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Verfahren zum Erhitzen von Lebensmitteln
Es ist bekannt, dass das industriell durchzuführende Erhitzen von Lebensmitteln insofeme bemerkenswerte Schwierigkeiten bereitet, als durch die angewendeten Verfahrensmassnahmen oft jene organoleptischen Eigenschaften, die bei Lebensmitteln vorausgesetzt werden, ungünstig beeinflusst werden. Alle bisher benützten Verfahren weisen eindeutig den Nachteil auf, dass das zu erhitzende Gut unter Bildung einer mehr oder minder stark veränderten Randschicht von aussen her erwärmt wird, wobei einzelne Bezirke im Innern des Gutes eine nur ungenügende Zeitdauer den notwendigen Temperaturen ausgesetzt sind oder diese Temperatur überhaupt nicht erreichen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der gesamte Erhitzungsprozess beträchtliche Zeit benötigt.
Bei diesem langen Erhitzen treten aber wiederum Gewichtsverluste auf, die sehr hoch werden können.
Diese Nachteile könnten zwar durch Erhitzen in hochfrequenten elektrischen Feldern überwunden werden, wobei, wie z. B. in der franz. Patentschrift Nr. 9 0. 296 beschrieben, eine Erhitzung in einer isolierenden und impermeablen oder impermeabel gemachten Umhüllung durchgeführt werden kann. Die mit der Anwendung dieser Verfahren verbundenen Kosten sind aber in der Regel so hoch, dass ihre techni- sche Auswertung zunächst ausscheidet. In ökonomisch tragbarer Weise kann elektrischer Strom für die Erhitzung unter Anwendung des Joule'schen Effektes ausgenützt werden.
Bei der Herstellung von Lebensmitteln, insbesondere bei Fleisch und Fleischwaren, ist der Joule'sche Effekt in der Praxis bisher nicht nutzbar gemacht worden, Methoden, die darauf abzielen, diesenJoule'schen Effekt, wie z. B. beim Pasteurisieren von Lebensmitteln, technisch anzuwenden, sind bisher aus dem Versuchsstadium noch nicht herausgekommen und sie erfordern die Verwendung von Elektroden, mit welchen eine direkte Verbindung zu dem zu erhitzenden Gut hergestellt wird. Ferner benötigt man dabei kostspielige, komplizierte und in der Praxis wenig wirksame Apparaturen, mit welchen eine Überhitzung an den Berührungspunkten zwischen den Elektroden und dem zu erhitzenden Gut sowie eine Überleitung der Elektroden selbst verhindert werden soll.
Diese Überhitzung der Elektroden ist vom Kontaktwiderstand zwischen den Elektroden und dem zu erhitzenden Gut abhängig ; ausserdem werden noch zusätzliche, nachteilige elektrochemische Erscheinungen, wie z. B. eine Polarisation an den Elektroden, beobachtet.
Durch die vorliegende Erfindung werden alle diese Nachteile vermieden, indem der Kontakt zwischen dem zu erhitzenden Gut, welches als "Leiter zweiter Ordnung" anzusehen ist, und der niederfrequenten Wechselstromquelle mittels eines Elektrolyten hergestellt wird, der im wesentlichen den gleichen spezifischen Widerstand wie das zu erhitzende Gut und folglich bei gleicher Temperatur auch den gleichen spezifischen Widerstand aufweist. Das Verfahren gemäss der Erfindung zum Erhitzen von Lebensmitteln,
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Widerstand wie die zu erhitzenden Lebensmittel leitend verbindet und niederfrequenten Wechselstrom durch die Lebensmittel leitet.
Ein ganz besonderer Vorteil ergibt sich durch die Anwendung von niederfrequentem Wechselstrom, weil die Kosten fir das Erhitzen je Mengeneinheit Nahrungsmittel weit geringer sind als jene, die bei Anwendung von Hochfrequenz notwendig sind, u. zw. vor allem wegen der viel geringeren Kosten der Ein- richtungen. Die Anwendung von Hochfrequenz lässt ferner, abgesehen von den hohen Anschaffungskosten der notwendigen Generatoren, nur eine weitaus geringere Ausnutzung der effektiven Stromwärme zu, die
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bei Hochfrequenz im Maximum bei etwa 500/0, bezogen auf die aufgewendete Leistung, beträgt, während beim erfindungsgemässen Verfahren bis zu 960/0 der aufgewendeten Leistung in Wärme umgewandelt werden können.
Durch die Erfindung wird es auch ermöglicht, Lebensmittel in ihrer endgültigen Verpackung aus natürlichen oder künstlichen Membranen mit völliger oder teilweiser Durchlässigkeit (natürliche oder künstliche osmotische Membranen) zu behandeln. Zu diesen Membranen gehören, ohne dass diese Aufzählung einen Anspruch auf Vollständigkeit erheben soll, z. B. natürliche Därme, die Blase, Zellglasfolien (Cellophan), Kunstdärme usw. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens können auf beliebige Weise mit einer der oben erwähnten Membranen verpackte Lebensmittel in mehr oder minder kurzer Zeit auf jede gewünschte Temperatur gebracht werden.
Dabei wird die Schutzwirkung der Umhüllung an keiner Stelle in irgendeiner Weise beeinträchtigt oder verändert, ganz abgesehen davon, dass die bisherige Arbeitsweise im wesentlichen unverändert beibehalten werden kann.
Auf Grund seiner Einfachheit erlaubt das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren die Durchführung einer kontinuierlichen Behandlung unter Verwendung eines einfachen Kontrollsystems. Der elektrische Widerstand nimmt nämlich mit steigender Temperatur in linearer Funktion ab und folglich steigt bei gleichbleibender Spannung die Stromstärke. Erreicht z. B. die Stromstärke als Funktion sowohl des Widerstandes als auch der Temperatur einen vorher festgelegten Wert, so kann, sobald die erwünschte Erhitzungstemperatur erreicht ist, durch ein beliebiges Relais, etwa ein einfaches, aber ungenaues Maximumrelais oder ein genaues Elektronenrelais, eine Verminderung der Spannung oder sogar eine Unterbrechung des Erhitzungsprozesses bewirkt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit - in Abhängigkeit von dem zur Verfügung stehenden ein-oder mehrphasigen Strom - mit zwei oder höchstens drei der oben erwähnten Elektroden zu arbeiten. Diese Elektroden bedürfen jedoch keiner Kühlung, da die gegebenenfalls eintretende Überhitzung derselben durch die Verdampfung einer kleinen Menge des Elektrolyten kompensiert wird. Bei Anwendung einer geschlossenen Apparatur trägt der dabei entstehende Dampf gleichzeitig zur Erhitzung des Innenraumes des Behälters bei.
Die Möglichkeit, die unter elektrischer Spannung stehenden Elektroden ohne Kühlvorrichtung anwenden zu können, ist neu und technisch fortschrittlich, weil durch die Kühlung von Elektroden die Leistungsfähigkeit der Kochverfahren wesentlich herabgesetzt wird. Das neue Verfahren erfordert nur eine Ergänzung der verdampften Elektrolytlösung, damit eine Veränderung der Konzentration der Bestandteile des Elektrolyten vermieden wird.'
Das Regeln der Stromzufuhr kann in Abhängigkeit von der gewünschten Durchschnittstemperatur erfolgen, wobei man bei stark heterogenen, aber elektrisch isotropen Lebensmitteln die Stromzufuhr von Zeit zu Zeit unterbrechen kann, um auf diese Weise in dem zu erhitzenden Gut eine gleichmässige Temperatur zu erreichen und Temperaturunterschiede zu vermeiden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Erhitzen von Lebensmitteln ist von grundsätzlicher Bedeutung für die gesamte Lebensmittelindustrie, vor allem aber für die Herstellung von Fleisch und Fleischwaren, insbesondere Schinken, und für die Reifung und Pasteurisierung von Käse.
Beispiel l : ZukochendeMortadellen-l, 2, 4und6kgGewicht-wurdenzwischenzweiparabel- förmig gebogene Elektroden aus nichtrostendem Stahl gelegt, welche auf ihrer Innenseite mit einer etwa 5 mm starken, aus schwammformigem Polyvinylchlorid bestehenden Schicht ausgekleidet waren. Sie wurden mit einer etwa Steigen Kochsalzlösung getränkt, die somit annähernd dem Salzgehalt entsprach, der in diesen zu kochenden Mortadellen vorlag. Die beiden Elektroden hatten den gleichen Durchmesser wie die Mortadellen und entsprachen in ihrer Wölbung den Endflächen der Mortadellen. Die Verbindung zwischen den beidenElektroden und denMortadellen wurde durch je eine Spiralfeder hergestellt, die über die Elektrodenhalter geschoben war.
Für die Erhitzung wurde ein über einen Transformator entnommener Strom mit einer Frequenz von 50 Hz verwendet, dessen Spannung zwischen 10 und 60 V veränderlich ist. Der in den Mortadellen flie- ssende Strom variierte je nach Grösse der zu behandelnden Wurst zwischen 10-30 A. Nach 30 -45 Minuten waren die Würste gleichmässig vollständig durchgekocht.
Die auf diese Weise behandelten Würste hatten eine kräftige und gleichmässige Farbe und einen stark verbesserten Geschmack ; der Gewichtsverlust war geringer als bei den bisher angewendeten Kochverfahren mit Heissluft. Bemerkenswert war ferner das Fehlen einer stärker gekochten Randschicht. Auch blieb die Farbe der Wurstoberfläche-im Gegensatz zum Heissluftverfahren-wünschenswert hellrosa.
Die gleichen vorteilhaften Ergebnisse, wie sie im Vorstehenden angegeben sind, wurden auch bei der Behandlung von Brühwürsten erzielt.
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Beispiel 2 : Ein fertig behandelter Schinken mit ungefähr 5 kg Gewicht wurde in eine der üblichen Schinkenformen aus einer Aluminiumlegierung gebracht. Der Boden dieser Form war gegen die Seiten und den Deckel isoliert. Boden und Deckel waren mit einer Schicht aus PVC-Schwamm ausgekleidet, die mit einer ungefähr 3%igen Kochsalzlösung getränkt war. Nachdem der Schinken mittels einer geeigneten Federdruckvorrichtung In die Form gepresst worden war, um auf diese Weise ein einwandfreies Anliegen des Schinkens an Boden und Deckel zu garantieren, wurden beide Flächen an eine über einen Transfomator abnehmbare Spannung von 20 und 80 V und 50 Hz angeschlossen. Der im Schinken fliessende Strom hatte in Abhängigkeit von der Zeit, in der der Schinken gekocht sein sollte, eine Stärke zwischen 30 und 80 A.
Bei allen Versuchen war der Kochprozess in 40 - 60 Minuten beendet. Während dieser Zeit wurde der Stromfluss mehrfach unterbrochen, so dass also der Schinken nur während eines Bruchteiles der angegebenen Zeit unter Strom stand. Auf diese Weise wurde mit Sicherheit vermieden, dass infolge unterschiedlicher Leitfähigkeit der verschiedenen Teile des Schinkens Temperaturdifferenzen auftreten können.
Während der Stromunterbrechungen wird durch einfache Wärmeleitung ein Temperaturausgleich zwischen verschieden hoch erhitzten Bereichen im Innern des Schinkens erzielt. Eine Temperaturkontrolle mittels Thermometer oder mehr oder weniger komplizierter Apparatur erübrigt sich. Der Schinken konnte in einwandfreiem, unbeschädigtem Zustande aus der Form genommen werden.
Die organoleptischenEigenschaften des nach dem erfindungsgemässen Verfahren gekochten Schinkens waren vor allem in bezug auf Farbe und Geschmack deutlich verbessert. Gleichzeitig wurde ein um etwa 2/3 geringerer Gewichtsverlust als bei den bisher üblichen Verfahren erzielt.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Erhitzen von Lebensmitteln, insbesondere zum Kochen oder Sterilisieren, unter Verwendung von elektrischem Strom, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lebensmittel mit mindestens 2 Elektroden mit im wesentlichen gleichem spezifischem Widerstand wie die zu erhitzenden Lebensmittel leitend verbindet und niederfrequenten Wechselstrom durch die Lebensmittel leitet.