DE10343511A1

DE10343511A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Konservieren von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE10343511A1
Application number: DE2003143511
Authority: DE
Inventors: Edith Klingner; Peter Harting; Hans-Jürgen STEIGER
Original assignee: Ibn Dresden GmbH
Current assignee: HARTING, PETER,, PROF. DR., 04279 LEIPZIG, DE; Klingner Edith 01689 Weinbuehla De; Steiger Hans J Dr 01809 M?glitztal De
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konservieren von Flüssigkeiten. Die Erfindung bezweckt hierbei eine schonende Konservierung der Flüssigkeit. Hierzu wird ein Verfahren vorgeschlagen mit den Schritten: Anreichern einer zu konservierenden Flüssigkeit mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Gas und Entspannen der mit Gas angereicherten Flüssigkeit auf ein niedrigeres Druckniveau. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konservieren von Flüssigkeiten und eine solche Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.

Insbesondere im Bereich der Lebensmitteltechnologie erhält die Haltbarmachung von Flüssigkeiten einen zunehmend höheren Stellenwert. Zu diesem Zweck ist es bekannt, eine Flüssigkeit kurzzeitig tief zu kühlen oder ultrahoch zu erhitzen, um auf diese Weise in den Flüssigkeiten enthaltene Mikroorganismen, Schädlinge, Keime oder dergleichen, die zu einem Verderben der Flüssigkeit führen, abzutöten.

Ebenso ist es bekannt, eine zu konservierende Flüssigkeit einer Bestrahlung durch Teilchenstrahlen oder Wellen, wie z.B. mit Mikrowellen, auszusetzen, um auf diese Weise unerwünschte Organismen abzutöten, die die Haltbarkeit der Flüssigkeit verringern.

Bei diesen bekannten Verfahren zum Konservieren von Flüssigkeiten besteht jedoch der Nachteil, daß durch die Temperatur und/oder Strahlungseinwirkung die Zusammensetzung der Flüssigkeit bzw. die Flüssigkeit als solche in ihrem Wesen verändert wird und erwünschte Inhaltsstoffe, wie beispielsweise Vitamine oder bestimmte Enzyme, ebenfalls verloren gehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Konservieren von Flüssigkeiten zu schaffen, mit Hilfe dessen Flüssigkeiten schonend konserviert werden können. Daneben liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.

Für ein Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch Verfahren zum Konservieren von Flüssigkeiten mit den Schritten: Anreichern einer zu konservierenden Flüssigkeit mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Gas und Entspannen der mit Gas angereicherten Flüssigkeit auf ein niedrigeres Druckniveau.

Daneben wird diese Aufgabe für eine Vorrichtung erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Konservieren von Flüssigkeiten mit einem Druckraum, in dem eine zu konservierende Flüssigkeit mit einem Gas erhöhten Druckes anreicherbar ist, und mit einer Einrichtung zum Entspannen der gasangereicherten Flüssigkeit auf ein niedrigeres Druckniveau.

Indem erfindungsgemäß die zu behandelnde bzw. zu konservierende Flüssigkeit mit einem geeigneten Gas beaufschlagt wird, und Flüssigkeit und Gas auf einen Zustand erhöhten Druckes gebracht werden, erfolgt ein zwangsläufiges Diffundieren des gelösten Gases über Zellwände von in der Flüssigkeit enthaltener Mikroorganismen hinweg in diese hinein.

Durch das anschließende Entspannen der mit dem Gas angereicherten Flüssigkeit auf ein niedrigeres Druckniveau, wird das Gas expandiert und dadurch zwangsläufig auch das im Inneren der Zellen der Mikroorganismen vorhandene Gas in seinem Volumen vergrößert, was zu einer irreversiblen Schädigung der Mikroorganismen führt. Die auf diese Weise beschädigten oder zerstörten Organismen sind nicht mehr in der Lage, die Flüssigkeit zu schädigen, so daß die Flüssigkeit länger haltbar bleibt.

Hierbei erfolgt das Entspannen der mit dem Gas angereicherten Flüssigkeit vorzugsweise schlagartig. Insbesondere beträgt der Druckabfall während des Entspannens der mit dem Gas angereicherten Flüssigkeit mindestens 1,5 bar/s, vorzugsweise jedoch mindestens 2 bar/s. Weiter bevorzugt wäre eine höhere Entspannungsrate.

Hierbei wird die mit Gas angereicherte Flüssigkeit bereits mittels des höheren Druckniveaus einem Entspannungsorgan, vorzugsweise einem Ventil, einer Drossel oder einer Düse, zugeführt, an dem die gasangereicherte Flüssigkeit auf das niedrige Druckniveau entspannt wird.

Auch ist es denkbar, daß die mit Gas angereicherte Flüssigkeit mittels einer zusätzlichen Fördereinrichtung, insbesondere einer Druckpumpe, dem Entspannungsorgan zugeführt wird. Hierbei kann die mit Gas angereicherte Flüssigkeit beim Zuführen zu dem Entspannungsorgan auf ein weiter erhöhtes Druckniveau gebracht werden.

Gemäß einer im Nachfolgenden beschriebenen Ausführungsform wird die zu konservierende Flüssigkeit vor dem Schritt des Anreicherns mit Gas in einen Druckraum eingeleitet. Der Druckraum kann insbesondere ein Druckbehälter oder eine offene oder ge schlossene Prozeßstrecke bzw. Druckstrecke, wie z. B. eine Druckleitung sein, die von der Flüssigkeit eine bestimmte Zeit lang durchströmt wird.

Auch ist es denkbar, daß die zu konservierende Flüssigkeit in einen Druckraum eingeleitet wird, in dem sich bereits ein unter erhöhtem Druck stehendes Gas befindet. Ebenso ist eine herkömmliche Mischung zwischen Gas und Flüssigkeit zur Einbringung des Gases in die Flüssigkeit denkbar.

Vorzugsweise wird die mit Gas angereicherte Flüssigkeit vor dem Entspannen einer Haltezeit unter erhöhtem Druck unterzogen, so daß eine bessere Durchmischung zwischen Gas und Flüssigkeit erreicht werden kann und eine entsprechende Menge Gas in die Zellen diffundieren kann.

Das Anreichern der zu konservierenden Flüssigkeit mit Gas erfolgt in einem Temperaturbereich von 0°C bis 80°C, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 2°C bis 68°C, und weiterhin vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 5°C bis 40°C. Hierbei wird die zu konservierende Flüssigkeit solange mit Gas angereichert, bis das 0,3 bis 50-fache Volumen dessen in die Flüssigkeit eingebracht ist, das diese eingebrachte Gasmenge unter Normalbedingungen einnehmen würde.

Wünschenswerterweise wird die bei der Entspannung in der Flüssigkeit verbleibende Restgasmenge durch eine Einstellung des niedrigeren Druckniveaus hinter dem Entspannungsorgan bestimmt.

Als Gas zur Anreicherung der Flüssigkeit ist vorzugsweise Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Distickstoffoxid, Sauerstoff, Helium, Argon, Wasserstoff oder eine Mischung aus diesen verwendbar. Ebenso sind inerte Gase und Edelgase einsetzbar.

Die zuvor beschriebene Aufgabe wird weiterhin für eine Vorrichtung erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Konservieren von Flüssigkeiten gelöst, mit einem Druckraum, in dem eine zu konservierende Flüssigkeit mit einem Gas erhöhten Druckes anreicherbar ist, und mit einer Einrichtung zum Entspannen der gasangereicherten Flüssigkeit auf ein niedrigeres Druckniveau.

Hierbei ist die Einrichtung zum Entspannen vorzugsweise ein Ventil, eine Düse oder eine Drossel, die eine schnelle, insbesondere eine schlagartige oder ruckartige Entspannung der mit Gas angereicherten Flüssigkeit gestattet. Hierbei wird die Flüssigkeit mit mindestens 1,5 bar/s, vorzugsweise mit mindestens 2 bar/s durchgeführt.

Zwischen dem Druckraum und der Einrichtung zum Entspannen der mit Gas angereicherten Flüssigkeit kann eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Druckpumpe, vorgesehen sein, die die Flüssigkeit auf einen höheren Druck vor dem Entspannungsorgan verdichtet. Hierdurch wird der Druckabfall am Entspannungsorgan größer.

Der Druckraum ist vorzugsweise ein geschlossener Druckbehälter. Jedoch kann der Druckraum auch eine kontinuierlich oder intermittierend durchflossene Druckstrecke, insbesondere eine Druckleitung sein.

In dem Druckraum kann eine Misch- oder Rührvorrichtung zur Verbesserung und Beschleunigung der Gasanreicherung vorgesehen sein.

Weiterhin ist zumindest eine Kompressionseinrichtung vorgesehen, mittels der der Druckraum, das darin einzuleitende Gas und/oder die darin einzuleitende Flüssigkeit unter einen erhöhten Druck setzbar ist. Weiterhin kann stromab der Einrichtung zum Entspannen der mit Gas angereicherten Flüssigkeit eine Aufnahmeeinrichtung für die entspannte Flüssigkeit vorgesehen sein, in der ein niedrigeres Druckniveau einstellbar ist.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Darin zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine Tabelle, in der für die Durchführung des Verfahrens geeignete Gase mit einigen ihrer Merkmale angegeben sind,
3 eine Tabelle, die eine Abschätzung der maximalen Volumenvergrößerung der Zellen durch Gas bei Entspannung auf Normalbedingungen der in dem Verfahren vorzugsweise eingesetzten Gase bei unterschiedlichen Verfahrensdrücken zeigt,
4 eine Tabelle, in der unterschiedliche Prozessparameter angegeben sind,
5 ein Diagramm, das die gemessenen Keimzahlen (cfu·10³/ml) nach einer Stickstoffanreicherungund einer Haltezeit von 20 Minuten bei den angegebenen Drücken ( Null – ohne Druckbeaufschlagung, 50 bar, 150 bar und 500 bar) in einer behandelten Flüssigkeit als Doppelversuch zeigt, und
6 ein weiteres Diagramm, das ebenfalls die gemessene Keimzahl (cfu· 10³/ml) nach Anreicherung mit Kohlendioxid bei 6,5 bar mit unterschiedlichen Haltezeiten in einer Zeitspanne bis 25 Stunden zeigt.
Im Folgenden wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 ein Beispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben.
Eine mit Ausgangsprodukt bezeichnete zu behandelnde Flüssigkeit wird durch ein Flüssigkeitszuführventil 3 in einen als Druckbehälter 2 bzw. Druckreaktor 2 dargestellten Druckraum eingeleitet. Über ein Gaszuführventil 4 wird ein unter Druck stehendes Gas ebenfalls in den Druckbehälter 2 eingeleitet. Hierdurch bildet sich in dem nicht durch Flüssigkeit aufgefüllten Bereich des Druckbehälters 2 eine Gasatmosphäre, unter deren Einfluß die zu konservierende Flüssigkeit mit Gas angereichert wird.
Zur Einbringung des Gases in die Flüssigkeit sind hierbei unterschiedliche Vorgehensweisen denkbar. Abgesehen von einer herkömmlichen Mischung ist es möglich, zunächst eine vorgespannte Gasatmosphäre unter erhöhtem Druck in dem Druckbehälter aufzubauen und sodann die Flüssigkeit in das Gas einzudüsen. Ebenso ist es denkbar, zunächst die Flüssigkeit unter einem Normaldruck, also einem Umgebungsdruck von etwa 1 bar oder auch einem niedrigeren oder höherem Druck, in den Druckbehälter einzubringen und sodann das Gas mit Hilfe eines Kompressors, wie in 1 gezeigt, unter erhöhtem Druck durch das Gaszuführventil 4 in den Druckbehälter 2 einzuführen und auf diese Weise das Gas durch die Flüssigkeit einzudüsen.
Der Druckaufbau in dem Druckbehälter erfolgt hierbei über das fortgesetzte Zuführen des Gases. Alternativ zu einem Kompressor 5 kann das unter Druck stehende Gas auch von einem Gasreservoir, beispielsweise einer Gasflasche oder aus einer anderen geeigneten Quelle, stammen.
Der Druckbehälter 2 weist eine druckdichte Verschlußeinrichtung 6 auf, an der eine Rührvorrichtung 7 angeordnet ist. Mit dieser Rührvorrichtung oder einer anderen geeigneten Umwälz- bzw. Mischvorrichtung kann das Einbringen des Gases in die zu konservierende Flüssigkeit verbessert bzw. beschleunigt werden.
Die Flüssigkeit, in die das Gas eingebracht worden ist, wird in 1 als gasgesättigtes Ausgangsprodukt bezeichnet.
Zusätzlich zu der sich an das Flüssigkeitszuführventil 3 anschließenden Flüssigkeitszuführleitung und der sich an das Gaszuführventil 4 anschließenden Gaszuführleitung 9 durchdringt noch eine Abführleitung 10 die Verschlusseinrichtung 6 des Druckbehälters 2.
Die Abführleitung 10 verbindet den Druckbehälter 2 mit einem in 1 als Sterilgefäß bezeichneten Auffangbehälter 11, in dem ein geringeres bzw. niedrigeres Gasdruckniveau herrscht als in dem Druckbehälter 2. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, daß die Abführleitung 10 an einer Abfüllstation oder einem Verteilersystem endet oder ein offenes Ende aufweist. Am Ende der Abführleitung 10 oder in der Abführleitung 10 ist ein Entspannungsorgan 12 angeordnet, das beispielsweise eine Drossel oder ein Ventil sein kann.
Während die Flüssigkeitszuführleitung 8 und die Gaszuführleitung 9 vorzugsweise in dem mit Gasatmosphäre gefüllten Bereich des Druckbehälters 2 enden, ist die Einströmöffnung der Abführleitung 10 in dem mit Flüssigkeit gefüllten Bereich des Druckbehälters 2 angeordnet, so daß die Flüssigkeit ohne Gasphase aus dem Druckbehälter 2 abgeführt und dem Entspannungsorgan zugeführt werden kann.
Diese Zuführung kann einerseits durch den im Druckbehälter 2 vorhandenen Gasdruck erfolgen, andererseits oder zusätzlich durch einen zwischen dem Druckbehälter 2 und dem Entspannungsorgan 12 angeordneten Druckpumpe, die die Flüssigkeit auf einen höheren Druck vor dem Entspannungsorgan verdichtet. Dadurch wird zwar die Menge an der Flüssigkeit gelöstem Gas nicht weiter erhöht, jedoch der Druckabfall im Entspannungsorgan vergrößert.
Wie zuvor beschrieben, kann alternativ oder in Kombination mit einer Abführleitung 10 der Druckraum auch als eine kontinuierlich oder intermittierend durchflossene Druckstrecke, insbesondere eine Druckleitung ausgebildet sein, in der die Flüssigkeit solange mit dem Gas konfrontiert wird, bis eine ausreichende Durchmischung (Diffusion in die Zellen der Organismen) stattgefunden hat.
Auch in diesem Druckraum kann eine Misch- oder Rührvorrichtung zur Verbesserung und Beschleunigung der Gasanreicherung vorgesehen sein. Diese kann auch aus geeignet angeordneten Gaseinströmdüsen gebildet sein oder solche enthalten.
Vor der Entspannung wird die zu behandelnde Flüssigkeit eine gewisse Zeit, die als Haltezeit bezeichnet wird, in einem Druckbereich aufbewahrt, bis eine hinreichende Gassättigung auch in den Zellen der Organismen erfolgt ist. Dieser Druckbereich kann mit dem Druckraum identisch sein, jedoch auch gesondert hiervon angelegt osder ausgebildet sein. Auch ist es denkbar, daß dieser Druckbereich durch einen Abschnitt des Druckraumes, insbesondere der Druckleitung oder aber der Abführleitung 10 gebildet ist.
Die Menge an in der Flüssigkeit gelöstem Gas ist hierbei eine thermodynamische Größe, die durch Druck, Temperatur und die dem jeweiligen Gas zugehörige Löslichkeit bestimmt wird. Einen kleinen Einfluß hat hierbei auch die Zusammensetzung der Flüssigkeit, da darin gelöste Stoffe die Löslichkeit des Gases im Allgemeinen etwas reduzieren.
In 2 sind für unterschiedliche Gase ihre jeweilige Löslichkeit im Wasser für die Abschätzung der Löslichkeit in andern Flüssigkeiten angegeben. Zur Durchführung des Verfahrens ist es nicht erforderlich, den beschriebenen thermodynamischen Gleichgewichtszustand vollkommen abzuwarten, bei dem eine 100 %-tige Aufnahme des Gases in der Flüssigkeit erfolgt ist, jedoch sollten vorzugsweise etwa 90% bis 95 % der erreichbaren Löslichkeit vor der Weiterbehandlung abgewartet werden.
Im Folgenden werden grundlegende Prinzipien des Verfahrens erläutert: Durch eine Einleitung eines geeigneten Gases in eine zu behandelnde Flüssigkeit löst sich das Gas in der Flüssigkeit, bis ein thermodynamischer Gleichgewichtszustand hergestellt ist, der durch Druck, Temperatur und die dem jeweiligen Gas zugehörige Löslichkeit bestimmt wird.
Falls in der Flüssigkeit Mikroorganismen oder andere (organische) Schadstoffe enthalten sind, diffundiert das in der Flüssigkeit gelöste Gas zwangsläufig über die Zellwände der Organismen hinweg in diese hinein und wird im Inneren der Zellen (Cytoplasma, Vakuole) angereichert. Da das hierbei eingebrachte Gas unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck (vorzugsweise Normaldruck = 1 bar) deutlich erhöhten Druck steht, ist sein Volumen stark reduziert.
Wird die mit Gas gesättigte oder zumindest erheblich angereicherte Flüssigkeit sodann rapide, insbesondere schlagartig oder ruckartig entspannt, ergibt sich ein extremer Nichtgleichgewichtszustand zwischen dem Druck im Inneren der Zellen der Mikroorganismen und deren Umgebung, was zu einer irreversiblen Schädigung der Mikroorganismen führt, indem sich das Volumen des Gases im Inneren der Zellen schlagartig vergrößert, ohne daß dieses Gas in der kurzen Zeit der Entspannungsphase die Zellen auf dem Weg wieder verlassen könnte, auf dem es in sie hineindiffundiert ist.
Diese schlagartige Volumenvergrößerung führt zu einem Platzen der Zellen und somit zu einer Zerstörung der hauptsächlich organischen Schädlinge in der Flüssigkeit.
Bei diesem Verfahren der Druckwechseltechnologie kann in moderaten Druckbereichen gearbeitet werden, deren Dimensionierung hauptsächlich von der Löslichkeit der verwendeten Gase in der Flüssigkeit und einem Übergangskoeffizienten in das Zellinnere der kontaminierenden Schädlinge bestimmt werden. Dieser Übergangskoeffizient hängt von der Art der Zellen ab, in die das Gas diffundieren soll, und von der Gassorte in Form ihres effektiven Molekühldurchmessers, wie dieser für einige bevorzugt verwendete Gase in 2 angegeben ist.
Hierbei ist zu bemerken, daß die für das Verfahren bevorzugten Druckbereiche so gewählt sind, daß das 0,3 bis 50-fache Volumen des jeweiligen Gases im Vergleich zum Volumen unter Normaldruck in der zu behandelnden Flüssigkeit entsprechend den thermodynamischen Bedingungen gelöst werden kann. So liegt beispielsweise der Druckbereich, in dem das Verfahren mit Kohlendioxid als Gas durchführbar ist, bereits unter 50 bar, da sich CO₂ bereits um das 40-fache beim Entspannen von 50 bar auf Normaldruck ausdehnt.
Beim Einsatz anderer inerter Gase, wie beispielsweise Stickstoff, Argon, Helium, kann dieser Bereich bis zu 500 bar betragen, wie aus den in der Tabelle der 3 gezeigten Werten entnehmbar ist, die Volumenvergrößerungen in verschiedenen Druckbereichen und für verschiedene Gassorten angibt.
Weiterhin sei bemerkt, daß die plötzliche bzw. ruckartige Entspannung der eigentliche Schädigungszeitpunkt für die hauptsächlich organischen Substanzen, die sich in der zu konservierenden Flüssigkeit befinden, darstellt. Die Entspannung ∂p/∂t kann hierbei bis zu 1000 bar/s betragen. Je höher diese Entspannung ist, um so schlagartiger dehnt sich das Gas in den Zellen der Mikroorganismen aus, und um so erfolgreicher ist das vorgeschlagene Verfahren.
Hierbei spielen auch Theologische Eigenschaften und die Oberflächenspannung der zu behandelnden Flüssigkeit eine Rolle, wenn beispielsweise durch Bildung sehr kleiner Tröpfchen der für die mikrobielle Zelle „spürbare" Druckabfall abgeschwächt wird.
Der Reaktionserfolg wird hierbei durch einen möglichst großen und schnellen Druckabfall zusätzlich gesteigert. Daneben ist auch die Menge an in die Zelle diffundierten Gases eine wesentliche Größe für das Schädigungspotential während der Entspannung.
Es kann abgeschätzt werden, daß für einen sinnvollen Erfolg vorzugsweise die Menge an Gas in der Zelle gelöst sein sollte, die dem Volumen der Zelle unter Normalbedingun gen bzw. bei dem Druck nach der Entspannung entspricht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das Gasvolumen in jedem Fall ausreicht, um die Zelle selbst bei maximaler Elastizität der Zellwände aufzubrechen und somit zu zerstören.
Eine hinreichende Menge an gelöstem Gas in der Zelle kann jedoch stark variieren, da einerseits in bestimmten Wachstumszuständen der Organismen eine höhere Empfindlichkeit besteht, andererseits druckunempfindlichere Organismen mit einem verstärkten Wandaufbau existieren, die schwerer zu schädigen sind.
Die Menge an Gas, die in den Zellen nach der Haltezeit, also in der angereicherten Flüssigkeit, vorhanden sein sollte, ist zusätzlich noch von der zu erreichenden Reduktionsrate entsprechend dem gewünschten Hygienisierungsgrad abhängig.
Die unterschiedlichen Schritte der Hygienisierung der Produkte: Keimreduzierung, Pasteurisierungszustand, Sterilisierung, sind ein Ergebnis der erreichbaren Reduktionsraten. Sie werden durch ein einheitliches Grundverfahren mit unterschiedlichen Parametersätzen und den zu behandelnden Volumina angepassten Abläufen erreicht. Müssen für eine Keimreduktion zwei Zehnerpotenzen an Reduktion erreicht werden, kann mit wesentlich milderen Bedingungen gearbeitet werden als im Gegensatz hierzu bei Sterilität und einer zu erreichenden Reduktionsrate von 7 bis 12 Zehnerpotenzen an ursprünglich vorhandenen Organismen.
Wie bereits zuvor beschrieben, bestimmt die Anreicherung an gelöstem Gas in der zu konservierenden Flüssigkeit sowie die Haltezeit unter diesen Bedingungen die Anreicherung an Gas im Zytoplasma der Mikroorganismen, da der Eintritt der Gasmoleküle nur durch Diffusion erfolgt.
Wie weiterhin zuvor beschrieben, kann das vorgeschlagene physikalische Verfahren zur Konservierung von flüssigen Lebensmitteln und/oder anderen Flüssigkeiten einerseits eine Reduktion mikrobieller Kontaminanten oder anderer Organismen erreichen und andererseits eine Schonung thermoempfindlicher Inhaltsstoffe ermöglichen, da die Temperatur im Verfahren eine eher untergeordnete Rolle spielt.
Die Optimierung der Temperatur erfolgt daher vorzugsweise unter Gesichtspunkten, wie dem Schutz der zu behandelnden Flüssigkeiten dem temperaturabhängigen Verhalten von möglicherweise vorhandenen Enzymsystemen sowie unter wirtschaftlichten Überlegungen.
Um den Druckabfall am Entspannungsorgan weiterhin zu erhöhen, kann der Druck in dem danach angeordneten Bereich, insbesondere dem Auffangbehälter 11 für die konservierte Flüssigkeit (Endprodukt) unterhalb des Normaldruckes, also des Umgebungsdruckes in Höhe von 1 bar, beispielsweise auf technisches Vakuum reduziert werden. Auch ist es denkbar bei Gasen, die eine große Expansionsrate bei Entspannung von einem relativ geringen Druck aufweisen, wie beispielsweise CO₂, den Druck im Entspannungsraum oberhalb des Umgebungsdruckes anzusiedeln.
Als bevorzugte Gase für die oben beschriebene Druckwechseltechnologie sind Edelgase und andere inerte Gase isoliert oder in Mischung mit weiteren Gasen verwendbar. Insbesondere kommen CO₂, N₂, N₂ mit CO₂-Anteil, O₂, N₂O, H₂, Ar, Kr, Xe, Ne oder weitere Gase zur Anwendung.

Claims

Verfahren zum Konservieren von Flüssigkeiten mit den Schritten: – Anreichern einer zu konservierenden Flüssigkeit mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Gas und – Entspannen der mit Gas angereicherten Flüssigkeit auf ein niedrigeres Druckniveau.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannen der mit Gas angereicherten Flüssigkeit schlagartig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall während des Entspannens der mit Gas angereicherten Flüssigkeit mindestens 1,5 bar/s, vorzugsweise mindestens 2 bar/s beträgt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gas angereicherte Flüssigkeit mittels des höheren Druckniveaus einem Entspannungsorgan (12) zugeführt wird, an dem die gasangereicherte Flüssigkeit auf das niedrigere Druckniveau entspannt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gas angereicherte Flüssigkeit mittels einer zusätzlichen Fördereinrichtung, insbesondere einer Druckpumpe, einem Entspannungsorgan (12) zugeführt wird, an dem die gasangereicherte Flüssigkeit auf das niedrigere Druckniveau entspannt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gas angereicherte Flüssigkeit beim Zuführen zu dem Entspannungsorgan (12) auf ein weiter erhöhtes Druckniveau gebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu konservierende Flüssigkeit vor dem Schritt des Anreicherns mit Gas in einen Druckraum (2) eingeleitet wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu konservierende Flüssigkeit in einen Druckraum (2) eingeleitet wird, in dem sich bereits ein unter erhöhtem Druck stehendes Gas befindet.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gas angereicherte Flüssigkeit vor dem Entspannen einer Haltezeit unter erhöhtem Druck unterzogen wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Anreichern der zu konservierenden Flüssigkeit mit Gas in einem Temperaturbereich von 0°C bis 80°C, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 2°C bis 68°C, weiterhin vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 5°C bis 40°C erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zu konservierende Flüssigkeit solange mit Gas angereichert wird, bis das 0,3 bis 50-fache Volumen dessen in die Flüssigkeit eingebracht ist, was die entsprechende Menge Gas nach den thermodynamischen Bedingungen bei Normaldruck an Volumen einnehmen würde.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die durch bei der Entspannung in der Flüssigkeit verbleibende Restgasmenge durch eine Einstellung des niedrigeren Druckniveaus hinter dem Entspannungsorgan (12) bestimmt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas zur Anreicherung der Flüssigkeit Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Distickstoffoxid, Sauerstoff, Helium, Argon, Wasserstoff oder eine Mischung aus diesen Verwendung findet.
Vorrichtung zum Konservieren von Flüssigkeiten, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Druckraum (2), in dem eine zu konservierende Flüssigkeit mit einem Gas erhöhten Druckes anreicherbar ist, und mit einer Einrichtung zum Entspannen (12) der gasangereicherten Flüssigkeit auf ein niedrigeres Druckniveau.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entspannen (12) ein Ventil, eine Drossel oder eine Düse ist, die eine schlagartige Entspannung der mit Gas angereicherten Flüssigkeit bei mindestens 1,5 bar/s, vorzugsweise mindestens 2 bar/s gestattet.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckraum (2) und der Einrichtung zum Entspannen (12) der mit Gas angereicherten Flüssigkeit eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Druckpumpe vorgesehen ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (2) ein Druckbehälter ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (2) eine druckbeaufschlagte offene oder geschlossene Prozeßstrecke, insbesondere eine Druckleitung ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckraum (2) eine Misch- oder Rührvorrichtung (7) zur Beschleunigung der Gasanreicherung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kompressionseinrichtung (5) vorgesehen ist, mittels der der Druckraum (2), das darin einzuleitende Gas und/oder die darin einzuleitende Flüssigkeit unter einen erhöhten Druck setzbar ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß stromab der Einrichtung zum Entspannen (12) der mit Gas angereicherten Flüssigkeit eine Aufnahmeeinrichtung (11) für die entspannte Flüssigkeit vorgesehen ist, in der ein niedrigeres Druckniveau, insbesondere Normaldruck oder technisches Vakuum einstellbar ist.