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Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen einer Käseschmelze oder einer ähnlich zähflüssigen Masse Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkeimen einer Käseschmelze oder einer ähnlich zähflüssigen Masse, wobei man die Masse durch einen Durchgang fördert und sie in demselben erhitzt.
Es ist bereits bekannt, Milch oder dergleichen dünnflüssige Getränke durch einen Kanal zu fördern und in demselben zwecks Uperisierung während einer Dauer von höchstens einer Sekunde zum Beispiel durch Injektion von Wasserdampf auf eine Temperatur von zum Beispiel 150 C zu erhitzen. Um dabei während der kurzen Behandlungszeit eine innige Vermischung des zu entkeimenden Getränkes mit dem heizenden Dampf zu erreichen, wurden im Kanal oder sonstigen geeigneten Durchgang Mittel zur Erhöhung der Turbulenz der Flüssigkeit, z. B. Ablenkschaufeln oder Schikanen aller Art, angeordnet.
Es hat sich erwiesen, dass dieses bekannte Verfahren sich wohl zur Uperisation von dünnflüssigen Getränken wie Milch, Fruchtsäften und dergleichen sehr gut eignet, für zähflüssige Massen, wie z. B. eine Käseschmelze, Konzentrate aller Art, Melasse, Füllungen für Süssspeisen, Fleischextrakte und dergleichen, jedoch nicht geeignet ist. Versuche haben gezeigt, dass sich eine zähflüssige Masse während der kurzen Behandlungszeit nicht genügend durchwärmen lässt, dass eine Entkeimung möglich wäre.
Anderseits bestehen nun aber in Fachkreisen erhebliche Bedenken gegen eine Erhöhung dieser Behandlungszeit, besonders weil befürchtet wird, der Käse würde bei länger dauernder Behandlung mit der hohen Temperatur von etwa 150 C einen untragbar starken Kochgeschmack annehmen und daher unbrauchbar oder doch qualitativ minderwertig werden. Versuche haben nun aber gezeigt, dass die Bedenken nicht zu Recht bestehen bzw. die befürchteten Nach- teile durch das Zusammenwirken geigneter Massnahmen weitgehend verhindert werden können. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Masse während einer Dauer von mindestens 4 Sekunden auf eine Temperatur von mindestens 140 C erhitzt.
Diese Behandlung, die als Uperisation bezeichnet werden kann, wird in einer Vorrichtung durchgeführt, die gekennzeichnet ist durch Fördermittel und einen Durchgang für die Masse, die derart bemessen sind, dass die Durchlaufzeit durch den Durchgang für alle Teile der Masse mindestens 4 Sekunden beträgt und wobei Mittel vorgesehen sind, die alle Teile der Masse während ihres Durchlaufes durch den Durchgang auf eine Temperatur von mindestens 140 C zu erhitzen gestatten.
Um chemische und geschmackliche Veränderungen von Käse durch diese Behandlung möglichst gering zu halten, wird die Behandlung zweckmässig unter hohem Druck, vorzugsweise dem Sättigungsdruck von Wasserdampf, bei der genannten Behandlungstemperatur vorgenommen, worauf vorteilhaft die aus dem Durchgang austretende Käseschmelze in einer Homogenisiervorrichtung entspannt wird. In dieser Homogenisiervorrichtung werden eventuelle Verkrustungen, die sich bei der hohen Behandlungstemperatur bilden könnten, in kleinste Teilchen aufgelöst und mit der übrigen Masse vermischt, so dass keine merkliche Geschmacksveränderung auftreten kann.
Es kann bei dieser Behandlung auch von besonderem Vorteil sein, der Käseschmelze eine geeignete Richtlösung beizugeben, um dadurch den pH-Wert der Schmelze auf mindestens 5,7 zu bringen. Die beiden letztgenannten Massnahmen dienen zwar nicht direkt der Entkeimung, verbinden aber nachteilige Folgen des erfindungsgemässen Verfahrens und
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tragen daher wesentlich zu dessen erfolgreicher Durchführung bei.
In einem Beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Käseschmelze bei einer Temperatur von 80 bis 85 C durch eine Förderpumpe aus einem Reservoir in einen Kanal, z. B. ein Rohr, gefördert, in welchem Mittel zur Erhöhung der Turbulenz der durchfliessenden Käseschmelze vorgesehen sind und welches Rohr auf eine bestimmte Länge am Umfang gleichmässig verteilte, kleine Einlassöffnun- gen aufweist, durch welche Wasserdampf unter einem Druck von rund 6 atü und einer Temperatur von rund 160 C aus einem das Rohr umgebenden Dampfraume eintreten kann.
Durch den eintretenden Dampf und die die Turbulenz erhöhenden Mittel wird die Käseschmelze im Rohr innig mit dem eintretenden Dampf vermischt und rasch auf eine Temperatur von 140 bis 150 C gebracht. Die mit dem Wasserdampf vermischte Schmelze tritt dann am Ende des Kanals durch einen Homogenisierkopf in einen auf Atmosphärendruck gehaltenen Raum aus und kühlt sich sehr rasch praktisch auf Siedetemperatur, also etwa 95 bis 98 C, ab, wobei der im Kanal in die Schmelze eingebrachte Dampf grösstenteils entweicht. Die derart behandelte Käseschmelze wird dann weiter auf eine Temperatur von etwa 60 C abgekühlt und verpackt.
Damit eine genügende Durchmischung der Käseschmelze mit dem Wasserdampf erzielt werden kann, darf der Querschnitt des Kanals nicht allzu gross gewählt werden. Soll anderseits die Durchflusszeit durch denselben mindestens 4 Sekunden betragen, so muss bei vorgegebener kleiner Kanallänge eine niedrige Durchflussgeschwindigkeit gewählt werden oder aber der Kanal bei höherer Durchflussgeschwin- digkeit verhältnismässig lang sein. Um dabei die Dimensionen des Behandlungsapparates nicht lediglich wegen eines genügend langen Kanals übermässig gross werden zu lassen, kann der Kanal vorzugsweise gewunden, z.
B. spiral- oder schraubenförmig, oder sonstwie platzsparend angeordnet sein.
Die Hauptschwierigkeit, die sich einer derartigen Behandlung einer Käseschmelze oder einer ähnlich zähflüssigen Masse entgegenstellt und die auch in der Fachwelt das erwähnte Vorurteil hervorgerufen hat, ist die Aufgabe, diese Masse genügend mit dem Wärmeträger, z. B. Wasserdampf, zu durchsetzen, dass eine genügend rasche und hohe Erhitzung aller Massenteile erfolgt. Es ist hierzu beim obenerwähnten Behandlungsbeispiel ein grosser Dampfverbrauch erforderlich. Um den Dampfverbrauch herabzusetzen oder gegebenenfalls ganz zu vermeiden, können nun im Durchgang oder Kanal, durch welchen die Käseschmelze gefördert wird, Mittel vorgesehen werden, die eine möglichst gleichzeitige Erwärmung aller Teile der Käseschmelze gestatten.
Es wurde durch Versuche ermittelt, dass eine solche Erwärmung durch direkten Durchgang elektrischen Stromes durch die Käseschmelze erzielt werden kann. Die Käseschmelze weist genügende elektrische Leitfähig- keit auf, so dass eine angemessene Erhitzung bzw. Aufrechterhaltung der Behandlungstemperatur von mindestens 140 C durch Anlegen einer Spannung von zum Beispiel etwa 110 Volt an zwei an den Kanalwänden gegenüberliegend angeordnete Elektroden möglich ist. Um mit einer niedrigen, ungefährlichen Spannung auszukommen bzw. eine bessere Erhitzung zu ermöglichen, könnte der Kanal auch mindestens stellenweise so flach ausgestaltet sein, dass der Elektrodenabstand relativ klein ausfällt.
Auch könnten über den Kanalquerschnitt verteilt mehrere Elektroden angeordnet sein, zwischen welchen je ein Teilstrom der Käseschmelze durchfliessen könnte und welche Elektroden abwechselnd auf einem relativ niedrigen Potential bzw. Erdpotential gehalten würden. Um Elektrolysewirkungen auszuschlie- ssen, wird vorzugsweise Wechselstrom verwendet, dessen Frequenz nötigenfalls über derjenigen des Industriewechselstromes liegt. Es ist möglich, die Erhitzung der Käseschmelze ausschliesslich durch einen sehr intensiven Stromdurchgang vorzunehmen.
Dieses Vorgehen hat den ganz erheblichen Vorteil, dass die Durchwärmung alle Masseteile der Schmelze mit Sicherheit gleichmässig erfolgt, das heisst, es können keine Massenteile überhitzt oder ungenügend erhitzt werden. Die vollständige oder zusätzliche elektrische Massenheizung der Käseschmelze gestattet eine leichtere und genauere Regulierung des Wassergehaltes des Endproduktes auf den gewünschten Wert.
Der genannte Kanal oder Durchgang kann natürlich jede beliebige Form aufweisen, wobei lediglich die Bedingung zu erfüllen ist, dass die Käseschmelze darin während mindestens 4 Sekunden auf eine Temperatur von mindestens 140 C erhitzt werden kann. Angestellte Versuche haben ergeben, dass sich mit dem Verfahren ein absolut keimfreies Produkt erzielen lässt. Bei Anwendung einer elektrischen Widerstandsheizung kann die keimtötende Wirkung der hohen Temperatur durch den direkten Stromdurchgang unterstützt werden.
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Method and device for sterilizing a cheese melt or a similar viscous mass. The present invention relates to a method for sterilizing a cheese melt or a similar viscous mass, the mass being conveyed through a passage and heated therein.
It is already known to convey milk or similar low-viscosity beverages through a channel and to heat them to a temperature of 150 ° C., for example, for a period of at most one second for the purpose of uperizing them, for example by injecting steam. In order to achieve an intimate mixing of the beverage to be sterilized with the heating steam during the short treatment time, means for increasing the turbulence of the liquid, e.g. B. deflector blades or baffles of all kinds, arranged.
It has been shown that this known method is very well suited for the Uperisation of thin beverages such as milk, fruit juices and the like, for viscous masses such. B. a cheese melt, concentrates of all kinds, molasses, fillings for desserts, meat extracts and the like, but is not suitable. Tests have shown that a viscous mass cannot be warmed through enough during the short treatment time to allow disinfection.
On the other hand, experts now have considerable reservations about increasing this treatment time, especially because they fear that if the cheese is treated for a long time at the high temperature of around 150 C, the cheese would acquire an unacceptably strong cooking taste and therefore become unusable or at least of inferior quality. Experiments have now shown, however, that the concerns are not justified and that the feared disadvantages can largely be prevented by combining suitable measures. The method according to the invention is characterized in that the mass is heated to a temperature of at least 140 ° C. for a period of at least 4 seconds.
This treatment, which can be referred to as uperisation, is carried out in a device which is characterized by conveying means and a passage for the mass, which are dimensioned such that the passage time through the passage for all parts of the mass is at least 4 seconds and where Means are provided which allow all parts of the mass to be heated to a temperature of at least 140 C during its passage through the passage.
In order to keep chemical and taste changes in cheese as little as possible as a result of this treatment, the treatment is expediently carried out under high pressure, preferably the saturation pressure of water vapor, at the treatment temperature mentioned, whereupon the cheese melt emerging from the passage is advantageously relaxed in a homogenizing device. In this homogenizing device, any incrustations that could form at the high treatment temperature are broken down into the smallest of particles and mixed with the rest of the mass so that no noticeable change in taste can occur.
In this treatment, it can also be particularly advantageous to add a suitable standard solution to the cheese melt in order to bring the pH of the melt to at least 5.7. The last two measures mentioned do not serve directly for disinfection, but combine disadvantageous consequences of the method according to the invention and
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therefore contribute significantly to its successful implementation.
In an example of the method according to the invention, a cheese melt is transferred at a temperature of 80 to 85 C by a feed pump from a reservoir into a channel, e.g. B. a pipe, in which means are provided to increase the turbulence of the cheese melt flowing through and which pipe has small inlet openings evenly distributed over a certain length on the circumference through which water vapor at a pressure of around 6 atmospheres and a temperature of around 160 C can enter from a steam room surrounding the pipe.
As a result of the steam entering and the turbulence-increasing agents, the cheese melt in the pipe is intimately mixed with the steam entering and quickly brought to a temperature of 140 to 150 ° C. The melt mixed with the water vapor then exits at the end of the channel through a homogenizing head into a room kept at atmospheric pressure and cools down very quickly to practically the boiling temperature, i.e. around 95 to 98 C, with the majority of the steam introduced into the melt in the channel escapes. The cheese melt treated in this way is then cooled further to a temperature of about 60 ° C. and packaged.
So that sufficient mixing of the cheese melt with the steam can be achieved, the cross-section of the channel must not be too large. If, on the other hand, the flow time through the same is at least 4 seconds, a low flow rate must be selected for a given small channel length or the channel must be relatively long with a higher flow rate. In order not to let the dimensions of the treatment apparatus become excessively large simply because of a sufficiently long canal, the canal can preferably be twisted, e.g.
B. spiral or helical, or otherwise be arranged to save space.
The main difficulty that opposes such a treatment of a cheese melt or a similar viscous mass and which has caused the prejudice mentioned in the professional world, is the task of this mass sufficiently with the heat carrier, z. B. steam to enforce that a sufficiently rapid and high heating of all parts of the mass takes place. A large amount of steam is required for this in the treatment example mentioned above. In order to reduce the steam consumption or, if necessary, to avoid it entirely, means can now be provided in the passage or channel through which the cheese melt is conveyed, which allow all parts of the cheese melt to be heated as simultaneously as possible.
Experiments have shown that such heating can be achieved by direct passage of electrical current through the cheese melt. The cheese melt has sufficient electrical conductivity so that an appropriate heating or maintenance of the treatment temperature of at least 140 C is possible by applying a voltage of, for example, about 110 volts to two electrodes arranged opposite one another on the channel walls. In order to get by with a low, harmless voltage or to enable better heating, the channel could also be designed so flat at least in places that the electrode spacing is relatively small.
A plurality of electrodes could also be arranged distributed over the channel cross-section, between which a partial flow of the cheese melt could flow and which electrodes would alternately be kept at a relatively low potential or earth potential. In order to exclude the effects of electrolysis, alternating current is preferably used, the frequency of which, if necessary, is higher than that of industrial alternating current. It is possible to heat the cheese melt exclusively by means of a very intense passage of electricity.
This procedure has the very significant advantage that the heating through of all parts of the mass of the melt is certainly uniform, that is, no parts of the mass can be overheated or heated insufficiently. The complete or additional electrical mass heating of the cheese melt allows easier and more precise regulation of the water content of the end product to the desired value.
Said channel or passage can of course have any shape, the only requirement being that the cheese melt therein can be heated to a temperature of at least 140 ° C. for at least 4 seconds. Tests have shown that an absolutely sterile product can be achieved with the process. When using electrical resistance heating, the germicidal effect of the high temperature can be supported by the direct passage of current.