DE960245C

DE960245C - Verfahren zur Herstellung keimfreier Fetterzeugnisse

Info

Publication number: DE960245C
Application number: DEP10495D
Authority: DE
Inventors: Hellmuth Bayha; Dr Dr Andreas Lembke; Dr Walter Mohr
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1957-03-21

Description

Es wurde bereits vorgeschlagen, Molkereierzeugnisse — wie z. B. Butter, Käse, Quark usw. — durch Behandeln in Schwingungsfeldern zu entkeimen und dadurch für längere Zeit haltbar zu machen.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung keimfreier Fetterzeugnisse (insbesondere von solchen für die Ernährung, wie Butter, Margarine, und solchen für pharmazeutische oder technische Zwecke), bei dem die Entkeimung durch eine Schwingungsbehandlung, z. B. in elektrischen Kurzwellenfeldern, Ultrakurzwellenfeldern oder in Ultraschallfeldern, erfolgt. Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse und Ergebnisse eingehender Versuche zugrunde.

Es wurde gefunden, daß bei den vorgenannten Erzeugnissen eine Schwingungsbehandlung des Fertigerzeugnisses Nachteile bringt, daß dagegen eine solche Behandlung der Voremulsion des Enderzeugnisses ohne Schäden für dieses ist. Die Vor- ao erzeugnisse sind meist Emulsionen von Fetten in Wasser, während das Enderzeugnis eine Emulsion von Wasser in Fett darstellt.

Es wurde ferner gefunden, daß die Schwingungsbehandlung der Voremulsionen, also der Emulsio- nen von Fetten in Wasser, dann am günstigsten ist, wenn noch keine Entmischung der Phasen, möglichst auch keine teilweise Entmischung, eingetreten ist. Auf Grund der vorgenannten Erkenntnisse wird erfindungsgemäß die Schwingungsbehandlung auf die Voremulsion des Enderzeugnisses ausgeübt, und zwar bevor noch eine Entmischung ihrer Phasen eintritt. Vorzugsweise wird die Voremulsion unmittelbar nach ihrer Bildung — bei Verwendung eines Emulgators (z. B. einer Kirne, einer Homogenesiermaschine, einer Zentrifuge usw.) tmmittel-

bar nach Verlassen desselben — der Schwingungsbehandlung unterworfen, möglichst in einem — bis zur fertigen Verpackung — geschlossenen System. Bei Verwendung eines elektrischen Kurzwellenfeldes für die Schwingungsbehandlung können die Elektroden z. B. als ein geschlossenes, kanalartiges System ausgebildet werden, durch das die Voremulsion mit einer bestimmten Geschwindigkeit gefördert wird. Innerhalb dieses Systems, das gegebenenfalls geeignet sein muß, erhebliche Überdrücke auszuhalten und ein möglichst homogenes elektrisches Feld auszubilden, wird die Emulsion auf eine zum Töten aller Mikroben ausreichende Temperatur erhitzt, z. B. auf ioo bis I2O° C. Vorzugsweise wird die Feldstärke so hoch eingestellt, daß die Entkeimungstemperatur in kurzer Zeit, z. B. in einigen Sekunden oder in einigen Minuten, erreicht wird. Für das neue Verfahren werden insbesondere Wellenlängen zwischen ioo und ι m verwendet.
Zur Ausbildung eines homogenen Feldes ist für den das Elektrodensystem bildenden Kanal eine langgestreckte Rechteckform besonders geeignet. Der Kanal wird entweder ganz aus elektrisch isolierendem Stoff gefertigt und zwischen zwei mit hochfrequenter \Vechselspannung gespeisten Elektroden hindurchgeführt, oder es werden zwei gegenüberliegende Seiten des Kanals — zur Mitbenutzung als Elektroden — aus Metall hergestellt, während der Kanal im übrigen aus Isolierstoff besteht. Bei Verwendung eines Kanals mit länglicher (z. B. rechteckiger . oder elliptischer) Ouerschnittsform werden die Elektroden vorteilhaft an den breiten Seiten des Kanals vorgesehen. Die Verwendung eines Kanals von länglicher Ouerschnittsform ist auch zur Erzielung einer größeren Oberfläche von Vorteil. Zur Überwachung und Regelung der Entkeimungstemperatur können Temperaturfühler dienen, die am Ausgang des Elektrodensystems die Temperatur der Emulsion überwachen. An Stelle von Temperaturfühlern sind auch Druckmeßgeräte verwendbar, da eine bestimmte Abhängigkeit zwischen der Temperatur und dem entstehenden Dampfdruck besteht. Die Regelgeräte können auf die die Emulsion durch das Elektrodensystem fördernden Organe, z. B. eine Pumpe, eine im Leitungssystem liegende Drosseleinrichtung usw. oder auf die elektrischen Einrichtungen wirken, z. B. im Sinne einer Änderung der Feldstärke.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Emulsion eine gewisse Zeitdauer, deren Höhe von der Art der Emulsion, von den vorhandenen Mikroben usw. abhängt, auf der Behandlungstemperatur zu halten und hierzu die Emulsion nötigenfalls — anschließend an die Erhitzung — durch einen Heißhalter zu leiten, der sie eine Zeitlang vor Wärmeverlust schützt. Diese Zeitdauer kann sich zwischen Null und einigen Minuten ändern.

Die Wiederabkühlung der Emulsion ist bei Abpackung in kleinere Gefäße usw. ohne zusätzliche Kühleinrichtungen durch die natürliche Wärmeabgabe möglich. Unter Umständen können aber durch diese langsame Abkühlung unerwünschte Umsetzungen vor sich gehen, die z. B. zu Geschmacksbeeinträchtigungen führen. Diese Gefahr ist naturgemäß besonders groß, wenn die Abpakkung in größere Behälter, wie z. B. Tonnen, Kisten usw., erfolgt. Es ist deshalb vorteilhaft, anschließend an die Erhitzung oder an die Heißhaltung die Emulsion eine Kühlvorrichtung, z. B. einen Schnekkenkühler, durchlaufen zu lassen. Die der Emulsion hierbei entzogene Wärmemenge kann zur Vorwärmung der Emulsion oder von Vorprodukten derselben dienen.

Es empfiehlt sich in vielen Fällen, in der Kühlvorrichtung die Temperatur der Emulsion nur so weit zu senken, daß keine unerwünschten Umsetzungen mehr zu befürchten sind, die Temperatur aber noch hoch genug ist, um noch nicht abgetötete oder.neu hinzutretende Keime zu vernichten. Bei Sahne als Voremulsion von Butter wird man z. B. etwa auf eine Temperatur von 65 bis 70⁰ kühlen. Es ist aber auch möglich, die Temperatur der Emulsion in der Kühlvorrichtung so weit herabzusetzen (bei Sahne z. B. unter 25 bis 30⁰ C), daß spontan eine Phasenumkehr eintritt.

Es ist erforderlich, dafür Sorge zu tragen, daß bei der Kühlung keine Neuinfektion eintritt. Es wird deshalb die Emulsion unmittelbar anschließend an den Kühlvorgang in eine geschlossene, selbsttätig arbeitende Verpackungseinrichtung (Verpackungsautomat) geleitet und darin abgefüllt und verschlossen.

Das Verpackungsgut wird zuvor durch Anwendung von Warme, Ultraviolettstrahlung, chemische Mittel od. dgl. sorgfältig keimfrei gemacht. Es empfiehlt sich, auch die Luft in der Umgebung der Verpackungsvorrichtung, durch Ultraviolettbestrahlung möglichst keimfrei zu halten, um Neuinfektionen vorzubeugen. Durch Einstellen der abgepackten Emulsion in temperierte Räume kann ihre Wärmeabgabe gesteuert werden.

Bei der Abpackung werden Infektionen mit größerer Sicherheit vermieden, wenn die Einfüllöffnungen als kleine Löcher, durch die die Emulsion mit Hilfe einer Spritzdüse eingefüllt wird, ausgebildet und möglichst unmittelbar anschließend verschlossen werden, z. B. durch Zulöten oder durch einen lösbaren Verschluß. In vielen Fällen ist es zur Vermeidung von Oxydationen angebracht, die Luft aus den in der Verpackung verbleibenden Hohlräumen zu entfernen und durch ein inertes Gas, z. B. Stickstoff, zu ersetzen.

In manchen Fällen, insbesondere in kleineren Betrieben, kann man die Schwingungsbehandlung der Emulsionen unmittelbar in den gegebenenfalls zu diesem Zweck besonders ausgebildeten Verpakkungsgefäßen vornehmen. Für eine Kurzwellenbehandlung wird das Verpackungsgefäß z. B. aus elektrisch isolierendem Stoff (Glas, Keramik, Preßstoff) hergestellt. Die eingefüllte Emulsion lao wird dadurch entkeimt, daß das Gefäß in ein elektrisches Wechselfeld gestellt oder durch ein Wechselfeld in einer bestimmten Zeit hindurchgeführt wird.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Deckel und/oder den Boden des Gefäßes aus Metall

herzustellen, die Wandungen dagegen aus Isolierstoff. Man kann dann den Deckel und/oder den Boden unmittelbar als Feldelektrode benutzen. Wichtig ist es hierbei, diesen Elektroden eine solche Form zu geben, daß in der eingefüllten Emulsion ein möglichst gleichmäßiges Feld ausgebildet wird. Den mit den Gefäßen verbundenen Elektroden wird die elektrische Energie entweder durch Rollen- oder Schleifkontakte oder durch andere leicht' lösbare

ίο Verbindungen mit dem Stromerzeuger zugeführt. Man kann auch die Hochfrequenzenergie kapazitiv zuführen. Ebenso ist es möglich, die Emulsion nach dem Einfüllen in das Abpackungsgefäß mit Ultraschall zu behandeln; besonders vorteilhaft erweist sich hierbei dank ihrer Wirkung und ihrer billigen Arbeitsweise die Ultraschallpfeife für Flüssigkeiten, mit der z. B. die Emulsion in die Verpackungsgefäße eingefüllt und zugleich mit Ultraschall behandelt werden kann.

Die Überwachung der Temperatur in den Gefäßen macht gewisse Schwierigkeiten. Die Temperatur kann aber dadurch überwacht werden, daß von Zeit zu Zeit in das Behandlungsfeld Probegefäße geschickt werden, die eine Einrichtung zur Bestimmung der Temperatur der eingefüllten Emulsion besitzen. Zum Beispiel können Thermometer, Thermoelemente oder, da auch bei diesen Gefäßen der Überdruck ein Maß für die vorhandene Temperatur gibt, Druckmeßvorrichtungen eingebaut sein. Die in den Probegefäßen enthaltene Emulsion muß im übrigen dieselben Erwärmungsbedingungen haben wie die Emulsion in den Normalgefäßen, so daß die an den Probegefäßen abgelesene Temperatur denselben Wert besitzt wie die Temperatur in den normalen Gefäßen und somit zur Einregelung der Behandlungstemperatur dienen kann. Es kann sogar schon ausreichend sein, die Oberflächentemperatur der Gefäße zu bestimmen und zur Beurteilung des Erwärmungsprozesses zu verwenden, da man leicht durch Versuche aus dieser Oberflächentemperatur auf die Innentemperatur rückschließen kann. Ferner ist es möglich, aus der Veränderung der elektrischen Daten auf die erreichte Temperatur rückzuschließen, da diese Daten — wie Leitfähigkeit, Verlustwinkel, Dielektrizitätskonstante — von der Temperatur abhängen. Auch der im Verpackungsgefäß herschende Druck kann als Maßstab für die Temperatur verwendet werden.
Es ist erforderlich, daß das elektrische Feld in der Emulsion homogen ist, damit man eine gleichmäßige Temperaturerhöhung erhält. Man wird deshalb den als Elektrode verwendeten Deckel und gegebenenfalls auch den Boden des Verpackungsgefäßes dementsprechend ausbilden, insbesondere wird man Sorge tragen, daß die der Gegenelektrode zugewandte Seite eben ist. Es ist angebracht, die Höhe des Gefäßes wesentlich kleiner als seinen Durchmesser zu wählen, z. B. kleiner als die Hälfte des Durchmessers, da hierdurch der Elektrodenabstand klein und das Feld homogen wird.

Der Verschluß der Gefäße kann an sich von beliebiger Bauart sein. Besonders für die Versorgung eines räumlich konzentrierten Dauerkundenkreises sind Gefäße zweckmäßig, die einen leicht lösbaren Verschluß besitzen, z. B. einen Verschluß nach Art der Einkochgläser, der durch den bei der Abkühlung im Innern entstehenden Unterdruck angepreßt wird. Die Gefäße können aus Glas, Keramik, Kunststoffen u. dgl. hergestellt und gegen Pfand verliehen werden, so daß gewisse Aufwendungen für eine dauerhafte und gefällige Bauart der Gefäße tragbar sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Verfahren zur Herstellung keimfreier Fetterzeugnisse (insbesondere von solchen für die Ernährung, wie Butter, Margarine, und solchen für pharmazeutische oder technische Zwecke), bei dem ■ die Entkeimung durch eine Schwingungsbehandlung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsbehandlung auf die Voremulsion des Enderzeugnisses ausgeübt wird, und zwar bevor noch eine Entmischung ihrer Phasen eintritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Voremulsion unmittelbar nach ihrer Bildung — bei Verwendung eines Emulgators (z. B. einer Kirne, einer Homogenisiermaschine, einer Zentrifuge usw.) unmittelbar nach Verlassen desselben — der Schwingungsbehandlung unterworfen wird, vorzugsweise in einem — bis zur fertigen Verpakkung — geschlossenen System.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kurzwellen oder Ultrakurzwellen für die Schwingungsbehandlung, vorzugsweise mit Wellenlängen zwischen 100 und 1 m.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Voremulsion durch einen Kanal geleitet und hierbei einem Kurzwellenfeld ausgesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kanals, der an zwei gegenüberliegenden Seiten — zur Mitbenutzung als Elektroden — aus Metall und im übrigen aus Isolierstoff besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeich- »» net durch die Verwendung eines Isolierstoffkanals zwischen zwei mit hochfrequenter Spannung beschickten Metallelektroden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Oberfläche ein Kanal von länglicher

(z. B. von rechteckiger oder elliptischer) Querschnittsform verwendet wird, bei dem — für den Fall der Mitbenutzung von Kanalteilen als Elektroden — die breiteren Seiten aus Metall und die schmaleren Seiten aus Isolierstoff gebildet sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der im Kurzwellenfeld behandelten Voremulsion durch Änderung der Durchfluß-

geschwindigkeit und/oder durch Änderung der elektrischen Verhältnisse auf den Sollwert geregelt wird, z. B. durch Temperaturfühler, die am Ausgang des Elektrodenkanals angeordnet sind.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Temperatur der Voremulsion während der Schwingungsbehandlung von dem im Behandlungsraum (Behandlungskanal) herrschenden statischen Druck abgeleitet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Voremulsion nach der Kurzwellenbehandlung eine bestimmte einstellbare Zeit auf der Behandlungsendtemperatur gehalten wird, z. B. durch Überführen in einen entsprechend temperierten Raum oder in einen z. B. nach dem Durchlaufverfahren arbeitenden Heißhalter.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schwingungsfeld behandelte und gegebenenfalls über einen Heißhalter geleitete Voremulsion, ohne vorher abgekühlt zu werden, in Zwischengefäße oder in die Verpackungsgefäße gefüllt wird und diese — luftdicht abgeschlossen — der natürlichen Abkühlung überlassen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die — z. B. durch natürliche Wärmeabgabe an die Umgebung oder durch eine Kühlvorrichtung herbeigeführte — Abkühlung der Voremulsion unmittelbar bis zur Phasenumwandlungstemperatür erfolgt oder daß die Voremulsion — zur Umfüllung in einen anderen zuvor keimfrei gemachten Behälter — zunächst nur bis zu einer für hinzutretende Keime noch tödlich wirkenden Temperatur abgekühlt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die der Voremulsion entzogene Wärmemenge zur Vorwärmung bei vorhergehenden \^erfahrensstufen benutzt wird.
14. Verfahrennach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abpacken des Erzeugnisses eine geschlossene, im Verfahrensgang unmittelbar auf die Abkühlungsstufe folgende und vorzugsweise selbsttätig arbeitende Verpackungsvorrichtung (Verpackungsautomat) verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung der Spritzeinfüllung für das Verpacken, bei der also das Erzeugnis mit Hilfe von Spritzdüsen durch enge Öffnungen der Verpackungsbehälter in diese eingefüllt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpackungsgut (Verpackungsbehälter usw.) und vorzugsweise auch die Luft in der Umgebung der Verpackungseinrichtung und der Zubringereinrichtungen für das Verpackungsgut durch Ultraviolettbestrahlung und/oder sonstige Mittel entkeimt werden.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft aus dem im Verpackungsgefäß etwa verbleibenden Hohlräumen entfernt und durch ein inertes Gas, z. B. Stickstoff, ersetzt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Voremulsion zunächst in Verpackungsgefäße gefüllt und in Verbindung hiermit oder erst in diesen Verpackungsgefäßen der Schwingungsbehandlung ausgesetzt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die Verwendung von Verpakkungsgefäßen, die — zur Mitbenutzung als Elektroden — zum Teil, vorzugsweise mit ihrem Deckel und Boden, aus Metall und im übrigen aus Isolierstoff hergestellt sind.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzenergie den Elektroden durch Schleif-, Rollenkontakte oder auch kapazitiv zugeführt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß für die zugleich Teile des Verpackungsgefäßes bildenden Elektroden oder die außerhalb dieses Gefäßes benutzten Elektroden solche verwendet werden, die im Sinne der Erzeugung eines homogenen elektrischen Wechselfeldes bezüglich der zu behandelnden Emulsion gestaltet und hierzu — im allgemeinen — auf den einander zugekehrten Seiten eben ausgebildet sind.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der Behandlungstemperatur von Zeit zu Zeit durch das Behandlungsfeld Probegefäße geschickt werden und mit deren Hilfe die Behandlungstemperatur bestimmt wird, z. B. durch in diese Gefäße eingebaute Temperaturmeßeinrichtungen (Thermometer, Thermoelemente u. dgl.), durch Messung der Oberflächentemperatur dieser Probegefäße, durch Messung temperaturabhängiger elektrischer Daten (Leitfähigkeit, Verlustwinkel, Dielektrizitätskonstante) der behandelten Emulsion oder durch Messung des im Probegefäß herrschenden Drucks.
23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schwingungsbehandlung Ultraschall verwendet und die Emulsion vorzugsweise mit Hilfe einer Ultraschallpfeife in die Verpackungsgefäße eingefüllt und zugleich mit Ultraschall behandelt wird.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Verpackungsgefäße solche mit einem Verschluß nach Art der Einkochgläser verwendet werden, die sich durch den bei der Abkühlung entstehenden inneren Unterdruck selbsttätig schließen.

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