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Dokumentenidentifikation DE3639412C2 24.08.1989
Titel Verfahren zur Pasteurisierung und Sterilisierung von pulverförmigen und stückigen Lebensmitteln, Gewürzen und Arzneimitteln sowie Genußmitteln mittels Hochfrequenz
Anmelder Aro-Laboratorium, 2070 Ahrensburg, DE
Erfinder Mohr, Edward, Dr., 2070 Ahrensburg, DE
DE-Anmeldedatum 18.11.1986
DE-Aktenzeichen 3639412
Offenlegungstag 16.06.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.08.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.1989
IPC-Hauptklasse B65B 55/16
IPC-Nebenklasse B65B 55/02   A23L 3/00   A61L 2/04   A61L 2/12   
Zusammenfassung Pulverförmige Lebensmittel, Gewürze oder Arzneimittel werden in offener Verpackung einer HF-Behandlung unterworfen, um die Mikrobenzahl zu senken, wobei zunächst der Anodenstrom ansteigt - sprich die Energiezunahme steigt. Normalerweise würde man mit dem höchsten Anodenstrom die Behandlung abbrechen. Es hat sich aber gezeigt, daß dann die Mikrobenzahl konstant ist oder geringfügig sinkt, in manchen Fällen sogar steigt. Der erfinderische Gedanke beruht darauf, die Behandlung solange fortzusetzen, bis der Anfangsanodenstrom wieder erreicht ist. Anschließend wird die erzielte Temperatur im Wärmeschrank für 0-60 Minuten aufrechterhalten. Die Behandlungszeit kann verkürzt werden, wenn man Substanzen mit Dipoleigenschaften, wie NaCl, Äthanol, SO2 oder auch Ascorbinsäure und Genußsäuren in Mengen von 0,01 bis 10% zusetzt.

Beschreibung[de]

Pulverförmige und stückige Lebensmittel haben im allgemeinen eine hohe Keimzahl und erhalten auch generell pathogene Keime. Beispielhaft seien die Keimzahlen einiger stückiger und pulverförmiger Lebensmittel in den folgenden Tabellen aufgeführt (siehe Tabelle 1 und 2):

Tabelle 1 Keimzahlen in unbehandelten Gewürzen und anderen Lebensmitteln


unbehandelte Quellmittel, Tees, Pistazien Gesamtkeimzahl/g Matepulver 357 500 000 Folia Menthaepulver 146 000 000 Guarmehl 14 000 Psylliensamen 7 700 000 Semaehülsen 3 950 000 Pistazien grün 5 500 000 (Coli positiv, Hefen) 5 500 000 101 500 Tragant 7 000 000 Tragant 78 500 000 Tragant 7 000 000 Tragant 152 000


Wenn man nun diese Lebensmittel oder Arzneimittel mittels Wärme auf 100-130°C bringen will, so benötigt man 24-48 Stunden. Dies ist ein nicht vertretbarer Energieaufwand. Dazu kommt, daß durch die lange Hitzeeinwirkung der Nährwert vermindert wird, indem die Proteine oxydieren, und daß die Aromastoffe bzw. die Wirkstoffe verdampfen und kondensieren. Das Lebensmittel oder Arzneimittel verliert sein Charakteristikum.

Als Alternative bietet sich noch die Bestrahlung mit 80 Cobalt-Gammastrahlung an. Das Verfahren ist lebensmittelrechtlich und für Arzneimittel verboten und wissenschaftlich umstritten. Bei der 60 Co-Gammastrahlung werden die meisten Quellstoffe zerstört, was oft sehr unerwünscht ist.

Aus der DE-OS 34 30 673 ist nun ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entnehmbar, wobei das Produkt eingeschlossen zwischen zwei Transportbändern durch eine kontinuierlich arbeitende Mikrowellenanlage hindurchgeführt wird. Seitlich zwischen den beiden Transportbändern sind flache Düsen angeordnet, wodurch das Produkt noch mit Dampf oder Schutzgas behandelt werden kann. Durch die Verwendung von Mikrowellen, die eine geringere Eindringtiefe als Hochfrequenzwellen besitzen, muß das Produkt in dünner Schicht durch die Mikrowellenanlage hindurchgeführt werden. Dabei können durch die gebildete große Oberfläche und durch die höhere Energie der Mikrowellen Schädigungen an dem Produkt in den äußeren Schichten auftreten, in dem die empfindlichen Inhaltsstoffe (Aromen, Wirkstoffe) zerstört oder verdampft werden.

Weiterhin ist aus der US-PS 24 88 164 ein Verfahren zum Verarbeiten von Fleischprodukten bekannt, wobei die Produkte in einer mit Druck beaufschlagbaren Kammer mittels Hochfrequenz zumindest im Kern gekocht bzw. gegart werden sollen. Nach dem Kühlen der Oberfläche des Produktes und dem Einfüllen in Dosen werden die mit dem Produkt gefüllten Dosen noch autoklaviert, um auch die Außenbereiche zu behandeln. Die mit dieser Methode verarbeitbaren Fleischprodukte haben einen wesentlich höheren Wassergehalt (60-90%) als die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitbaren Produkte. Durch das Anliegen der Elektroden an dem Produkt besteht bei diesem Produkt die Gefahr des Durchschlagens der Hochfrequenzwellen. Auch ist das Messen der Energieaufnahme mittels Temperatur- Messung bei den unterschiedlichen Produkten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden, sehr umständlich, da die Hochfrequenz-Anlage bei einer Temperatur-Messung mit den üblichen Metall-Elektroden abgeschaltet werden muß.

Schließlich ist aus der GB-PS 5 89 825 ein Verfahren zum Sterilisieren von chirurgischem Material aus Baumwolle oder Leinen bekannt, wobei dieses Material nach der Hochfrequenz-Erhitzung noch durch einen auf Sterilisationstempratur erhitzten Ofen hindurchgeführt wird. Auch diese Methode ist nicht bei den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitbaren Produkten anwendbar, da das chirurgische Material bei höheren Temperaturen sterilisiert werden kann.

Es ist nun vom Sterilisieren in Autoklaven bekannt, daß man feuchte Hitze benötigt, um die Mikroben resp. Sporen abzutöten. Dabei werden 100% rel. Feuchtigkeit und Temperaturen von 100-130°C über Zeiträume von 10-30 Minuten benötigt. Pulverförmige Lebensmittel und Arzneimittel würden unter diesen Bedingungen aufquellen, verkleben, verklumpen und nicht mehr im Kern die maximale Temperatur von 110- 130°C erreichen.

In der Zeitschrift "Fleischwirtschaft" 65, Seite 718 (1985) wird berichtet, daß man mittels Hochfrequenz Gewürze nicht pasteurisieren kann (Gesamtkeimzahlsenkung um 90%) und daß man, wenn man die Keimzahl senken will, bestimmte Mengen an Wasser (5%, 10% oder 15%) zum Gewürz vorher zusetzen muß.

Dies wurde zwar schon in der Zeitschrift "Gordian" 32, Seite 230 (1981) berichtet, wobei diese Autoren Ethanol als technischen Hilfsstoff in der Größenordnung von 2,5-10% verwendeten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß die wesentlichen Inhaltsstoffe und Eigenschaften dieser Produkte (Aroma, Wirkstoff, Viskosität) erhalten bleiben und nicht geschädigt werden, wobei der Erhitzungsvorgang bei den unterschiedlichen Produkten auf einfache Weise kontrolliert werden kann und ein zusätzlicher Einsatz von Dampf oder Schutzgas nicht notwendig ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfinderische Gedanke beruht nun darauf, daß die pulverförmigen Lebensmittel in größeren Gebinden a 10-40 kg in Polyäthylensäcken oder anderen Kunststoffsäcken verpackt werden müssen und in 2-10 Minuten ohne Wasserzusatz auf die maximale Temperatur - bedingt durch ihren natürlichen Wassergehalt - erhitzt werden. Diese beträgt je nach Produkt 110-130°C.

Nach Erreichen dieser Temperatur und des maximalen Anodenstroms wird so lange weiter erhitzt, bis der Anodenstrom auf den ursprünglichen Anfangswert der Anlage zurücksinkt. Dann muß das aufgeheizte Gut in den Kartons mit dem jetzt verschlossenen Polysack, je nach der gewünschten End-Gesamtkeimzahl, auf der erzielten maximalen Temperatur im Heizschrank von 110-130°C für mindestens fünf Minuten bis 60 Minuten gehalten werden.

Im Detail sieht das wie folgt aus:

Um die Erhitzungszeiten auf ein vernünftiges Maß zu senken, muß der Arbeitskreis an den Grundkreis der HF-Anlage angepaßt werden. Der erfinderische Gedanke beruht nun darauf, so lange die HF-Behandlung durchzuführen, bis das Maximum des Anodenstroms überschritten wird und auf seinen Anfangswert zurückgesunken ist. Nur dann kann die Mikrobenzahl gesenkt werden.

Wenn man dagegen bei höchstem Anodenstrom - sprich der höchsten Energieaufnahme und der größten relativen Feuchte im Material - aufhört, dann hat man z. B. bei Pfeffer oder Tragant oder Zimt eine Erhöhung der Mikrobenzahl gegenüber der unbehandelten Ware zu verzeichnen.

Der erfinderische Gedanke beruht nun darauf, die HF-Behandlung weiter fortzusetzen, obwohl die gesamte Energieaufnahme laufend sinkt und obwohl das freie verdampfbare Wasser prozentual sinkt, weil nur dann die Mikrobenzahl gesenkt wird.

Eine weitere Senkung der Keimzahl kann dann erreicht werden, wenn man unmittelbar nach der obigen HF-Behandlung die Ware für 5-60 Minuten im Wärmeschrank bei der maximalen Temperatur während der HF-Behandlung hält und dann erst abkühlen läßt.

Tabelle 3 Zeit-, Temperatur-/Anodenstromkurve bei schwarzem Pfeffer, gemahlen


Die korrespondierende Mikrobenzahlsenkung - siehe Tabelle 5, Pfeffer schwarz, vom 24. 04. 86 und 06. 03. 86.

In Tabelle 4 sind einige Beispiele für die maximale Temperatur und die Ausgangswassergehalte sowie die Änderung der Wassergehalte nach der Behandlung wiedergegeben.

Tabelle 4


Die in der Literatur angegebene Verfahrensweise (U. Gerhard u. H. P. Röwer, Fleischwirtschaft, 65, 718; 1985, und E. Mohr u. H. Hanne, Gordian, 32 (5), 230; 1981) mit H&sub2;O oder Äthanolzusatz führt zu Gewichtsverlusten von 15-10% während der Behandlung.

Durch unsere Verfahrensweise hat man nur mit Wasserverlusten von 2-4% zu rechnen, wodurch auch weniger Aromaverluste bei Gewürzen - sprich wasserdampfflüchtige Stoffe - auftreten, als wenn man Wasser zusetzt und dann erhitzt. Bei zugesetztem Wasser kann man zwar mit kleinen Feldstärken arbeiten, aber man hat auch mehr verdunstetes Wasser und damit mehr Aromaverluste.

In der folgenden Tabelle 5 sind einige Beispiele für die Senkung der Gesamtkeimzahl und die Abtötung von coliformen Keimen aufgeführt:

Tabelle 5 Keimzahlen in behandelten und unbehandelten Gewürzen und anderen Lebensmitteln




Tabelle 6 Behandelte und unbehandelte Quellmittel, Tees, Pistazien


Man kann also so nicht nur pasteurisieren, sondern kommt schon in den Sterilbereich.

Selbstverständlich lassen sich auch Variationen des Verfahrens durchführen. So wird durch Zusatz von 5% NaCl die Erhitzungszeit um 50% verkürzt, weil NaCl ein Dipol ist. Man kann auch durch Zusätze von Genußsäuren, wie Essigsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Glukonsäure; von bakteriziden Stoffen, wie Propionsäure, Sulfiten sowie von Extrakten aus Gewürzen mit bakteriziden Stoffen, wie Salbei, Kastanie usw., die Abtötungsrate für Mikroben wesentlich erhöhen. Hier handelt es sich um Zusätze von 0,01-10%.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Pasteurisierung oder Sterilisierung von pulverförmigen oder stückigen Lebensmitteln sowie Arzneimitteln, wobei das Produkt in eine elektromagnetische Wellen hoher Frequenz aussendende Vorrichtung eingebracht und nach einer bestimmten Behandlungsdauer wieder ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in offenen, größeren Gebinden so lange einer Hochfrequenz-Behandlung unterworfen wird, bis der Anodenstrom (Energieaufnahme) wieder auf seinen Anfangswert sinkt und daß danach das Gebinde geschlossen wird und in einem Wärmeschrank bei der maximalen Temperatur des Produktes gehalten wird, bis die gewünschte End-Gesamtkeimzahl erreicht ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Produkt vor Behandlungsbeginn andere Produkte mit Dipoleigenschaften, wie z. B. Kochsalz oder Ethanol, in Mengen von 0,01-10% zugesetzt werden, um die Temperaturen schneller und höher ansteigen zu lassen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Produkt vor der Behandlung Genußsäuren, wie z. B. Ascorbinsäure, oder bakterizide Stoffe, wie z. B. Sulfite, in Mengen von 0,1-5% zugesetzt werden, mit dem Ziel, die Mikroorganismen schneller absterben zu lassen.






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