettgehalt. In manchen Fällen ist es wirtschaftlich vorteilhafter, eine Milch mit einem höheren Fettgehalt, wie Milch mit 2% Fett, durch Mischen einer fil­ trierten Magermilch mit einer filtrierten Fettfraktion herzu­ stellen. Bei dieser Fettfraktion kann es sich um eine Rahm­ fraktion mit einem Mindestfettgehalt von etwa 10% handeln.

Die Filtration der Rahmfraktion kann z. B. nach dem Verfahren der US-Anmeldung mit der Serien-Nr. 07/952 337 oder unter Verwendung einer Bakterien zurückhaltenden Dead-end-Filtrati­ onspatrone erfolgen. Die Filtration kann in einer großtech­ nisch angemessenen Weise durch Erwärmen der Fettzusammenset­ zung auf einen Punkt, an dem sie sich im flüssigen Zustand befindet und leicht durch eine mikroporöse Membran filtriert werden kann, erfolgen. Das vorgewärmte Fett kann vor der Fil­ tration homogenisiert werden. Alternativ dazu kann die Fett­ zusammensetzung einer Pasteurisierung unterworfen werden, um ihren Bakteriengehalt zu verringern, oder es kann eine Kombi­ nation aus Pasteurisierung und Mikrofiltration angewandt wer­ den.

Wenn es ferner das Ziel des Verfahrens ist, Proteinkon­ zentrate, z. B. aus Milch von einem transgenen Tier, wie einer transgenen Kuh, zu erhalten, dann wird die dynamische Mikro­ filtration durchgeführt, um eine hohe Konzentration des Kon­ zentrats zu erreichen, und zwar unter Verwendung einer mikro­ porösen Membran mit einer Porengröße von etwa 0,2 µm oder we­ niger.

Geeignete Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens können durch Verbinden herkömmlicher Ausrü­ stungsgegenstände unter Einschluß von Zentrifugalseparatoren, Mikrofiltern, Sterilisationseinheiten, Wärmeaustauschern und Pumpen konstruiert werden. Der Fachmann ist in der Lage, Ven­ tile für die Steuerung des Stroms und des Drucks und andere erforderliche Hilfsausrüstungsgegenstände bereitzustellen, um die Vorrichtung funktionsfähig zu machen, und dann weitere herkömmliche Modifikationen an einer derartigen Vorrichtung durchzuführen, die in einem speziellen Fall erforderlich sind.

Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung spezieller Ausführungsformen.

In den Beispielen wurden die folgenden allgemeinen Methoden angewandt.

Methode A: Temperatureinstellung der Milch

Sofern nichts anderes angegeben ist, handelte es sich bei der in den folgenden Beispielen eingesetzten Milch um handelsüb­ liche, im Einzelhandel bezogene Milch. Die Temperatur der Milch wurde vor der Filtration auf eine geeignete Verfahrens­ temperatur eingestellt. Die bevorzugte Betriebstemperatur (40 bis 60°C) wurde angewandt, da der Großteil der Fette in der Milch bei dieser Temperatur sich nicht im kristallisierten Zustand befindet. Ein 35 l fassender ummantelter Fermenter (Typ 3000 der Firma Chemap A.G.) diente als Arbeitsbehälter. Der Behälter wurde mit Milch gefüllt, und der Inhalt wurde auf etwa 50°C mit Hilfe des Warmwassermantels erwärmt, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Milch wurde während des Er­ wärmens gerührt, um die Wärmeübertragung zu verbessern.

Sobald die Milch die gewünschte Verfahrenstemperatur erreicht hatte, wurde die Milch mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 l/min in einen Homogenisator gepumpt.

Methode B: Homogenisierung von Milch

Beim Eintritt in den Homogenisator (Modell 15 MR der Firma APV Gaulin, Inc.) unterlag die Milch einem zweistufigen Homo­ genisierungsverfahren, zunächst bei etwa 17,2 MPa (2500 psi) und dann bei etwa 3,4 MPa (500 psi). Start und Betrieb wurden so durchgeführt, wie es im Betriebshandbuch von APV Gaulin für diese Einheit beschrieben ist. Typischerweise wurde die Milch nach der Homogenisierung in einen Puffertank überge­ führt, der mit einem Mantel versehen war und bei der ge­ wünschten Verfahrenstemperatur gehalten wurde. Dieser Tank wirkte als Flüssigkeitspuffer zwischen dem Auslaß des Homoge­ nisators und dem Einlaß des Filters. Gegebenenfalls konnte die homogenisierte Milch durch den Homogenisator zurückge­ führt werden, um ein konstantes Volumen im Puffertank auf­ rechtzuerhalten.

Methode C: Einführung von Bakterien in den eingesetzten Milchstrom

Bei einigen Versuchen wurde der Milchstrom künstlich mit Bak­ terien angeimpft, um die erfindungsgemäß mögliche sehr hohe Titerverringerung zu zeigen. Die Bakterienimpfkultur wurde über eine Dosierpumpe zwischen dem Arbeitsbehälter und dem Homogenisator dem Einsatzmaterialstrom zugesetzt. Die Durch­ flußgeschwindigkeit der Impfkultur wurde so eingestellt, daß eine gewünschte Konzentration von Bakterien von etwa 106 Bak­ terien pro Milliliter Milch erzielt wurde. Da die Bakterien vor dem Homogenisator eingeführt wurden, wurden die Bakterien gut mit der Prozeßflüssigkeit gemischt, bevor sie in die Fil­ trationsvorrichtung eintraten. In den meisten Fällen wurde der E. coli-Stamm ATCC 15224 verwendet.

Ein alternatives Verfahren zum Animpfen der Milch mit Bakte­ rien würde in der Zugabe der Bakterien direkt in der ge­ wünschten Konzentration in den Arbeitsbehälter bestehen. Ein derartiges Verfahren ist nicht bevorzugt, da es die Bakterien einer langen Verweilzeit bei Temperaturen oberhalb der Umge­ bungstemperatur aussetzt. Dies könnte, abhängig von dem ein­ gesetzten Stamm, zu einem unerwünschten Wachstum oder zu einer Abtötung der Bakterien vor dem Eintritt in die Filtra­ tionsvorrichtung führen.

Methode D: Bakterienassay

Mesophile: Bakterienkonzentrationen wurden durch Verdünnungs­ reihen der Proben bestimmt. Geeignete Verdünnungen wurden durch eine sterile Membran mit Poren von 0,2 µm geleitet und auf Mueller-Hinton-Agar 24 Stunden bei 32°C gezüchtet. Diese Verfahren sind ausführlich in einer Veröffentlichung mit dem Titel "Manual of Clinical Microbiology", 2. Auflage (1974), ASM, Washington DC, beschrieben.

Listeria monocytogenes ATCC 43256 war das untersuchte Patho­ gen. Die Populationen von Proben wurden nach der Methode von Agello et al. (G. Agello, P. Hayes und J. Feeley, Abstracts of the Annual Meeting (1986), ASM, Washington DC, S. 5) un­ tersucht.

Methode E: Reinigungsverfahren

Eine Desinfizierung und Sterilisierung wurden vor jedem Ver­ such unter Verwendung von 0,1 n Natriumhydroxid durchgeführt. Beim Sterilisationsverfahren wurden die Membran und alle da­ mit verbundenen Ausrüstungsgegenstände zuerst mit Wasser ge­ spült und anschließend mit 0,1 n Natriumhydroxid bei 50°C für etwa eine halbe Stunde behandelt. Die alkalische Lösung wurde anschließend mit Phosphorsäure neutralisiert. Diese neutrali­ sierte Lösung wurde dann durch das- System gespült, bis alle Abschnitte neutral waren. Filtrationsversuche wurden unmit­ telbar nach diesem Verfahren durchgeführt. Die gesamte Ausrü­ stung und die Membranelemente wurden durch Anwendung des Ste­ rilisationsverfahrens nach dem Abschluß jedes Tests desinfi­ ziert.

Methode F: Überprüfung der Unversehrtheit

Jedes Membranelement wurde vor dem Einsatz der Bakterien auf Unversehrtheit untersucht. Ein Vorwärtsstromtest, wie er in der Veröffentlichung NM 900a, "The Pall Ultipor membrane fil­ ter guide", 1980 (erhältlich von der Firma Pall Corporation), beschrieben ist, wurde zur Überprüfung der Unversehrtheit an­ gewandt.

Beschreibung der Filtrationsvorrichtung 1. Der zylindrische dynamische Mikrofilter

Beim für diese Untersuchungen eingesetzten zylindrischen dynamischen Mikrofilter (zylindrischer DMF) handelte es sich um eine Vorrichtung der Bezeichnung BDF-01, die von der Firma Sulzer Brothers Limited, Winterthur, Schweiz, hergestellt wurde. Die Ausrüstung wird von Rebsamen et al. (Dynamic Microfiltration and Ultrafiltration in Biotechnology, E. Reb­ samen und H. Zeigler, Proceedings of the World Filtration Congress IV, 1986, Ostende, Belgien) beschrieben. In diesem Zusammenhang wird auch auf die US-Patente 4 066 554 und 4 093 552 hingewiesen.

2. Beschreibung der Membranfilterelemente

Bei den in diesen Versuchen verwendeten Membranfilter­ elementen handelte es sich typischerweise um Nylonmembranen verschiedener Qualität, wie Ultipor N₆₆® und Posidyne®, die im Handel von der Firma Pall Corporation, Glen Cove, NY, er­ hältlich sind. Die Porengrößen betrugen 0,2, 0,30, 0,45 und 0,65 µm. Die Membranelemente wiesen eine Oberfläche von 0,04 m² auf.

3. Der dynamische Mikrofilter im Scheibenformat

Das Scheibenformat bestand aus einer Membranträger­ scheibe mit 15,24 cm (6 Zoll) Durchmesser, die auf einem hoh­ len Schaft angeordnet war, und sich in einem dichten Gehäuse befand, und zwar mit den erforderlichen Flüssigkeitseinlaß- und Auslaßverbindungen. Die Trägerscheibe wies Einrichtungen zum Befestigen der Membranen an ihrer Oberfläche in einer dichten Weise auf und enthielt Drainage-Zwischenräume, um den Filtratstrom durch die Membran und die Scheibe und nach außen durch den Schaft zu tragen. Die effektive Membranfläche be­ trug 0,014 m², und Rotationsgeschwindigkeiten bis zu 4500 U/min waren möglich.

Beliebige dynamische Mikrofiltrationsscheibeneinheiten, die vorstehend erläutert wurden, können bei der Ausführung der Erfindung eingesetzt werden. Im Zusammenhang mit einer weite­ ren dynamischen Mikrofiltrationsvorrichtung im Scheibenfor­ mat, die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung einge­ setzt werden kann, wird auf die US-Patentanmeldung Nr. 07/812 123, die am 24. Dezember 1991 eingereicht wurde, hin­ gewiesen.

4. Beschreibung von Membranfilterelementen

Bei den Membranfilterelementen handelte es sich um Mem­ branen der gleichen Qualität, wie im Abschnitt über die zylindrischen DMF beschrieben. Typischerweise handelte es sich um kreisförmige flache Membranen, die so zurecht ge­ schnitten wurden, daß sie in den Scheiben-DMF paßten. Wenn sie in den dynamischen Mikrofilter eingesetzt wurden, dann wurde die Filtratkammer vom Einsatzmaterial unter Verwendung eines O-Rings abgedichtet. Die Membranfilterelemente wiesen eine Oberfläche von 0,014 m² auf.

Methode G1: Betrieb des zylindrischen dynamischen Mikrofil­ ters

Vor der Filtration wurde ein Filterelement, wie im Abschnitt über die Filteranordnungen beschrieben, in dem zylindrischen dynamischen Mikrofilter (DMF) angeordnet. Desinfizieren und Sterilisieren wurden unter Anwendung der als Methode E be­ schriebenen Verfahren durchgeführt. Nach Beobachtung der bei Methode G2 beschriebenen Startverfahren wurde die zu filtrie­ rende Milch aus dem Puffertank über eine Verdrängungspumpe in den zylindrischen DMF gepumpt. Die Menge an Konzentrat wurde durch eine zweite Pumpe oder durch ein Druckbegrenzungsven­ til, die mit dem Konzentratausgang verbunden waren, gesteu­ ert. Temperaturen und Durchflußgeschwindigkeiten des Einsatz­ materials, des Filtrats und des Konzentrats und der Druck des Einsatzmaterials wurden zu verschiedenen Zeitpunkten im Ver­ lauf des Versuchs, typischerweise in Abständen von 10 Minu­ ten, gemessen. Die Standardbetriebsbedingungen des zylindri­ schen DMF bestanden in einer Rotationsgeschwindigkeit von 5000 U/min, einem Verhältnis von Filtrat zu Einsatzmaterial von mehr als 95% und einem Einsatzmaterialdruck von etwa 0,13 bis 0,20 MPa (1,3 bis 2,0 bar). Alle Beispiele mit die­ ser Vorrichtung wurden bei konstanten Durchflußgeschwindig­ keiten des Einsatzmaterials durchgeführt.

Methode G2: Start des dynamischen Filters

Vor der Einführung von Milch in den dynamischen Filter wurde warmes, entionisiertes, durch einen Filter mit einer Poren­ größe von 0,2 µm filtriertes Wasser durch das System gelei­ tet, um die Anlage in Betrieb zu nehmen. Die Rotationsge­ schwindigkeit der dynamischen Filter wurde auf die Betriebs­ geschwindigkeit gebracht, während Wasser durch das System strömte. Wenn das System ein Gleichgewicht erreichte, wurde der Milchstrom eingeschaltet. Die Milch ersetzte das Wasser im System, und die Filtration begann.

Methode H: Betrieb des dynamischen Scheibenmikrofilters

Das im Abschnitt über die Filteranordnungen beschriebene Scheiben-DMF-Filterelement wurde in den Scheiben-DMF einge­ setzt. Desinfizierung und Sterilisierung wurden gemäß dem bei Methode E beschriebenen Verfahren durchgeführt. Nach Beobach­ tung des bei Methode G2 beschriebenen Startverfahrens wurde die zu filtrierende Milch aus dem Puffertank in den Scheiben- DMF gepumpt. Die Menge an Konzentrat und der Einsatzmaterial­ druck wurden durch ein in der Konzentratöffnung angeordnetes Ventil gesteuert. Temperaturen und Durchflußgeschwindigkeiten von Einsatzmaterial, Filtrat und Konzentrat sowie der Druck des Einsatzmaterials wurden zu verschiedenen Zeiten im Ver­ lauf des Versuchs, typischerweise in Abständen von 10 Minu­ ten, gemessen. Eine Aufgabegeschwindigkeit von etwa 960 ml/min wurde für alle Beispiele aufrechterhalten. Bei den an­ gegebenen Filtratdurchflußgeschwindigkeiten handelt es sich um die Werte, die erzielt wurden, wenn der Strom in der Fil­ trationseinheit sich stabilisiert hatte.

Beispiele Beispiel 1 (Vergleich)

Magermilch wurde bei Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von etwa 600 Wl/min in einen zylindrischen DMF geleitet, der mit einer Ultipor N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,45 µm ausgestattet war. Die Betriebsbedingungen in dem DMF wur­ den aufrechterhalten, wie es bei Methode G1 angegeben ist, und sie sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Der Druck des Einsatzmaterials begann wenige Minuten nach dem Beginn des Tests rasch zu steigen, was eine Verstopfung der mikroporösen Membran anzeigte.

Beispiel 2 (Vergleich)

Magermilch wurde gemäß Methode A auf 50°C erwärmt und gemäß Methode B homogenisiert. Die homogenisierte Milch wurde an­ schließend in einem Puffertank für etwa 4 Stunden gelagert, während die Temperatur der Milch für diese Zeitspanne bei etwa 50°C gehalten wurde. Nach dieser 4 Stunden dauernden Verzögerung wurde die Milch in einen zylindrischen DMF, der mit einer Ultipor N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,45 µm ausgestattet war, mit einer Aufgabegeschwindigkeit von etwa 600 ml/min gepumpt. Die bevorzugten Bedingungen des DMF-Betriebs, wie sie bei Methode G1 angegeben sind, wurden auf­ rechterhalten. Der Druck des Einsatzmaterials begann nach nur wenigen Minuten des Betriebs rasch zu steigen, was eine Ver­ stopfung der mikroporösen Membran anzeigte, und der Test mußte beendet werden.

Beispiel 3

Gemäß Methode A auf 50°C erwärmte und gemäß Methode B homoge­ nisierte Magermilch wurde in einen zylindrischen DMF, der mit einer Ultipor N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,45 µm ausgestattet war, innerhalb von nicht mehr als 5 Minuten nach der Homogenisierung gepumpt. Die bevorzugten Bedingungen des DMF-Betriebs, wie sie bei Methode G1 angegeben sind, wurden aufrechterhalten. Eine stabile Filtratdurchflußgeschwindig­ keit von 1080 l/h/m² wurde erzielt, bis der Milchvorrat er­ schöpft war. Im Verlauf des Versuchs wurde kein Anstieg des Drucks des Einsatzmaterials beobachtet.

Nach Verarbeitung der gesamten Milch wurde die Zufuhr auf nicht-homogenisierte Magermilch von 50°C ohne Störung des Systembetriebs umgestellt. Innerhalb weniger Minuten fiel die Milchfiltratdurchflußgeschwindigkeit rasch ab, und der Sy­ stemdruck stieg, was anzeigte, daß eine Verstopfung der Mem­ bran aufgetreten war. Dieses Beispiel zeigt deutlich die Not­ wendigkeit, Milch zu homogenisieren, um einen signifikanten Durchfluß durch die Mikrofiltrationsmembran zu erzielen.

Die Beispiele 1-3 zeigen, daß es erforderlich ist, auf die Milch eine ausreichende Scherung auszuüben (in diesem Fall durch die Homogenisierung), und zwar vor der Filtration, um die Emulsionsteilchengröße der Milch ausreichend zu verrin­ gern, damit ein Durchtritt durch die mikroporöse Membran mög­ lich ist und auf diese Weise eine einwandfreie Filtration er­ zielt wird. Insbesondere zeigt Beispiel 2, daß die Teilchen­ größenverteilung zu größeren Teilchengrößen innerhalb einer kurzen Zeitspanne nach der Homogenisierung zurückkehrt. Für eine einwandfreie Filtration muß daher die Homogenisierung innerhalb einer kurzen Zeitspanne vor der Filtration, also etwa innerhalb von weniger als 5 Minuten und vorzugsweise in kürzerer Zeit, erfolgen.

Beispiel 4

Magermilch wurde nach Verfahren A vorgewärmt und in einen Scheiben-DMF, der mit einer Ultipor F₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,45 µm ausgestattet war, gepumpt. Das bei Me­ thode H beschriebene Verfahren wurde angewandt. Es stellte sich rasch ein stationärer Durchfluß von Filtrat ein, und er wurde für etwa 100 Minuten aufrechterhalten, bis der Milch­ vorrat erschöpft war.

Die Betriebsbedingungen des Scheiben-DMF erzeugen eine be­ rechnete Scherrate von etwa 200 000 sec^-1 im Zwischenraum zwischen der rotierenden Scheibe und der Membran. Diese Sche­ rung liegt im Bereich der Scherraten, die von Homogenisatoren unter den Bedingungen von Methode B erzeugt werden.

Dieses Beispiel zeigt, daß die erforderliche Scherung vor der Filtration in einer Stufe, d. h. ohne die Notwendigkeit einer getrennten Homogenisierungseinrichtung, erzielt werden kann. Dieses Beispiel zeigt deutlich, daß die Membran nicht durch Feststoffe aus der Milch verstopft wurde und daß die durch die Rotation der Scheibe erzeugte Scherung von etwa 200 000 sec^-1 ausreichend war, um die Teilchengröße in der Magermilch zu verringern, so daß ein Durchtritt durch die Mikrofilter­ membran ermöglicht wurde, wobei auf diese Weise eine einwand­ freie Filtration erzielt wurde.

Tabelle 1 faßt die Ergebnisse der Beispiele 1-4 zusammen; die Daten zeigen, daß ein stationärer Durchfluß von Filtrat durch die Membran erzielt wird, wenn eine ausreichende Sche­ rung auf die Milch innerhalb einer kurzen Zeit vor der Fil­ tration ausgeübt wird.

Tabelle 1

Beispiel 5

Um die Beziehung zwischen der Teilchengröße und der Zeit nach der Homogenisierung zu bestimmen, wurde Magermilch nach Me­ thode A erwärmt und gemäß dem bei Methode B beschriebenen Verfahren homogenisiert. Die Teilchengrößenverteilung in be­ zug auf die Zeit nach der Homogenisierung wurde bestimmt. Die Teilchengrößenverteilung wurde mit einer Vorrichtung der Be­ zeichnung "Integrated Micro-Optical Liquid Volumetric Sensor" (IMOLV-.2), die von der Firma Particle Measurement Systems, Colorado, erhältlich ist, gemessen. Dieser Laserteilchenzäh­ ler ist so konstruiert, daß er die Teilchengrößenverteilung im Bereich von etwa 0,1 bis 5,0 µm mißt.

Die Milchproben wurden im Verhältnis 1 : 300 000 verdünnt und anschließend der Analyse unterworfen, wie es im Betriebshand­ buch für die IMOLV-Vorrichtung angegeben ist. Über eine Mem­ bran mit einer Porengröße von 0,04 µm filtriertes, entioni­ siertes Wasser mit einem elektrischen Widerstand von 18 Megaohm und einer Teilchenzahl von weniger als 50 pro Milli­ liter wurde zum Verdünnen der Milchproben verwendet.

Fig. 2 zeigt die Ergebnisse der Teilchenanalyse. Eine graphi­ sche Darstellung der Zahl der Teilchen, bezogen auf die Zahl der Teilchen nach 5 Sekunden, gegen die Teilchengröße ist in der Figur gezeigt. Die Figur zeigt deutlich, daß die Zahl größerer Teilchen mit der Zeitspanne nach der Homogenisierung zunimmt. Da die Zahl kleiner Teilchen gleichzeitig in dieser Zeitspanne abnimmt, ist es offensichtlich, das kleine Teil­ chen im Verlauf der Zeit unter Bildung größerer Teilchen ag­ glomerieren.

Beispiele 6 bis 9

Membranen verschiedener Porengrößen und Bakterienrückhalte-. Eigenschaften wurden in einem zylindrischen DMF getestet, um zu bestimmen, welche Größe des stationären Filtratdurchflus­ ses an Milch erzielt werden kann. Die allgemeine Methode, die für die Beispiele 6 bis 9 angewandt wurde, ist nachstehend angegeben.

• 1. Das gewünschte Membranfilterelement wurde in dem zylindri­ schen DMF angeordnet.
• 2. Ein Unversehrtheitstest, wie er bei Methode F beschrieben ist, wurde durchgeführt. Das Membranfilterelement wurde nicht verwendet, wenn es die Anforderungen des Tests nicht erfüllte.
• 3. Die Ausrüstung wurde gemäß Methode E desinfiziert.
• 4. Die zu filtrierende Milch wurde gemäß dem bei Methode A beschriebenen Verfahren vorgewärmt.
• 5. Die Milch wurde gemäß Methode B homogenisiert.
• 6. Das bei Methode G2 beschriebene Startverfahren wurde durchgeführt.
• 7. Die Milch wurde aus dem Puffertank in den zylindrischen DMF mit der gewünschten Durchflußgeschwindigkeit überge­ führt.
• 8. Die Betriebsparameter wurden unter Verwendung der bei Me­ thode G1 angegebenen Richtlinien eingestellt.
• 9. Geeignete Messungen wurden durchgeführt.

Typischerweise wurde der zylindrische DMF bei 5000 U/min, was einer Scherrate von etwa 10 000 sec^-1 im Filter entsprach, betrieben. Die Temperatur des Einsatzmaterials betrug 50°C, und der Druck des Einsatzmaterials variierte von 0,13 bis 0,20 MPa (1,3 bis 2,0 bar). Das Verhältnis von Filtrat zu Einsatzmaterial wurde in jedem dieser Beispiele bei über 95% gehalten. Beim in Tabelle 2 angegebenen Durchfluß handelt es sich um den stationären Filtratdurchfluß, der typischerweise 15 Minuten nach dem Start der Filtration erzielt wurde. Die Gesamtzeit des Versuchs variierte von Fall zu Fall, da das Volumen an filtrierter Milch konstant 30 l betrug.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wurde eine Ultipor N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,2 µm verwendet. Eine Aufgabegeschwindigkeit von 250 ml/min wurde gewählt, um einen stationären Filtrat­ durchfluß von 300 l/h/m² zu erhalten. Die Filtration dauerte etwa 130 Minuten ohne erkennbaren Abfall der Filtratdurch­ flußgeschwindigkeit, wobei zu diesem Zeitpunkt keine Milch mehr im Arbeitsbehälter war.

Beispiel 7

In diesem Beispiel wurde eine Ultipor N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,30 µm verwendet. Eine Aufgabegeschwindigkeit von etwa 550 ml/min wurde gewählt, um einen stationären Durchfluß von 775 l/h/m² für etwa 60 Minuten zu erzielen, wo­ nach der Versuch beendet wurde.

Beispiel 8

In diesem Beispiel wurde eine Ultipor N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,45 µm verwendet. Eine Aufgabegeschwindigkeit von 740 ml/min wurde gewählt, um einen stationären Durchfluß von 1080 l/h/m² zu erzielen. Die Filtration dauerte etwa 40 Minuten ohne erkennbaren Abfall der Durchflußgeschwindigkeit, wonach der Milchvorrat erschöpft war und der Versuch beendet wurde.

Beispiel 9

In diesem Beispiel wurde eine Ultipor N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,65 µm verwendet. Es wurde eine Aufgabege­ schwindigkeit von 1100 ml/min gewählt, um einen stationären Durchfluß von 1680 l/h/m² zu erzielen. Die Filtration dauerte etwa 30 Minuten, wonach der Milchvorrat erschöpft war und der Versuch beendet wurde.

Die Beispiele 6-9 sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Die Daten zeigen, daß durch Anwendung des erfindungsgemäßen Fil­ trationsverfahrens stabile Filtratdurchflußgeschwindigkeiten erzielt werden können, und zwar unter Verwendung von ver­ schiedenen Qualitäten Bakterien zurückhaltender Membranen. Die Tabelle zeigt, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren Mem­ branen mit kleineren Poren und somit mit vergrößerter Rück­ haltefähigkeit für Bakterien eingesetzt werden können, und zwar auf Kosten der Filtratdurchflußgeschwindigkeiten.

Tabelle 2

Durchfluß von Milch unter Verwendung verschiedener Membranen in einem zylindrischen DMF

Beispiel 10

In diesem Beispiel wurde eine Posidyne®-Membran mit einer po­ sitiven Oberflächenladung und einer Porengröße von 0,2 µm verwendet. Bei der verwendeten Membran ist die Porenoberflä­ che durch quarternäre Ammoniumgruppen besetzt. Sie weist eine hohe Absorptionskapazität für biologisches Material auf.

Eine Aufgabegeschwindigkeit von 260 ml/min wurde gewählt, um einen stationären Durchfluß von 360 l/h/m² zu erzielen. Der Filtratdurchfluß lag in der gleichen Größenordnung wie der, der bei der ungeladenen, in Beispiel 6 beschriebenen Membran erzielt wurde. Die Filtration dauerte etwa 120 Minuten ohne erkennbaren Abfall der Filtratdurchflußgeschwindigkeit, wobei sich zu diesem Zeitpunkt keine Milch mehr im Arbeitsbehälter befand. Ein Verhältnis von Filtrat zu Einsatzmaterial ober­ halb von 97% wurde während des gesamten Versuchs aufrechter­ halten. Weitere experimentelle Bedingungen sind in Tabelle 3 angegeben.

Es wurde erwartet, daß eine große Menge an Proteinen aus der Milch eine Bindung mit der Membranoberfläche eingehen und sie schließlich verstopfen würde. Dieses Beispiel zeigt, daß bei einem dynamischen Modus eine Membran, die normalerweise eine Affinität für Proteine zeigt, gut geeignet ist.

Beispiel 11

Eine Aufgabegeschwindigkeit von 740 ml/min an Vollmilch wurde gewählt, und ein stabiler Filtratdurchfluß von 1130 l/h/m² wurde erzielt. Weitere experimentelle Bedingungen sind in Ta­ belle 3 angegeben. Die Filtration dauerte etwa 40 Minuten, wonach der Milchvorrat erschöpft war und der Versuch beendet wurde.

Dieses Beispiel zeigt, daß Vollmilch unter Anwendung des er­ findungsgemäßen Verfahrens filtriert werden kann. Die beob­ achtete Differenz der Filtratdurchflußgeschwindigkeiten zwi­ schen Vollmilch und Magermilch (wie in Beispiel 9) scheint hauptsächlich auf die Unterschiede in ihren Viskositäten zu­ rückzuführen zu sein. Das Verhältnis der Filtratdurchflußge­ schwindigkeiten für Vollmilch zu Magermilch ist ungefähr gleich dem Verhältnis der Viskositäten von Vollmilch und Ma­ germilch.

Tabelle 3

Beispiele 12 bis 16

Beispiele zur Bestimmung der Filtratdurchflüsse durch ver­ schiedene Membranen mit Bakterienrückhaltefähigkeit wurden unter Verwendung des dynamischen Scheibenmikrofilters wieder­ holt. Das allgemeine Verfahren für die Beispiele 12 bis 16 ist nachstehend beschrieben. Die beschriebenen Bedingungen gelten im allgemeinen für jedes Beispiel, sofern nicht aus­ drücklich etwas anderes angegeben ist.

• 1. Das gewünschte Membranfilterelement wurde in dem Scheiben- DMF angeordnet.
• 2. Ein Unversehrtheitstest, wie er bei Methode F beschrieben ist, wurde durchgeführt. Das Membranfilterelement wurde nicht verwendet, wenn es die Anforderungen des Tests nicht erfüllte.
• 3. Die Ausrüstung wurde gemäß Methode E desinfiziert.
• 4. Die zu filtrierende Milch wurde gemäß dem in Methode A be­ schriebenen Verfahren vorgewärmt.
• 5. Die Milch wurde gemäß Methode B homogenisiert.
• 6. Das bei Methode G2 beschriebene allgemeine Startverfahren wurde durchgeführt.
• 7. Die Milch wurde aus dem Puffertank in den Scheiben-DMF mit der gewünschten Durchflußgeschwindigkeit übergeführt.
• 8. Geeignete Messungen wurden durchgeführt.

Typischerweise wurde der Scheiben-DMF bei 3500 U/min, was einer berechneten Scherrate von etwa 200 000 sec^-1 ent­ spricht, gehalten. Die Temperatur des Einsatzmaterials betrug 50°C, und der Druck des Einsatzmaterials wurde bei etwa 0,02 MPa (0,2 bar) gehalten. Milch wurde in den Filter mit einer Geschwindigkeit von 960 ml/min gepumpt, um eine hohe Quer­ stromgeschwindigkeit über die Membran aufrechtzuerhalten. Das Verhältnis von Filtrat zu Einsatzmaterial wurde speziell für die Membranporengröße, die Einsatztemperatur und die Rotorum­ drehungszahl eingestellt. Der nicht filtrierte Anteil des Einsatzmaterials wurde in den Arbeitsbehälter zurückgeführt. Beim nachstehend angegebenen Durchfluß handelt es sich um einen stationären Filtratdurchfluß, der durch die Membran, typischerweise eine halbe Stunde nach dem Start der Filtra­ tion, erzielt wurde.

Beispiel 12

Eine Ultipor N₆₆®-Membran mit einem Porendurchmesser von 0,2 µm wurde für dieses Beispiel verwendet. Ein stationärer Fil­ tratdurchfluß von 850 l/h/m² wurde erzielt.

Beispiel 13

Eine Ultipor N₆₆®-Membran mit einem Porendurchmesser von 0,45 µm wurde für dieses Beispiel verwendet. Ein stationärer Fil­ tratdurchfluß von 1600 l/h/m² wurde erzielt.

Beispiel 14

Eine Posidyne®-Membran mit einem Porendurchmesser von 0,45 µm wurde für dieses Beispiel verwendet. Ein stationärer Filtrat­ durchfluß von 1600 l/h/m² wurde erzielt.

Die in Tabelle 4 gezeigten Daten fassen die Beispiele 11 bis 13 zusammen. Die Daten zeigen, daß durch Anwendung des erfin­ dungsgemäßen Filtrationsverfahrens stabile Filtratdurchfluß­ geschwindigkeiten unter Verwendung von Bakterien zurückhal­ tenden Membranen mit verschiedener Qualität erzielt werden können, während ein Scheiben-DMF verwendet wird. Die Tabelle zeigt, daß Membranen mit kleineren Poren und infolgedessen erhöhtem Bakterienrückhaltevermögen (Titerverminderung) er­ findungsgemäß auf Kosten der Filtratdurchflußgeschwindigkei­ ten verwendet werden können.

Tabelle 4

Beispiel 15

Nach Methode B homogenisierte Magermilch bei 18°C wurde in einen Scheiben-DMF gepumpt, der mit einer Ultipor N₆₆®-Mem­ bran mit einer Porengröße von 0,45 µm ausgestattet war. Die Filtration wurde mit einer Aufgabegeschwindigkeit von 860 ml/min durchgeführt, wobei ein stationärer Filtratdurchfluß von etwa 860 l/h/m² durch die Membran erzielt wurde. Die fil­ trierte Milch wurde bei 25°C vermessen. Weitere Bedingungen für dieses Beispiel sind in Tabelle 5 angegeben.

Dieses Beispiel zeigt, daß gekühlte Magermilch bei etwa 18°C nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Membran mit Bakterienrückhaltevermögen verarbeitet werden kann. Man nimmt an, daß der verringerte Filtratdurchfluß bei dieser Tempera­ tur die höhere Viskosität der Milch bei dieser Temperatur, verglichen mit höheren Temperaturen, widerspiegelt.

Beispiel 16

Ein Scheiben-DMF wurde mit einer Ultipor N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,45 µm ausgestattet. Vollmilch wurde den Scheiben DMF mit einer Geschwindigkeit von 900 ml/min zu­ geführt, und es wurde ein stationärer Filtratdurchfluß von etwa 850 l/h/m² durch die Membran erzielt. Dieser Versuch wurde ohne Zurückführung des nicht-filtrierten Anteils des Einsatzmaterialstroms durchgeführt.

Dieses Beispiel zeigt, daß Vollmilch nach dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren unter Verwendung eines Scheiben-DMF filtriert werden kann. Magermilch führte unter im wesentlichen identi­ schen Bedingungen zu einem nahezu stationären Filtratdurch­ fluß von etwa 1600 l/h/m². Die beobachtete Differenz der Filtratdurchflußgeschwindigkeiten zwischen Magermilch und Vollmilch läßt sich in etwa auf die Unterschiede der Viskosi­ täten der Flüssigkeiten zurückführen.

Beispiel 17

Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Methoden wurde ein Filtrationsexperiment mit einem Scheiben-DMF durchge­ führt, während ein hohes Verhältnis von Filtrat zu Einsatzma­ terial aufrechterhalten wurde. Eine Ultipor N₆₆®-Membran mit einem Porendurchmesser von 0,45 µm wurde bei diesem Versuch verwendet. Die Aufgabegeschwindigkeit von Magermilch wurde bei 115 ml/min gehalten, und es wurde eine Rotationsgeschwin­ digkeit von 2100 U/min angewandt. Es wurde ein Filtratdurch­ fluß von 460 l/h/m² erzielt.

Tabelle 5

Beispiel 18

Um einen länger andauernden Betrieb zu zeigen, wurde ein Ver­ such mit einer großen Menge (500 l) roher, nicht-pasteuri­ sierter Magermilch durchgeführt. Die Milch wurde auf 50°C vorgewärmt, indem sie durch einen Plattenwärmeaustauscher ge­ leitet wurde. Sie wurde anschließend gemäß Methode B homo­ genisiert und dann in einen zylindrischen DMF gepumpt, der mit einer Membran mit einem Porendurchmesser von 0,65 µm aus­ gestattet war. Typischerweise wurde der dynamische Mikrofil­ ter für dieses Beispiel bei 5000 U/min gehalten. Der Druck des Einsatzmaterials variierte von 0,13 bis 0,15 MPa (1,3 bis 1,5 bar) bei einer Aufgabegeschwindigkeit von etwa 1300 ml/min. Das Verhältnis von Filtrat zu Einsatzmaterial wurde bei über 95% gehalten. Ein stationärer Filtratdurchfluß von etwa 1680 l/h/m² wurde erzielt. Es gab keinen Abfall der Durchflußgeschwindigkeit filtrierter Milch, und es trat auch kein Anstieg beim Druck des Einsatzmaterials während des 6 Stunden dauernden kontinuierlichen Betriebs, der zur Verar­ beitung der 500 l erforderlich war, auf.

Dieses Beispiel zeigt, daß es möglich ist, das erfindungsge­ mäße Filtrationsverfahren für längere Zeitspannen anzuwenden.

Beispiel 19

Dieses Beispiel zeigt, daß es möglich ist, das erfindungsge­ mäße Verfahren zur Filtration von Milch unter Verwendung eines Scheiben-DMF zum Zweck der Gewinnung von Proteinen aus der Milch anzuwenden. Proteine in Milch weisen im allgemeinen einen Größenbereich von etwa 0,02 bis etwa 0,30 µm (D.G. Schmidt, P. Walstra und W. Buchheim, Neth. Milk Dairy J., Bd. 27 (1973), S. 128) auf, was sie für eine Gewinnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglich macht. Dies ist insbe­ sondere für die Gewinnung biologisch wichtiger Proteine aus transgenen Tieren, wie transgenen Kühen, Schafen und dergl . . , die genetisch verändert worden sind, um gemäß dem Fachmann bereits bekannten Techniken die Herstellung derartiger Pro­ teine zu stimulieren, von Bedeutung.

Es wurde ein Scheiben-DMF verwendet, der mit einem Nylonfil­ ter mit einer Porengröße von 0,2 µm ausgestattet war. Die Filtration der Milch wurde bei einer Aufgabegeschwindigkeit von 840 ml/min durchgeführt, wobei ein stationärer Permeat­ durchfluß von etwa 850 l/h/m² durch die Membran erzielt wurde, und zwar bei einer Rotorgeschwindigkeit von 3500 U/min, wobei das Retentat zurückgeführt wurde, während das Permeat bei der vorliegenden Methode verworfen wurde. Von Einsatzmaterial, Permeat und Retentat wurden periodisch Pro­ ben genommen, die dann gemäß der Kjeldahl-Methode auf den Ge­ samtproteingehalt analysiert wurden. Es wurde festgestellt, daß der Proteingehalt im Retentat anfangs der gleiche wie im Einsatzmaterial war, aber mit einer länger andauernden Zu­ rückführung des Retentats anstieg (Retentat: 4,9%, Einsatz­ material: 3,1%).

Die Verwendung einer Membran mit einer kleineren Porengröße sollte eine noch bessere Aufkonzentrierung von Protein im Konzentratstrom ermöglichen.

Beispiele 20 und 21

Diese Beispiele wurden durchgeführt, um zu zeigen, daß keine Fraktionierung von Komponenten in der Milch während des er­ findungsgemäßen Filtrationsverfahrens auftritt. In diesen Beispielen wurden Proben aus dem Einsatzmaterial, dem Filtrat und dem Konzentrat zu verschiedenen Zeitpunkten während der Filtration analysiert, um die Proteinkonzentrationen nach der Kjeldahl-Methode und den Gesamtgehalt an Feststoffen durch Eindampfen festzustellen.

Beispiel 20

Proben von Einsatzmaterial, Filtrat und Konzentrat wurden zu verschiedenen Zeitpunkten während des in Beispiel 18 be­ schriebenen Versuchs entnommen und auf ihren Gesamtgehalt an Feststoffen in jedem Strom analysiert. Die Daten in Tabelle 6 zeigen, daß keine wesentliche Abreicherung an gesamten Fest­ stoffen aus dem Filtrat bei Verwendung einer Membran mit einer Porengröße von 0,65 µm auftrat.

Beispiel 21

Proben von Einsatzmaterial, Filtrat und Konzentrat wurden zu verschiedenen Zeitpunkten während der Durchführung von Bei­ spiel 13 entnommen und auf den Gesamtgehalt an Feststoffen und Proteinen in jedem Strom analysiert. Die Daten sind in Tabelle 6 gezeigt. Wiederum wurde keine wesentliche Abreiche­ rung an Feststoffen und/oder Proteinen aus der Filtratmilch bei Verwendung einer Membran mit einer Porengröße von 0,45 µm festgestellt.

Tabelle 6

Beispiele 22 bis 28

Die Beispiele 22 bis 28 wurden durchgeführt, um zu zeigen, daß es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, Bak­ terien aus Milch zu entfernen. Das allgemeine Verfahren ent­ sprach dem in den Versuchen der Beispiele 6 bis 18 angewand­ ten Verfahren, mit der Ausnahme, daß Bakterien gemäß Methode C in den Arbeitsstrom gegeben wurden. E. coli-Bakterien, die gewöhnlich in Milch gefunden werden, wurden bei diesen Versu­ chen als Impfkulturen verwendet, sofern nicht anderes angege­ ben ist. Proben von Einsatzmaterial, Filtrat und Bakterienkonzentrat wurden zu verschiedenen Zeitpunkten wäh­ rend der Filtration unter Anwendung steriler Techniken ent­ nommen. Diese Proben wurden auf Bakterien unter Anwendung der vorstehend erläuterten Methode D untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 angegeben.

Wie in dieser Tabelle gezeigt wird, ist es erfindungsgemäß möglich, eine dramatische Verringerung des Bakteriengehalts von Milch zu erzielen. Der hohe Anteil entfernter E. coli- Bakterien ist direkt auf einen hohen Anteil entfernter Bacillus cereus-Bakterien übertragbar, die unter Anwendung der herkömmlichen Pasteurisierung nicht vollständig entfernt werden können. Es ist bekannt, daß E. coli eine Stäbchen­ struktur mit Abmessungen von etwa 1,1 bis 1,5 µm mal 2 bis 6 µm aufweist, während Bacillus-Bakterien, wie Bacillus cereus, ähnliche Abmessungen aufweisen, und zwar weisen sie ebenfalls Stäbchenstrukturen mit Abmessungen von etwa 1,0 bis 1,2 µm mal 3 bis 5 µm auf. Die Möglichkeit, E. coli zu entfernen, wie in Tabelle 7 angegeben, bedeutet also auch, daß das Ver­ fahren in der Lage ist, die sehr unerwünschten Bacillus cereus-Bakterien zu entfernen, was zu einer Milch mit einer sehr langen Haltbarkeit selbst bei Raumtemperatur führt.

Beispiele 22, 23 und 24

Die Beispiele 6, 8 und 9 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß E. coli gemäß Methode C in den Arbeitsstrom eingeführt wurde. Proben von Einsatzmaterial, Filtrat und Konzentrat wurden für die Bakterienanalyse entnommen. Die Daten zur Ver­ ringerung des Titers sind in Tabelle 7 gezeigt.

Beispiel 25

Beispiel 13 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß Bakterien in den Einsatzmaterialstrom gemäß Methode C eingeführt wurden und daß das Bakterienkonzentrat nicht in den Arbeitsbehälter zurückgeführt wurde. Es wurde ein stationärer Milchdurchfluß von etwa 1600 l/h/m² erzielt. Die mikrobiologischen Daten sind in Tabelle 7 gezeigt.

Die filtrierte Milch enthielt nur sehr geringe Konzentratio­ nen von 7 bis 10 Bakterien pro Milliliter Milch, was drama­ tisch unter der Konzentration des Einsatzmaterials von 106 pro Milliliter lag. Die Verringerung des Titers betrug in diesem Fall mehr als 10⁵. Zum Vergleich werden bei der her­ kömmlichen Pasteurisierung von Milch nur Verringerungen des Titers von etwa 10² bis 10³ erzielt.

Beispiel 26

Die experimentellen Bedingungen und Verfahren von Beispiel 12 wurden in diesem Versuch wiederholt, mit der Ausnahme, daß E. coli in den Einsatzmaterialstrom gemäß Methode C gegeben wurde und daß das Konzentrat nicht in den Arbeitsbehälter zu­ rückgeführt wurde. Ein stationärer Milchfluß von etwa 850 l/h/m² wurde erzielt. Proben von Einsatzmaterial, Filtrat und Konzentrat wurden zur Bakterienanalyse entnommen. Die in Ta­ belle 7 aufgeführten Daten zeigen eine Verringerung des Ti­ ters von mehr als 10⁶. Die Tatsache, daß keine Bakterien in der filtrierten Milch nachgewiesen wurden, zeigt, daß es ge­ lang sterile Milch herzustellen.

Dieses Beispiel zeigt, daß es mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren möglich ist, Bakterien im wesentlichen vollständig aus Milch zu entfernen, und zwar unter Verwendung eines Scheiben- DMF und einer geeignet gewählten Membran. Auf diese Weise kann sterile Milch hergestellt werden.

Beispiel 27

Nicht pasteurisierte Rohmilch enthält eine Vielzahl von Orga­ nismen, unter Einschluß von coliformen Bakterien, wie E. coli, und von Pathogenen, wie Listeria und Campylo-Bakterien, sowie von Bacillus cereus. In diesem Beispiel wurde die Rohmilch nicht von außen mit Bakterien angeimpft, sondern die Milch wurde vielmehr auf die inhärenten oder "nativen" Bakte­ rien untersucht.

Proben von Einsatzmaterial, Filtrat und Konzentrat wurden zur Bakterienanalyse während der Durchführung von Versuch 18 ent­ nommen und gemäß Methode D auf native Bakterien analysiert.

Nur 14 Bakterien pro Milliliter wurden im Filtrat festge­ stellt. Das Einsatzmaterial wies 2500 Bakterien pro Millili­ ter und das Konzentrat 2×10⁴ Bakterien pro Milliliter auf.

Ferner wurden keine psychrophilen Bakterien im Filtrat fest­ gestellt. Bei psychrophilen Bakterien handelt es sich um Bak­ terien, die bei niedrigen Temperaturen wachsen und einen Ver­ derb gekühlter Milch bewirken.

Tabelle 7 faßt die Versuche 22 bis 27 zusammen. Die Daten zeigen, daß sowohl bei Verwendung von Zylindern als auch von Scheiben eine verbesserte Verringerung des Titers auf Kosten des Filtratdurchflusses erzielt werden kann. Die Tabelle zeigt auch, daß es möglich ist, durch Auswahl der richtigen Membran ein steriles Milchfiltrat zu erhalten.

Tabelle 7

Beispiel 28

Neben Bakterien (E. coli), für die die Verringerung des Ti­ ters untersucht wurde, gibt es in Milch pathogene Organis­ men, wie Listeria, die von praktischer Bedeutung für Molke­ reien sind. Diese Pathogene stellen eine größere Herausforde­ rung dar als die coliformen Bakterien (E. coli), die auch im dynamischen Filter untersucht wurden. Die Untersuchungen wur­ den gemäß Methode D durchgeführt, um festzustellen, ob die verwendeten Membranfilterelemente diese Pathogene wirksam entfernen. Diese Untersuchung wurde in einer Off-line- Testvorrichtung und nicht in einem dynamischen Filter durch­ geführt.

Die in Tabelle 8 gezeigten Daten zeigen klar, daß eine Ulti­ por N₆₆®-Membran mit einer Porengröße von 0,45 µm und einem spezifischen Blasenpunkt (ASTM F316-86) eine vollständige Entfernung von Listeria ermöglicht.

Tabelle 8

Verringerungen des Titers pathogener Organismen in Milch unter Verwendung von Pall-Membranen

Beispiel 29

Gemäß der Methode von Beispiel 16 hergestellte filtrierte Ma­ germilch wird in einem desinfizierten Behälter gesammelt.

Handelsüblicher Rahm wird auf 65°C erwärmt und durch eine Ultipor N₆₆®-Filterpatrone mit einer Porengröße von 0,2 µm, die von der Firma Pall Corporation, East Hills, NY, erhält­ lich ist, filtriert, und zwar mit einer minimalen Verringe­ rung des Titers an E. coli-Bakterien von 10⁶. Der filtrierte Rahm ist an Bakterien weitgehend abgereichert und wird in einem desinfizierten Behälter gesammelt.

Die filtrierte Magermilch und der filtrierte Rahm werden ver­ einigt und homogenisiert, um eine Milch mit einem Fettgehalt von 2% und einem verringerten Bakteriengehalt zu erhalten.

Claims (13)

1. Verfahren zur Behandlung von Rohmilch, wobei die Rohmilch homoge­ nisiert und einer Mikrofiltration unterworfen wird, indem die Milch durch einen Mikrofilter mit einer mittleren Porengröße, die ausreicht, den Bakteriengehalt der durchströmenden Milch zu verringern, geleitet wird, um ein Filtrat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Rohmilch geringeren Bakteriengehalt und ein Konzentrat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Rohmilch höheren Bakteriengehalt zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Milch innerhalb von 5 Minuten oder weniger nach der Homogenisierung einer dynamischen Mikrofiltration unterwor­ fen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtration unter Verwendung eines zylindrischen dynamischen Mikrofilters durch­ geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dynami­ sche Mikrofiltration bei einer effektiven Oberflächengeschwindigkeit von etwa 3 m/sec bis etwa 50 in/sec durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Filtration in weniger als etwa 30 Sekunden nach der Homogenisierung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Homoge­ nisierung der Milch gleichzeitig mit der Filtration erfolgt, wobei die Filtration unter Verwendung eines rotierenden Scheibenmikrofilters durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mikrofiltration bei einer Milchtemperatur von etwa 15 °C bis 60 °C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dynamische Mikrofiltration bei einer Scherrate von 10.000 sec^-1 bis etwa 400.000 sec^-1 durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikrofilter eine Porengröße von etwa 0,01 bis etwa 5,0 µm, bevorzugt etwa 0,1 bis etwa 1 µm, besonders bevorzugt etwa 0,2 bis etwa 0,5 µm, besitzt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Konzentrats zurückgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

• 1) die Milch wird in eine Fettfraktion mit einem Mindestfettgehalt von etwa 10% und eine Magermilchfraktion getrennt;
• 2) die Magermilchfraktion wird homogenisiert und innerhalb von etwa 5 Minuten nach der Homogenisierung der dynamischen Mikrofil­ tration unterworfen, indem die Magermilchfraktion durch den Mi­ krofilter mit einer mittleren Porengröße, die ausreicht, den Bakte­ riengehalt der durchströmenden Milch zu verringern, geleitet wird, um ein Filtrat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Mager­ milchfraktion geringeren Bakteriengehalt und ein Konzentrat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Magermilchfraktion höheren Bakteriengehalt zu erhalten;
• 3) der Bakteriengehalt der Fettfraktion wird in einer getrennten Stufe verringert; und
• 4) die Magermilchfraktion nach der Mikrofiltration und die Fettfrak­ tion mit dem verringerten Bakteriengehalt werden vereinigt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bakte­ riengehalt der Fettfraktion durch dynamische Mikrofiltration verringert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bakte­ riengehalt der Fettfraktion durch Pasteurisieren verringert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10 zur Herstellung von Milch mit einem Fettgehalt von etwa 2%, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

• 1) eine Magermilchfraktion wird homogenisiert;
• 2) innerhalb von etwa 5 Minuten nach der Homogenisierung wird die Magermilchfraktion der dynamischen Mikrofiltration unterworfen, indem die Magermilchfraktion durch den Mikrofilter mit einer mittleren Porengröße, die ausreicht, den Bakteriengehalt der durch­ strömenden Milch zu verringern, geleitet wird, um ein Filtrat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Magermilchfraktion geringeren Bakteriengehalt und ein Konzentrat mit einem im Vergleich zur eingesetzten Magermilchfraktion höheren Bakteriengehalt zu erhalten;
• 3) der Bakteriengehalt der Rahmfraktion mit einem Mindestfettgehalt von etwa 10% wird verringert; und
• 4) die Magermilchfraktion nach der Mikrofiltration und die Rahm­ fraktion mit dem verringerten Bakteriengehalt werden vereinigt.