Gefriertrocknungsverfahren für Fleisch Für die Haltbarmachung von Lebensmitteln ist Trocknung das bevorzugte Verfahren. Bakteriolo gische oder enzymatische Zersetzungsprozesse können hierbei unter geeigneten Bedingungen ausgeschaltet werden. Ausserdem stellt der Gewichtsverlust des Produktes einen weiteren Vorteil dar.
Fast alle Lebensmittel haben sich bisher mit Erfolg trocknen lassen. Eine Ausnahme bildet jedoch das Fleisch. Die Ursache für die schlechten Resultate liegen vor allem in der Eiweissnatur der zellulären wie der faserigen Bauelemente der Muskulatur. Daher verlieren vor allem die Myosinmoleküle bei den ge bräuchlichen Trocknungsverfahren ihre kolloidale Dispersion und beginnen zu koagulieren. Es gelingt daher nicht, wie bei den meisten anderen Lebens mitteln, die Diffusion des Wassers während der Trocknung so zu beeinflussen, dass es an der Oberflä che verdampft, ohne dass dabei ein hartes, zusammen geschrumpftes und nur schwer wieder mit Wasser zu durchfeuchtendes Produkt entsteht.
Vielmehr tritt eine Denaturierung der Eiweissmoleküle ein, wobei das Trocknungsprodukt neben der Zerstörung von En zymen weitere chemische Veränderungen erleidet. Es ist demnach äusserst wichtig, ein wirtschaftliches Ver fahren zu finden, welches eine Überführung von Fleisch in eine lagerfähige Trockenform unter Erhal tung seiner wichtigsten Eigenschaften als Nahrungs mittel ermöglicht.
An sich erscheint das Verfahren der Gefrier trocknung geeignet, die hinsichtlich Geschmacksqua lität, Aromagehalt und vor allem an die Wiederd'urch- feuchtbarkeit des getrockneten Fleisches zu stellenden Anforderungen zu erfüllen. Der entscheidende Nach teil dieses Verfahrens in seiner bisherigen Form ist die lange Dauer des Trocknungsprozesses, die das Verfahren so verteuert, dass es trotz seiner allgemein anerkannten Vorzüge praktisch schwer realisierbar ist. Dies wird in der Fachliteratur an verschiedenen Stellen ausführlich dargelegt. So z.
B. in R. Gane: Freeze-drying of foodstuffs ; in Freezing and drying, report of a symposion, held June 1951 .
Als allgemein anerkannte Lehre gilt demnach, dass bei der Gefriertrocknung von Lebensmitteln ein lagerfähiges Produkt nur entsteht, wenn die Trock nung bis zu einem Restfeuchtigkeitsgehalt von 1 oder maximal 21/o fortgeführt wird. Diese Regel ist durch zahlreiche Untersuchungen bestätigt worden. In USA ist durch Gesetz festgelegt, dass getrocknete Lebens mittel, also auch Fleisch, keine grössere Restfeuchtig- keit als 1% aufweisen dürfen.
Eigene Untersuchungen haben nun gezeigt, dass eine solche Vorschrift zwar für die meisten Lebens mittel sinnvoll ist, während Fleisch eine Sonder stellung einnimmt. Versuche mit Thrombokinase- extrakten lieferten beispielsweise das Ergebnis,
dass bei einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 2 und 3 % die Enzympräparate schon nach wenigen Monaten unbrauchbar wurden und bei einer Restfeuchtigkeit von 8% nach wenigen Wochen bereits unbrauchbar waren.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung vermeidet die aufgezeigten Nachteile und liefert durch Gefriertrocknung ein haltbares und für die Ernährung geeignetes Trockenfleisch mit einem Restfeuchtigkeits gehalt zwischen 6 und 15 %.
Das erfindungsgemässe Gefriertrocknungsverfah ren für Fleisch ist dadurch gekennzeichnet, dass man das zu trocknende Fleisch zur Erhaltung der Zellstruk- tur zuerst einem Einfrierungsvorgang unterwirft, wobei der kritische Temperaturbereich zwischen + 2 und - 4 C in kürzerer Zeit als 15 Minuten durchfahren wird, wobei die Gefriertrocknung, bei welcher an der Oberfläche das zu trocknenden Fleisches Temperatu ren zwischen - 5 und - 8 C herrschen, abgebro- chen wird,
sobald eine Restfeuchtigkeit zwischen 6 und 15% erreicht ist.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden beispielsweise geschildert.
Die erste Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, dass man den Einfrierungsvorgang durch Wärmeentzug aus dem Trockengut mittels eines Kühl mittels bewerkstelligt, wobei die Temperaturabsen kung zwischen + 2 und - 4 C innerhalb weniger als 15 Minuten erfolgt und erst dann mit der Ab sublimation des Eises aus dem gefrorenen Fleisch beginnt.
Die zweite Ausführungsform besteht darin, dass man den Einfrierungsvorgang gleichzeitig mit der Evakuierung des Trocknungsgefässes beginnen lässt, wobei man auch hier die Temperaturabsenkung zwi schen + 2 und - 4 C innerhalb weniger als 15 Mi nuten durch Verdampfung eines entsprechenden An teiles des im Fleisch enthaltenen Wassers erzeugt.
Bei beiden Ausführungsformen wird für die Ein haltung aller weiter vorne für das erfindungsgemässe Verfahren als charakteristisch angegebenen Bedin gungen gesorgt.
Anhand der Zeichnung soll nun ein wichtiger Vor teil des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert werden.
Es war sehr überraschend, d'ass entgegen den bis herigen Ansichten auch eine Restfeuchtigkeit von 6 bis 15111a die Lagerfähigkeit und den Geschmack des gefriergetrockneten Fleisches nicht beeinträchtigt, so dass das Verfahren nach Erreichen dieser Rest feuchtigkeitswerte abgebrochen werden kann.
Dadurch ergibt sich aber ein wesentlicher tech nischer Fortschritt, da gerade zur Erreichung der kleinen Restfeuchtigkeit von etwa 1 bis 2% lange zusätzliche Trocknungszeiten benötigt werden. Dies zeigt die graphische Darstellung der Zeichnung, wobei über der Trocknungszeit die Restfeuchtigkeit für eine bestimmte Fleischsorte (Hühnerfleisch) aufgetragen ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt daher eine wesentlich bessere Ausnützung der Gefriertrock- nungsanlage, da es mit relativ kurzen Verweilzeiten des Fleisches in der Anlage auskommt. Hierdurch wird eine wirtschaftliche Anwendung des Gefrier trocknungsverfahrens für die Haltbarmachung von Fleisch überhaupt erst ermöglicht. Wie bereits be merkt, soll nach der Erfindung das Gefriertrocknungs- verfahren so gesteuert werden, dass sich an der Oberfläche des Fleisches Temperaturen zwischen - 5 bis - 8 C ergeben.
Diese Werte liegen viel höher als die für andere Stoffe üblicherweise zuge lassenen. Eingehende Versuche haben gezeigt , dass auch hierbei keine Verschlechterung der Lager- und Gebrauchseigenschaften des gefriergetrockneten Flei sches eintreten. Es wird somit durch das erfindungsge mässe Verfahren noch eine weitere Senkung der Her stellungskosten erreicht, da eine tiefere Oberflächen temperatur eine weitere zusätzliche Energiezufuhr bedeuten wiirde. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, den Trocknungsvorgang in etwa ein Drittel der nach bisherigem Stand d'er Technik er forderlichen Zeit zu beenden.
Das bedeutet bei ge gebener Einrichtung eine Verdreifachung der Pro duktion.
Nach Abschluss des Gefriertrocknungsverfahrens kann das Fleisch unmittelbar in entsprechende aromadichte Hüllen verpackt werden. Als Ver packungsmaterial kommen vor allem geeignete Kunst stoffe in Frage. Die Verpackung kann dabei so ge wählt werden, dass sich die eingestellte Restfeuchtig keit während der Lagerzeit nicht mehr verändert. Es kann aber unter Umständen schwierig und kostspielig sein, eine so absolut dichte Verpackung durchzu führen, in der sich der Restfeuchtigkeitsgehalt nicht mehr merklich verändert.
Für viele Zwecke ist es daher einfacher, die Gefriertrocknung bis zu etwas geringeren Restfeuchtigkeiten durchzuführen, und zwar bis zu solchen Werten, die der zulässigen Rest feuchtigkeit von 1511/o entsprechen, vermindert um die Feuchtigkeitsprozente, die während der vorge sehenen Lagerzeit hinzutreten.
Ist es also beispiels weise bekannt, dass das Fleisch in einer bestimmten Verpackung während sechs Monaten 3% Feuchtig- keit aufnimmt, so trocknet man zunächst auf 1211/o Restfeuchtigkeit und hat damit die Sicherheit,
dass nach Ablauf der zulässigen Lagerzeit noch immer ein einwandfreies Produkt mit maximal 15% Rest- feuchtigkeit vorliegt.
Das Gefriertrocknungsverfahren kann selbstver ständlich bei entsprechender Ausbildung der Ver packung auch bereits in der offenen Verpackung aus geführt werden. Die Verpackung ist dann nach Been digung des Gefriertrocknungsverfahrens zu ver schliessen.
Freeze-drying processes for meat For the preservation of food, drying is the preferred process. Bacteriological or enzymatic decomposition processes can be switched off under suitable conditions. In addition, the weight loss of the product is another benefit.
Almost all foods have been dried successfully so far. However, the meat is an exception. The main reason for the poor results is the protein nature of the cellular and fibrous components of the muscles. This is why the myosin molecules in particular lose their colloidal dispersion in the usual drying processes and begin to coagulate. It is therefore not possible, as with most other foods, to influence the diffusion of the water during drying in such a way that it evaporates on the surface without creating a hard, shrunk product that is difficult to re-moisten with water .
Rather, the protein molecules are denatured, with the drying product suffering further chemical changes in addition to the destruction of enzymes. It is therefore extremely important to find an economical process which enables meat to be converted into a storable dry form while maintaining its most important properties as a food.
In and of itself, the freeze-drying process appears to be suitable for meeting the requirements with regard to taste quality, aroma content and, above all, the ability to rewet the dried meat. The decisive disadvantage of this process in its previous form is the long duration of the drying process, which makes the process so expensive that it is difficult to implement in practice despite its generally recognized advantages. This is explained in detail in the specialist literature at various points. So z.
B. R. Gane: Freeze-drying of foodstuffs; in Freezing and drying, report of a symposion, held June 1951.
A generally accepted teaching is that the freeze-drying of food results in a storable product only if the drying is continued up to a residual moisture content of 1 or a maximum of 21 / o. This rule has been confirmed by numerous studies. In the USA it is stipulated by law that dried food, including meat, must not have a residual moisture level of more than 1%.
Our own studies have now shown that such a regulation makes sense for most foods, while meat has a special position. Tests with thrombokinase extracts, for example, provided the result
that with a moisture content between 2 and 3%, the enzyme preparations became unusable after a few months and with a residual moisture of 8% they were already unusable after a few weeks.
The method according to the present invention avoids the disadvantages indicated and, by freeze drying, provides a long-lasting dried meat suitable for nutrition with a residual moisture content between 6 and 15%.
The freeze-drying method according to the invention for meat is characterized in that the meat to be dried is first subjected to a freezing process to maintain the cell structure, the critical temperature range between + 2 and -4 C being passed through in less than 15 minutes, with freeze-drying at which the meat to be dried has a temperature between - 5 and - 8 C on the surface, is aborted,
as soon as a residual moisture level between 6 and 15% is reached.
Two embodiments of the invention are described below by way of example.
The first possible embodiment of the invention is that the freezing process is accomplished by removing heat from the dry material by means of a cooling device, the temperature drop between +2 and -4 C within less than 15 minutes and only then with the sublimation of the ice the frozen meat begins.
The second embodiment consists in allowing the freezing process to begin simultaneously with the evacuation of the drying vessel, whereby the temperature drop between + 2 and - 4 C within less than 15 minutes by evaporation of a corresponding part of the water contained in the meat generated.
In both embodiments, compliance with all of the conditions specified above for the method according to the invention is ensured.
An important part of the method according to the invention will now be explained using the drawing.
It was very surprising that, contrary to previous views, even a residual moisture of 6 to 15111a does not affect the shelf life and the taste of the freeze-dried meat, so that the process can be terminated after these residual moisture values have been reached.
However, this results in a significant technical progress, since long additional drying times are required to achieve the small residual moisture of about 1 to 2%. This is shown in the graphic representation of the drawing, where the residual moisture for a certain type of meat (chicken meat) is plotted over the drying time.
The method according to the invention therefore allows a significantly better utilization of the freeze-drying system, since it manages with relatively short residence times of the meat in the system. This makes it possible for the first time to use the freeze-drying process economically for preserving meat. As already noted, according to the invention, the freeze-drying process is to be controlled in such a way that temperatures between -5 and -8 C result on the surface of the meat.
These values are much higher than those normally permitted for other substances. In-depth tests have shown that here, too, there is no deterioration in the storage and use properties of the freeze-dried meat. A further reduction in production costs is thus achieved by the method according to the invention, since a lower surface temperature would mean a further additional supply of energy. The inventive method makes it possible to end the drying process in about a third of the time required according to the prior art.
With the given facility, that means a tripling of production.
After the freeze-drying process has been completed, the meat can be packed in appropriate aroma-tight wrappers. Suitable plastics are particularly suitable as packaging material. The packaging can be selected in such a way that the set residual moisture no longer changes during the storage period. Under certain circumstances, however, it can be difficult and expensive to carry out such an absolutely leak-proof packaging in which the residual moisture content no longer changes noticeably.
For many purposes it is therefore easier to freeze-dry down to slightly lower residual moisture levels, namely up to values that correspond to the permissible residual moisture level of 1511 / o, reduced by the moisture percentages that occur during the intended storage time.
So if it is known, for example, that the meat in a certain packaging absorbs 3% moisture for six months, then one first dries to 1211 / o residual moisture and is therefore certain that
that at the end of the permissible storage time there is still a perfect product with a maximum of 15% residual moisture.
The freeze-drying process can of course also be carried out in the open packaging if the packaging is designed accordingly. The packaging must then be closed after the freeze-drying process has ended.