DE19814259C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Keimreduktion von trockenen Kräutern, Gewürzen oder Gemüse - Google Patents

Abstract

Trockene Kräuter, Gewürze oder Gemüse werden zur Keimreduktion durch eine Behandlungskammer (4) gefördert und kurzzeitig auf eine für die Keimreduktion wirksame Behandlungstemperatur erhitzt. Hierzu wird die Kammerwand (20) der Behandlungskammer (4) mindestens auf die Behandlungstemperatur erhitzt. Das Behandlungsgut wird unter intensiver mechanischer Durchmischung, beispielsweise durch eine Förderschnecke (5) entlang der Kammerwand (20) durch die Behandlungskammer (4) gefördert und gelangt dabei nacheinander mehrfach mit der erhitzten Kammerwand (20) in Berührung. Während der Förderung bleibt das Behandlungsgut im wesentlichen drucklos. Durch eine Einspritzdüse (17) kann Wasser eingespritzt werden, das verdampft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Keimreduktion von trockenen Kräutern, Gewürzen oder Gemüse, wobei das Behandlungsgut durch eine Behandlungskammer gefördert und kurzzeitig auf eine für die Keimreduktion wirksame Behand­ lungstemperatur erhitzt wird.

Die Keimreduktion von trockenen Kräutern und Gewürzen, zu denen insbesondere auch die Heilkräuter- und Gewürzdrogen gehören (in diesem Zusammenhang zusammenfassend als "Behandlungsgut" bezeichnet), soll eine so starke Verringe­ rung der ursprünglich im Behandlungsgut vorhandenen Keime bewirken, daß bei der anschließenden Weiterverarbeitung auch unter Berücksichtigung der jeweiligen Lagerzeiten keine Keimvermehrung in gesundheitlich bedenklichem Ausmaß mehr eintreten kann. Die einschlägigen gesetzlichen Vorschriften enthalten strenge Qualitätsanforderungen, die mit herkömmli­ chen Verfahren oftmals nur zu erreichen sind, wenn erhebliche sonstige Nachteile, insbesondere Qualtitäseinbußen in Kauf genommen werden. Während einige bekannte Verfahren keine ausreichende und zuverlässige Keimreduktion bewirken, sind andere Verfahren mit einem wesentlichen Verlust von Geschmacks- und Wirkstoffen verbunden. Andere Verfahren erfordern die Zugabe von Zusatzstoffen oder die Einwirkung von Strahlen (L. Kabelitz, Mikrobiologische Belastungen an Heil- und Gewürzpflanzendrogen, Zeitschrift für Phytothera­ pie, 1996, S. 9-16).

Die Verwendung von Wasserdampf zur Keimreduktion in diskontinuierlichem Verfahrensablauf führt dazu, daß während einer Aufwärmphase Aromen freigesetzt werden, die mit dem Wasserdampf ausgetragen werden. Bei einem kontinuierlichen Verfahren zur Dampfentkeimung ist ein Verlust an ätherischen Ölen nicht zu vermeiden, so daß die Notwendigkeit bestehen kann, den zugeführten Wasserdampf mit den wasserdampfflüchti­ gen Inhaltsstoffen anzureichern. Pulverdrogen können nicht behandelt werden, da es zur Klumpenbildung kommt.

Bei der Keimreduktion durch Bestrahlung bleibt zwar die Konsistenz und Beschaffenheit des Behandlungsguts weitgehend erhalten, weil keine mechanischen Einflüsse auf das Behandlungsgut ausgeübt werden; jedoch entstehen bei der Bestrahlung Schadstoffe, so daß die Frage der Unbedenklich­ keit dieses Keimreduktionsverfahrens kontrovers diskutiert wird. Die sehr eingeschränkte Akzeptanz dieser Verfahren steht daher ihrem Einsatz entgegen.

Bei einem bekannten Verfahren zum Entkeimen von Lebensmittel­ präparaten (EP 0 198 938 A1) erfolgt eine Kurzzeiterhitzung des Behandlungsguts unter Druck in einem Extruder. Die Teile des Extruders, die mit dem Behandlungsgut in Berührung kommen, werden dabei auf einer unterhalb der für die Keimreduktion wirksamen Temperatur liegenden Vorwärmtempera­ tur gehalten. Die Erhitzung auf die für die Keimreduktion wirksame Behandlungstemperatur erfolgt durch Reibung und Druckerhöhung vor der Extruderdüse. Dabei wird das Behand­ lungsgut stark verdichtet, so daß es anschließend zerkleinert werden muß. Deshalb ist das bekannte Verfahren für die meisten trockenen Kräuter oder Gewürze nicht geeignet, insbesondere wenn die für die Weiterverarbeitung erwünschte Konsistenz und Beschaffenheit infolge des Extrusionsvorgangs nicht erhalten bleibt.

Es ist bekannt (DD 297 333 A5), das zu behandelnde Gut senkrecht zur Förderrichtung auf einem Förderband mittels Infrarotheizstäben zu erwärmen, wobei eine Keimreduktion eintritt. Eine ausreichende Erhitzung ist jedoch nur in denjenigen Oberflächenbereichen gewährleistet, die ausrei­ chend lange der Infrarotstrahlung ausgesetzt werden. Eine ausreichende Tiefenwirkung ist dabei nicht sichergestellt. Andererseits besteht die Gefahr, daß dünnwandige Teile des zu behandelnden Gutes, die der Wärmebestrahlung intensiv ausgesetzt werden, zu hoch erhitzt und dadurch geschädigt werden.

Es ist zwar bekannt (US 4 608 261 A) zur Keimreduktion das zu behandelnde Gut mittels eines Schneckenförderes durch eine Kammer zu fördern, deren Wände durch Heizbänder beheizt sind. Hierbei handelt es sich aber nicht um die Behandlungskammer, in der die Keimreduktion erfolgt, sondern nur um eine Vorerwärmungskammer; die Erhitzung auf die endgültige Behandlungstemperatur erfolgt erst in einer nachgeschalteten Hauptbehandlungskammer mittels Mikrowelle. Die bei der Behandlung mittels Mikrowellen erzielte Temperatur hängt von mehreren örtlichen Einflußgrößen ab, insbesondere dem Feuchtigkeitsgehalt und der Dicke der zu behandelnden Partikel. Deshalb kann auch hierbei nicht sichergestellt werden, daß in allen Bereichen des zu behandelnden Gutes zwar eine ausreichend hohe Behandlungstemperatur erzielt, jedoch eine Überhitzung sicher vermieden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß eine sehr wirksame Keimreduktion von trockenen Kräutern, Gewürzen oder Gemüse ohne Veränderung ihrer Beschaffenheit in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kammerwand der Behandlungskammer auf eine Behandlungstempera­ tur von 160°C bis 250°C erhitzt wird und daß das Behandlungs­ gut unter intensiver mechanischer Durchmischung entlang der Kammerwand durch die Behandlungskammer gefördert wird.

Die angestrebte kurzzeitige Hocherhitzung des Behandlungsguts erfolgt hierbei durch kurzzeitige Kontakte mit einer entsprechend hoch aufgeheizten Fläche, nämlich vorzugsweise der Kammerwand. Dabei treten keine wesentlichen Verluste von Inhaltsstoffen auf, insbesondere auch keine wesentliche Farbveränderung. Weiterhin wird ein Großteil der vorhandenen Enzyme deaktiviert, wodurch die Produkte farbstabiler und länger haltbar werden. Die Temperatur und die Zeitdauer der Temperatureinwirkung für den Keimreduktionsvorgang lassen sich genau steuern und ermöglichen so eine einfache Anpassung an die Anforderungen unterschiedlichen Behandlungsguts.

Da die für den Keimreduktionsvorgang entscheidende Erhitzung durch körperliche Berührung der Partikel des Behandlungsguts mit der erhitzten Kammerwand infolge der Durchmischung bzw. Umwälzung des Behandlungsguts erfolgt, ist eine etwaige Wasserzugabe und/oder Druckeinwirkung ohne entscheidenden Einfluß auf den Keimreduktionsvorgang; diese Einflüsse können daher für jeden Behandlungsfall unterschiedlich gewählt werden, wenn dies erforderlich oder erwünscht ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Wandtemperatur von 160°C bis 250°C in den meisten Anwendungsfällen eine sehr wirksame Keimreduktion bei gleichzeitig weitestgehender Schonung des Behandlungsguts ergibt. Obwohl die Temperaturen ggf. über 200°C liegen, treten durch die nur kurzzeitige Berührung mit dem Behandlungsgut keine Verbrennungen auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Behandlungskammer während der Förderung des Behandlungsgutes im wesentlichen drucklos bleibt und der Gutaustrag aus der Behandlungskammer drucklos erfolgt. Damit wird eine sehr schonende mechanische Behandlung insbesondere solcher trockener Kräuter oder Gewürze ermöglicht, die keine Druckeinwirkung vertragen, wie beispielsweise getrocknete Petersilie.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß in die Behandlungskammer Wasser zugegeben wird, das dort sofort verdampft. Dadurch wird der Keimreduk­ tionsvorgang noch unterstützt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Das Behandlungsgut wird durch das Zusammenwirken von Durchmischung und kurzzeitigem Kontakt mit der erhitzten Kammerwand kontinuierlich erhitzt, ohne daß es zu einer Klumpenbildung kommt. Deshalb kann auch pulverförmiges Behandlungsgut verarbeitet werden. Die Verweilzeit ist durch Einstellung der Fördergeschwindigkeit genau steuerbar.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Vorrichtung mit einer vom Behandlungsgut durchlaufenen Behandlungskammer ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Behandlungskammer eine mechanische Fördereinrich­ tung angeordnet ist und daß die Kammerwand der Behandlungs­ kammer eine Heizeinrichtung aufweist.

Die mechanische Fördereinrichtung, die vorzugsweise ein Schneckenförderer mit mindestens einer paßgenau in der Behandlungskammer angeordneten Förderschnecke ist, bewirkt zwangsläufig den für den Keimreduktionsvorgang wesentlichen Kontakt zwischen den Partikeln des Behandlungsguts und der aufgeheizten Kammerwand, indem zugleich eine intensive Umwälzung bzw. Durchmischung des Behandlungsguts durchgeführt wird. Neben der Ausführung mit einer einzelnen Förderschnecke kann auch die Ausführung als Mehrfachschneckenförderer mit zwei oder mehr ineinandergreifenden Förderschnecken vorteilhaft sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Die Zeichnung zeigt in stark vereinfachter Darstellungsweise eine Vorrichtung zum Entkeimen von trockenen Kräutern, Gewürzen oder Gemüse.

Das zu entkeimende Behandlungsgut, bestehend aus trockenen Kräutern, Gewürzen oder Gemüse, wird aus einem Vorratsbehäl­ ter 1 mittels einer Dosierschnecke 2 abgezogen und fällt in eine Zufuhröffnung 3 einer Behandlungskammer 4. In der beispielsweise zylindrischen Behandlungskammer 4 ist eine mechanische Fördereinrichtung angeordnet, die beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel als Schneckenförderer mit einer paßgenau in der Behandlungskammer 4 angeordneten Förder­ schnecke 5 ausgeführt ist, die durch einen Motor 6 angetrie­ ben wird. Vorzugsweise hat die Förderschnecke 5 ein Verhältnis ihrer Länge zu ihrem Durchmesser von 20 bis 30, beispielsweise 26.

Am Ende der Behandlungskammer 4 (rechts in der Zeichnung) wird das Behandlungsgut aus einer Gutauswurföffnung 7 abgeworfen und gelangt - ggf. unter Einsatz einer nur angedeuteten Fördereinrichtung 8 - in einen nachgeschalteten Trockner 9 und/oder Kühler und wird von dort zur weiteren Verarbeitung gefördert.

Das doppelwandige zylindrische Gehäuse 10 der Behandlungskam­ mer 4 ist in drei Abschnitte unterteilt, von denen zwei getrennt beheizbar sind. Eine Einlaufzone 11, eine erste Behandlungszone 12 und eine zweite Behandlungszone 13 bilden nacheinander vom Behandlungsgut durchlaufene Bereiche der Behandlungskammer 4. In den Zonen 12 und 13 wird das doppelwandige Gehäuse 10 der Behandlungskammer 4 von Wärmeträgeröl durchflossen, das jeweils von einer Heizein­ richtung 14 bzw. 15 auf die in der jeweiligen Zone erwünschte Temperatur aufgeheizt wird. Bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel wird in der ersten Behandlungszone 12 eine Temperatur von 220°C eingestellt. In der zweiten Behandlungs­ zone 13 wird eine Behandlungstemperatur von etwa 180°C eingestellt. Die Heizeinrichtungen 14 und 15 mit Umwälzpumpen 16 ermöglichen hierfür eine Steuerung der Temperatur.

Die Behandlungskammer 4 weist im Bereich der ersten Behandlungszone 12 eine Einspritzdüse 17 auf, die es ermöglicht, mittels einer Einspritzpumpe 18 eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, aus einem Vorratsbehälter 19 in die Behandlungskammer 4 einzuspritzen. Das Einspritzen der Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ermöglicht den Einsatz von Dampf, ohne daß hierfür ein aufwendiger Dampferzeuger erforderlich wäre.

Das in die Zufuhröffnung 3 eingebrachte Behandlungsgut wird durch die Förderschnecke 5 intensiv durchmischt bzw. umgewälzt und dadurch zugleich mehrfach mit der Kammerwand 20 der Behandlungskammer 4 in Berührung gebracht. Die Kammerwand 20 weist die Temperatur der jeweiligen Behandlungszone 12 bzw. 13 auf.

Die Gutauswurföffnung 7 ist ohne Querschnittsverringerung gegenüber dem Kammerquerschnitt ausgeführt und bewirkt somit einen drucklosen Gutaustrag, so daß auch empfindliches Behandlungsgut nicht beeinträchtigt wird. Nach dem Eintritt in die Zone 11 durchläuft das Behandlungsgut in der Behandlungskammer 4 nacheinander die beiden Temperaturzonen 12 und 13 mit unterschiedlicher Temperatur, wobei die Temperatur der Kammerwand 20 der zuerst durchlaufenen Temperaturzone 12 höher ist als die Temperatur der Kammerwand der danach durchlaufenen Temperaturzone 13. Das durch die Düse 17 zugegebene Wasser verdampft dort sofort zu Dampf. Die Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke 5 ist so einge­ stellt, daß die Verweilzeit des Behandlungsguts in der Behandlungskammer 4 in der ersten Temperaturzone 12 maximal etwa 20 sek, beispielsweise 6 sek, beträgt.

Nachfolgend werden Verfahrensbeispiele für mit der darge­ stellten Vorrichtung durchgeführte Keimreduktionsverfahren beschrieben.

Beispiel 1

Zur Keimreduktion von Petersilie werden die Temperaturen der Kammerwand 20 in der Behandlungszone 12 auf 230°C und in der zweiten Behandlungszone 13 auf 220°C eingestellt. Die Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke 5 wird so gewählt, daß das Fördergut unter intensiver Durchmischung etwa jeweils jeweils 6 sek in den beiden Behandlungszonen 12 und 13 verweilt.

Bei einem Durchsatz von etwa 750 g/min wird eine Wassermenge von 10 g/min eingespritzt. Das Behandlungsgut verläßt die Behandlungskammer 4 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 8% oder mehr und wird im nachgeschalteten Trockner 9 auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 7% gebracht.

Bei einem Behandlungsgut (Petersilie) mit einer Ausgangs- Gesamtkeimzahl von < 10⁶ KbE (Kolonienbildende Einheiten pro Gramm) und Schimmel/Hefen < 10⁴ KbE wurde eine Gesamtkeimzahl von etwa 10³ KbE und Schimmel/Hefen < 100 KbE erreicht.

Beispiel 2

Zur Keimreduktion von Paprikagranulat einer Korngröße von etwa 10 × 10 mm werden die Temperaturen der Kammerwand 20 in beiden Behandlungszonen 12 und 13 auf 215°C eingestellt. Die Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke 5 wird so gewählt, daß das Fördergut unter intensiver Durchmischung etwa jeweils jeweils 8 sek in den beiden Behandlungszonen 12 und 13 verweilt.

Bei einem Durchsatz von etwa 1200 g/min wird eine Wassermenge von 40 g/min eingespritzt. Das Behandlungsgut verläßt die Behandlungskammer 4 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12% oder mehr und wird im nachgeschalteten Trockner 9 auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 9% gebracht.

Bei einem Behandlungsgut (Paprika) mit einer Ausgangs- Gesamtkeimzahl von < 10⁶ KbE (Kolonienbildende Einheiten pro Gramm) und Schimmel/Hefen < 10⁵ KbE wurde eine Gesamtkeimzahl von etwa 5 × 103 KbE und Schimmel/Hefen < 100 KbE erreicht.

Beispiel 3

Zur Keimreduktion von gemahlenem Thymian werden die Temperaturen der Kammerwand 20 in der Behandlungszone 12 auf 230°C und in der zweiten Behandlungszone 13 auf 215°C eingestellt. Die Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke 5 wird so gewählt, daß das Fördergut unter intensiver Durchmischung etwa jeweils 7 sek in den beiden Behandlungszo­ nen 12 und 13 verweilt.

Bei einem Durchsatz von etwa 1800 g/min wird eine Wassermenge von 60 g/min eingespritzt. Das Behandlungsgut verläßt die Behandlungskammer 4 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 14% oder mehr und wird im nachgeschalteten Trockner 9 auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 7% gebracht.

Bei einem Behandlungsgut (gemahlenem Thymian) mit einer Ausgangs-Gesamtkeimzahl von < 10⁷ KbE (Kolonienbildende Einheiten pro Gramm) und Schimmel/Hefen < 10⁵ KbE wurde eine Gesamtkeimzahl von etwa 4 × 10⁴ KbE und Schimmel/Hefen < 100 KbE erreicht.

Da die Wandtemperatur der Kammerwand sehr exakt eingestellt werden kann und da dies zugleich die unmittelbar auf das Behandlungsgut einwirkende Temperatur ist, ist eine exakte Temperatursteuerung nötig. Die mechanische Förderung des Behandlungsguts ermöglicht die Verarbeitung nahezu beliebiger Partikelgrößen, da diese Größe ohne Rückwirkung auf den Fördervorgang ist. Die kontinuierliche Förderung durch einen verhältnismäßig kleinen Förderquerschnitt ermöglicht es, auch kleine Chargengrößen zu verarbeiten. Die kurzzeitige genau steuerbare Erhitzung ermöglicht es, die flüchtigen Inhalts­ stoffe des Behandlungsguts, insbesondere auch seine Geschmacksstoffe und seine natürliche Farbe zu erhalten.

Claims (13)

1. Verfahren zur Keimreduktion von trockenen Kräutern, Gewürzen oder Gemüse, wobei das Behandlungsgut durch eine Behandlungskammer gefördert und kurzzeitig auf eine für die Keimreduktion wirksame Behandlungstemperatur erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwand (20) der Behandlungskammer (4) auf eine Behandlungstemperatur von 160°C bis 250°C erhitzt wird und daß das Behandlungsgut unter intensiver mechanischer Durchmischung entlang der Kammerwand (20) durch die Behandlungskammer (4) gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammer (4) während der Förderung des Behandlungs­ guts im wesentlichen drucklos bleibt und der Gutaustrag aus der Behandlungskammer (4) drucklos erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgut in der Behandlungskammer (4) nacheinander mindestens zwei Temperaturzonen (12, 13) mit unterschiedli­ cher Temperatur der Kammerwand (20) durchläuft.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Kammerwand (20) der zuerst durchlaufenen Temperaturzone (12) höher ist als die Temperatur der Kammerwand (20) der danach durchlaufenen Temperaturzone (13).

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Behandlungskammer (4) eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zugegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kammerwand (20) der Behandlungskammer (4) in einer ersten Temperaturzone (12) auf 160°C bis 250°C erhitzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verweilzeit des Behandlungsguts in der Behandlungskammer (4), ggf. in deren erster Temperaturzone (12), maximal etwa 20 sek beträgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7 mit einer vom Behandlungsgut durchlaufenen Behandlungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß in der Behandlungskammer (4) eine mechanische Fördereinrichtung (5) angeordnet ist und daß die Kammerwand (20) der Behandlungs­ kammer (4) eine Heizeinrichtung (14, 15) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Fördereinrichtung ein Schneckenförderer mit mindestens einer paßgenau in der Behandlungskammer (4) angeordneten Förderschnecke (5) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Fördereinrichtung ein Mehrfachschneckenförde­ rer mit zwei oder mehr ineinandergreifenden Förderschnecken ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammer (4) eine einen drucklosen Gutaustrag bewirkende Gutauswurföffnung (6) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammer in vom Behandlungsgut nacheinander durchlaufenen Zonen (12, 13) jeweils eine gesondert temperatursteuerbare Heizeinrichtung (14 bzw. 15) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammer (4) mindestens eine Einspritzdüse (17) zum Eindüsen von Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser aufweist.