Verfahren zur Entkeimung von Brei- oder pastenförmigen Nahrungsmitteln, wie z. B. Wurstmasse. Bei der Herstellung von Wurst, z. B. fri- sc:her Leberwurst, wird gewöhnlich die in den Darm abgefüllte Wurst anderthalb Stunden in heissem Wasser bei einer Temperatur von etwa 80 behandelt. Die dadurch erreichte Konservierungswirkung ist gering, die Halt barkeit der Wurst, besonders in der warmen Jahreszeit, -unzureichend. Ausserdem entstehen Verluste durch Platzen der Wursthaut bei der Heisswasserbehandlung.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass man eine derartige Entkeimung von Wurst und andern leicht verderblichen Nah rungsmitteln in Brei- oder pastenförmigem Zustand -unter Erzielung einer weitgehenden Haltbarkeit. dadurch erreichen kann, dass man die Nahrungsmittel auf dem Wege zur Ab füllstelle mit Hilfe eines hochfrequenten elek trischen Wechselstromes kurzzeitig mit grosser Aufheizgeschwindigkeit erhitzt. Die Bedin gungen bei dieser Wärmebehandlung werden am besten so gewählt, dass das Gut - oder zumindest Teile des Gutes - sehr schnell (z. B. mit 50 bis 150 Gradsee oder mehr) auf die gewünschte Temperatur (z.
B. 80 bis 90 C) erhitzt wird und dieser Temperatur für einen ausreichenden Zeitraum (im allge meinen einige Sekunden) ausgesetzt bleibt. Praktisch kann dies erreicht werden, indem man das Gut in der für die Aufheizung er forderlichen Zeit ein Hochfrequenzfeld von entsprechender Leistung durchlaufen und die vom Gut aufgenommene Wärme auf dieses noch eine gewisse Zeit - z. B. bis zur natür lichen Abkühlung - wirken lässt. Der Be handlungsraum für die Masse besteht zweck mässig aus einem Rohrstück, durch welches die Masse hindurchgedrückt wird, und in wel chem ein hochfrequentes Wechselfeld auf be kannte Weise erzeugt wird.
Es ist klar, dass bei konstanter Leistung des Generators die Erhitzung des Behandlungsgutes um so grösser sein wird, je langsamer dieses den Be handlungsraum durchwandert. Die Antriebs. geschwindigkeit der Pressvorrichtung, welche die Masse durch den Behandlungsraum drückt, wird deshalb zweckmässig verstellbar gemacht, in normalem Betrieb dann aber mehr oder weniger konstant gehalten. Zu diesem Zweck kann die Antriebsvorrichtung der Pressv orrichtung mit. einer Einrichtung ver bunden werden, die im Stande ist, einen gleichmässigen Vorschub der Wurstmasse auto matisch sicherzustellen.
In jedem Fall sollte diese Einrichtung derart über eine selbst tätige Schaltvorrichtung mit dem Generator gekoppelt sein, dass dieser ausgeschaltet wird, sobald die Pressvorriehtung zu arbeiten auf hört.
Vorteilhaft besteht die Pressvorrichtung, wie dies bekannt ist, aus einem Zylinder, in den die zu behandelnde Masse eingefüllt wird und aus dem sie dann durch einen Presskolben herausgepresst wird. Dieser Kolben wird zweckmässig hydraulisch angetrieben. In diesem Fall kann man den Druck des hydraulischen Druckmediums oder auch den Druck, der durch den Presskolben in der Wurstmasse selbst erzeugt wird, auf ein Kontaktmano meter wirken lassen, das den Generator ab schaltet, sobald der Druck auf einen bestimm ten, den Verhältnissen entsprechend einge stellten ZVert absinkt oder ganz ausfällt.
Die gleiche Einrichtung kann ausserdem so ausge bildet sein, dass sie den Generator und zweck mässig auch den hydraulischen (oder sonsti gen) Antrieb des Kolbens bei übermässigem plötzlichem Druckanstieg, z. B. infolge von Verstopfung, abschaltet. Die im allgemeinen erforderliche laufende Temperaturregelung und -kontrolle wird zweckmässig dadurch be wirkt, dass am Ende der Behandlungsstrecke die Temperatur der behandelten Masse durch Thermometer oder andere Temperaturmessvor- richtungen abgegriffen und die registrierte Temperatur dazu benutzt wird, die Generator leistung bei absinkender Temperatur zu ver grössern oder umgekehrt.
Sehr wichtig ist für die Erzielung ein wandfreier Ergebnisse ein gleichmässiger Durchfluss des Behandlungsgutes durch die Behandlungsstrecke. Da es - aus noch weiter unten zu erörternden Gründen - unter Um ständen zweckmässig ist, die wässrige Phase im Behandlungsg2it teilweise bis zur Ver dampfung zii erhitzen, weist die Rohrleitung für das Gut hinter der Behandlungsstrecke vorteilhaft eine Querschnittsver engen g auf.
Die dadurch bewirkte Drosselung vergleich mässigt den Durchfluss des Behandlungsgutes durch den Behandlungsraum und durch die Rohrleitung dahinter, ungeachtet etwa auf tretender Expansion durch lokale Dampfent wicklung.
Wichtig ist. ferner, dass der Durchfluss des Gutes durch den Behandlungsraum durch die Abfüllung der Masse in Därme oder derglei chen keine Unterbrechung erfährt. Zu diesem Zweck können an den Behandlungsraum zwei oder mehr Abfüllstutzen angeschlossen sein, die mit Hilfe einer Umsteuervorriclltung ab wechselnd mit dem Behandlungsraum verbun- den werden. Während durch einen dieser Stutzen ein Darm oder sonstiger Abfüllbehäl ter gefüllt wird, werden an den andern die gefüllten Behälter abgenommen und durch neue ersetzt.
Die sich bei der Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens abspielenden Vor gänge sind nicht leicht zu übersehen. Wenn die zu behandelnde Masse aus mehreren Kom ponenten, z. B. Fett, Eiweiss, Wasser usw., mit verschiedenen elektrischen Materialeigen schaften (Dielektrizitä.tskonstante und Leit fähigkeit.) besteht, so werden sich die einzel nen Komponenten verschieden stark erwär inen. Die Erwärmung der einzelnen Kompo nenten hängt, ausserdem noch von ihrer mitt leren Teilchengrösse ab.
Erfolgt die Behand lung schnell, das heisst., ist die Aufheizzeit für ein einzelnes Teilchen klein, dann werden sich die Temperaturunterschiede zwischen den ein zelnen Komponenten - besonders bei schlech ter Wärmeleitfähigkeit -- während der Be handlungszeit noell nicht vollständig ausglei chen können.
Durch Wahl einer hinreichend kleinen Be handlungszeit der Gesamtmasse und ausrei chender Energiedichte (Iloehfrequenzwirklei- stung/Behandlungsvolunien) kann man nun erreichen, dass die eine Komponente innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes wesentlich höher als die sie uni;-ebende --Hasse erhitzt wird, ja sogar, dass sie ihren Siedepunkt erreicht (Wasser), während die umgebende Masse noch eine tiefere Temperatur besitzt, bei der sie weder siedet, noch sollst zersetzt oder irgendwie gesehä.digt wird.
Beim Verdampfen der selektiv besonders erhitzten Komponente ändern sich sprung haft ihre elektrischen Materialeigenschaften: die Dielektrizitätskonstante wird nahezu gleich 1, die Leitfähigkeit sinkt im allgemeinen um viele Zehnerpotenzen. Dadurch nimmt diese Komponente jetzt, nur noch eine sehr geringe Energie aus dem Hoehfrequenzfeld auf. Die Folge davon ist., dass sie sieh an den kälteren Komponenten ihrer Umgebung wieder kon densiert. Dann nimmt sie sofort wieder Ener gie auf, verdampft von neuem usw.
Die andern Komponenten werden teils durch das Hochfrequenzfeld direkt, teils durch die Kondensationswärme der selektiv höher erhitzten Komponente indirekt erhitzt, so dass ihre Temperatur ebenfalls steigt.
Wurstmasse beispielsweise besteht, im wesentlichen aus folgenden Komponenten: a) Wasser und in diesem gelöste Stoffe (Elektrolyte und Nichtelektrolyte); b) Fette und in diesen gelöste Stoffe; c) Eiweissstoffe und in diesen gelöste bzw. an ihnen absorbierte Stoffe; d) wasserunlösliche Kohlehydrate und an dere feste Stoffe.
Die wässrige Komponente a) hat die grösste Leitfähigkeit und wird trotz ihrer hohen Di- elektrizitätskonstanten am stärksten selektiv erhitzt, wie entsprechende Versuche bestäti gen. Die verderbniserregende Bakterienflora befindet sich vorwiegend oder wahrscheinlich sogar ausschliesslich in dieser wässrigen Kom ponente a) bzw. in ihren. Grenzflächen.
Es genügt also zur Sterilisierung bzw. Entfernung der vegetativen Formen der Bak terien in der Wurstmasse eine Hochfrequenz behandlung, derart., dass alle Teilchen der Komponente a) mindestens einmal auf solche Weise erhitzt worden sind, damit alle vegeta tiven Formen mit Sicherheit zerstört werden. Erforderlichenfalls kann man hierbei bis zu der Siedetemperatur des Wassers oder sogar noch höher gehen. Denn durch Erhöhung des Strömungswiderstandes in oder nach dem Behandlungsraum, z.
B. mit Hilfe der er wähnten Quersehnittsverengung, lässt sieh der Druck im Behandlungsraum bei gleichblei bender Durchtrittsgeschwindigkeit steigern und damit auch der Siedepunkt der wässrigen Komponente a). Dadurch lassen sich höhere Temperaturen erreichen und damit die zur Sterilisierung notwendige Behandlungszeit ab kürzen.
Durch geeignete Dimensionierung der An lage lässt sich anderseits erreichen, dass die übrigen Komponenten der Wurstmasse nur auf solche Temperatur gebracht werden, dass - in Verbindung mit. der durch die Abküh- lungsverhältnisse bestimmten Verweilzeit der Wurst auf dieser Temperatur bzw. in der Nähe dieser Temperatur - die eine Fettoxy dation oder sonstige, z. B. enzymatische Zer setzung der Wurstmasse hervorrufenden Stoffe gerade zerstört werden, ohne dass die sonstigen gewünschten Eigenschaften (Ge schmack, Geruch, Farbe, Verdaulichkeit) wesentlich beeinträchtigt werden.
Es wurde ferner gefunden, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren in gewissen Fällen eine Art Immunisierung der behandel ten Masse erzielt wird. Es ist anzunehmen, dass Hemmstoffe gebildet werden, die wachs tumhemmend oder sogar bakterizid wirken und dadurch das Gut auch gegen Neuinfek tionen widerstandsfähiger machen. Seine Haltbarkeit gegen Verderb wird dadurch wesentlich erhöht, selbst da, wo das Gut offen aufbewahrt wird, beispielsweise nach An schnitt einer Wurst.
In der Zeichnung ist eine zur Durchfüh rung des Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt.
Fig. 1 gibt ein Schema der Gesamtanlage. Die Fig. 2a bis 2d veranschaulichen Schalt möglichkeiten zur Erzeugung des Hochfre- quenzfeldes im Behandlungsraum.
1 veranschaulicht eine übliche Wurstpresse in Form eines Zylinders, dessen Kolben 2 je doch einen hydraulischen Antrieb erhält. Der obere Zylinderraum 3 dient in bekannter Weise zur Aufnahme der Wurstmasse, die durch die Leitung 4 herausgepresst wird. Durch die Leitung 5 tritt Druckflüssigkeit in den Druckraum 6 des Presszylinders. Die automatische Schutzvorrichtung, die die Be- heizung des Behandlungsraumes 7 durch den Generator 8 abschaltet, sobald der Vorschub der Wurstmasse, z.
B. durch ein Versagen des hydraulischen Antriebes unzulässig ab sinkt oder zum Stillstand kommt, besteht aus einem Kontaktmanometer 9, das an den hydraulischen Druckraum 6 des Presszylin- ders 1 angeschlossen wird. Natürlich kann dieses Kontaktmanometer auch an den Druck raum 5 für die ZVurstmasse angeschlossen werden. Das Kontaktmanometer 9 ist so ge schaltet., dass es sowohl bei unverhältnismässi- gem Anwachsen (z.
B. durch Verstopfung) als auch bei unzulässigem Druckabfall den Generator und auch den hydraulischen An trieb 9" des Pressenkolbens über ein Relais 9' abschaltet. Durch diese Anordnung ist die Betriebssicherheit der Anlage weitgehend gewahrt. Natürlich kann eine solche Schutz einrichtung z. B. auch aus einem direkt an zeigenden Mengenmesser üblicher Konstruk- tion mit einer entsprechenden Kontaktvorrich tung bestehen, die bei Über- bzw. Unterschrei tung der vorgegebenen Grenzwerte der Durch schnittsgeschwindigkeit z. B. über ein Relais die Gesamtanlage abschaltet.
Die Wurstmasse wird auf dem Wege zur Abfüllstrecke durch einen Behandlungsraum gedrückt, in welchem sie mit Hilfe eines hoch- frequenten elektrischen Wechselfeldes rasch aufgeheizt wird. Einige charakteristische Schaltungen zur Erzeugung des elektrischen Wechselfeldes sind in den Fig. 2a, 2b, 2c und 2d schematisch angedeutet.
Die bevor zugte Ausführungsform nach Fig. 2a besteht aus einer induktiven Hochfrequenzheizung im Felde einer Spule 11, die das Rohr 17 aus einem isolierenden Werkstoff, wie hitzebestän digem Glas, Quarz, Keramik oder dergleichen, über den Bereich des Behandlungsraumes um schliesst.
Fig. 2b veranschaulicht das Beispiel einer kapazitiven oder Dielektrikumheizung zwi schen zwei das Rohr 17 von aussen umschlie ssenden Kondensatorplatten 12.
Bei der Anordnung nach Fig. 2c sind zwei Ringelektroden 13 vorgesehen, die in den Innenraum des Behandlungsrohres 17 an den Enden der Behandlungsstrecke eingebaut sind und mit der Behandlungsmasse in direkter Berührung stehen.
Die Anordnung gemäss Fig. 2d stellt eine Kombination dar, wobei sich die Wirkungen einer Primärspule 14 und einer Sekundär spule 15 auf das Behandlungsgut überlagern. An die Enden der Sekundärspule 15 sind ausserdem noch zwei Ringelektroden 16 ange schlossen, die wie die Elektroden 13 angeord net sind.
Die Charakteristik der Temperaturbehand lung (Temper atur(Zeit-Verlarif) wird durch die Vorschubgeschwindigkeit der Wurstmasse, die Dimensionierung (Länge-Querschnitt) der Behandlungsstrecke und die vom Generator abgegebene Hochfrequenzleistung bestimmt und kann auch durch Änderung dieser Fak toren, z. B. der Vorschubgeschwindigkeit, auf einfache Weise verändert werden. Trotzdem ist daneben eine genaue automatische Ein haltung des erforderlichen Temperaturberei ches wichtig.
In der dargestellten Anlage ge schieht dieses mit Hilfe eines Kontaktthermo meters 10, welches die Temperatur am Ende der Behandlungsstrecke 7 registriert und in Abhängigkeit hiervon die Leistung des Gene- rators 8 regelt. Zur Temperaturmessung kann z. B. ein abgeschirmtes Thermoelement, ein Quecksilberthermometer oder ein mit Alkohol, Toluol oder einer andern geeigneten Flüssig keit gefülltes Thermometer verwendet werden.
Die Regelung der Generatorleistung kann automatisch durch das Thermometer selbst erfolgen, indem bei steigender Temperatur die Oreneratorleistung entsprechend verkleinert wird. Zum Beispiel kann ein Kontaktthermo meter mit Maimal- und/oder Minimalkontakt über ein Relais oder eine entsprechende Ver- stärkerschaltung einen leistungsvermindern den Eingriff in die Generatorschaltung bzw. in die Auskopplung und Anpassung bewirken.
An Stelle eines Kontaktthermometers kann auch ein einfaches Flüssigkeitsthermometer, das z. B. mit gefärbtem Alkohol oder Toluol gefüllt ist, verwendet werden, dessen Steig höhe photoelektrisch abgetastet wird, derart, dass der Photozellenstrom über eine entspre chende Schaltung die Generatorleistung regelt.
Zur Abfangung der in dem Behandlungs- raum durch Teilverdampfung auftretenden Druckerhöhungen und zur Erzielung eines gleichmässigen Weitertransportes der Wurst- masse ist hinter dem Behandlungsraum in der Rohrleitung für die Wurstmasse eine Drossel stelle 18 vorgesehen.
Um den kontinuierlichen Durchfluss der Wurstmasse durch den Behandlungsraum, der für die Erzielung einwandfreier Ergebnisse und absoluter Betriebssicherheit unerlässlich ist, auch nicht durch .die Diskontinuität des Abfüllvorganges z. B. in Därme, Behälter oder dergleichen zu stören, werden zwei oder mehr Abfüllstutzen 21, 22, durch eine bei 19 ange schlossene Umschaltvorrichtung 20 abwech selnd mit Wurstmasse versorgt.. Während ein Abfüllstutzen zur Füllung eines Darmes dient, werden der oder die andern durch Abnahme der gefüllten und Überziehen neuer Därme vorbereitet.
Die Hauptvorteile des neuen Verfahrens sind folgende: 1. Die vorhandenen Keime können weit gehend abgetötet werden.
2. Das Gut, z. B. Wurstmasse, erhält durch die Behandlung unter Umständen eine Art. Immunität, so dass das Gut auch in offenen oder nicht luftdicht verschlossenen Behältern, z. B. die Wurst in angeschnittenem Zustand, über lange Zeiten keiner Verderbnis durch Neuinfektion ausgesetzt ist.
3. Beispielsweise bei -Wurst wird eine wei tere Behandlung, die nach Abfüllen in den Darm beim normalen Verfahren in einer 11/2stündigen Erhitzung in einem Wasserbad besteht, erspart. Das bedeutet nicht nur eine ausserordentliche Verkürzung der Fabrika tionszeit, sondern es werden auch bei dieser Wasserbehandlung auftretende Verluste durch Platzen oder nachträglichen Verderb vermie den (vgl. Punkt 2).
Endlich wird die in ge wissen Fällen sonst übliche Heisswasserbe- handlung und die damit verbundene Auslau gong (Verlust an Aussehen, Nähr- und Aromastoffen ) vermieden.