DE19818224A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entkeimung und Entwesung von Oberflächen durch wiederholte Kondensation - Google Patents

Abstract

Nach der wiederholten Kondensation eines kondensierbaren Gases an der Oberfläche eines zu entkeimenden und entwesenden Materials werden höhere Entkeimungswirksamkeiten, d. h. niedrigere Keimgehalte/g Material gefunden als bei einer einmaligen Zugabe des kondensierbaren Gases mit vergleichbarer thermischer Belastung des Materials. Es sinkt z. B. bei gleicher Maximal-Temperatur für gleiche Endkeimgehalte beim erfindungsgemäßen Verfahren die Zeit, in der das Material dem kondensierten Gas mit der Maximal-Temperatur ausgesetzt ist. DOLLAR A Zu diesem Zweick werden die Oberflächen des zu behandelnden Materials einem satzweisen oder kontinuierlichem Verfahren in einer Vorrichtung unterworfen, in dem ein kondensierbares Gas, insbesondere Wasser-Sattdampf, derart in den Behandlungsraum der Vorrichtung (im Falle einer satzweisen Betriebsweise, bei der das Material vorab eingebracht wurde) oder in die die zeitlich und räumlich hintereinandergeschalteten Behandlungsräume der Vorrichtung (im Falle der kontinuierlichen Betriebsweise, bei der das Material kontinuierlich durch die Behandlungsräume geführt wird) eingebracht und wieder in kondensierter oder verdampfter Form abgeführt wird und dieser Zyklus bestehend aus den Teilschritten der Kondensation an den Oberflächen und die Entfernung des Kondensats beliebig oft, aber mindestens einmal (= 2 Zyklen), vorzugsweise 6 bis 50mal wiederholt wird. Dabei kann sich im Behandlungsraum eines satzweise geführten Verfahrens oder entlang des ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Entkeimung, d. h. der Reduzierung der vorhandenen Mikroorganismen-Keimzahlen pro Materialmenge in Gramm, ist in der Regel eine entsprechende Behandlung von Oberflächen, da das Materialinnere zumeist als keimfrei angesehen werden kann. Bei einer Entkeimung von Oberflächen wie von natürlichen Oberflächen von Pflanzenteilen oder Fleischstücken oder künstlichen Oberflächen kommt es darauf an, neben einer hohen Entkeimungswirksam­ keit auch die durch die Oberflächen begrenzten Materialien möglichst in ihrem Ausgangs­ zustand zu belassen, also zu schonen. Dies gilt besonders für die natürlichen Materialien, bei denen der unveränderte Ausgangszustand einen hohen Wert hinsichtlich Ernährung und Ge­ sundheit darstellt. Dabei besteht im Fall von Schüttungen von Materialpartikeln und inneren Porositäten der Materialien selber die Notwendigkeit der Wirksamkeit des Verfahrens auch an den inneren Oberflächen. Außerdem darf wegen einer späteren Lagerbarkeit der Materialien die Feuchte nicht über ein materialabhängiges Niveau gesteigert werden. Insbesondere pflanz­ liche Materialoberflächen müssen häufig durch Entwesungsverfahren von Schadorganismen befreit werden. In der Regel können zur Entwesung gleiche oder ähnliche Verfahren wie zur Entkeimung, aber bei milderen Bedingungen aufgrund der höheren Empfindlichkeiten der Schadorganismen wie z. B. Nematoden, Mottenlarven etc., verwendet werden.

Zur Entkeimung sind verschiedene Verfahren bekannt, die sich in chemische, physikalische und thermische unterteilen lassen. Sie eignen sich also auch zur Entwesung. Chemische Ver­ fahren sind die Ethylenoxid- und die Ozonbehandlung. Erstere darf in Deutschland zur Keim­ zahlreduzierung von Gewürz- und Heilpflanzen seit 1983 und nun in Europa aufgrund ge­ sundheitlicher Bedenken nicht mehr eingesetzt werden. Nach der Ozonbehandlung werden in der Regel nur geringe Keimreduzierungen festgestellt, bestimmte Keimarten wie Enterobakte­ rien und speziell Escherichia coli sind dem Verfahren gegenüber unempfindlich. Außerdem werden starke geschmackliche und optische Abweichungen vom Ausgangszustand festge­ stellt.

Die Bestrahlung mit ionisierenden Strahlen als die wesentliche physikalische Methode ist in Deutschland bis auf die Verwendung der UV-Wellen, die allerdings nicht genügend tief zu den inneren Oberflächen in die Lebensmittel eindringen, zur Entkeimung von Lebensmittel und Heilpflanzen verboten. Bei der Verwendung von gamma- und beta-Strahlen werden Farb-, Geschmacks- und Geruchsveränderungen registriert und gesundheitliche Gefahren durch den Verzehr derart bestrahlter Materialien befürchtet. Hochdruckverfahren zum Ent­ keimen bei 2.000 bis 7.000 bar sind nur wirksam, wenn die zu entkeimenden Oberflächen der Materialien mit Wasser benetzt sind, so daß die Materialien Suspendate darstellen, von denen nachher durch ein aufwendiges Trocknungsverfahren das Wasser entfernt werden muß. Aus­ serdem sind Strukturänderungen durch den hohen Druck denkbar.

In Extrudern soll durch hohe Scherkräfte (gemäß EP 0 012 813 B1 von 1981) eine Entkei­ mung von Gewürzen möglich sein. Es sind bei dieser Methode ebenfalls Strukturänderungen zu befürchten. Möglicherweise werden die Keimreduzierungen durch den immer notwendigen Entspannungsvorgang verursacht. Alle genannten physikalischen Verfahren gelten als kosten­ intensiv und nicht wirksam gegenüber Sporen.

Rechtlich uneingeschränkt verwendbar sind die thermischen Entkeimungsverfahren, wozu auch die Mikrowellen- und Hochfrequenzbehandlungen zu zählen sind, da bei diesen die Keimreduzierungen aufgrund einer durch die Behandlungen verursachten Erwärmung des in der Regel zuzugebenden Wassers begründet werden. Ohne genügende Wasseranteile sind diese Verfahren nicht ausreichend wirksam. Durch ungleichmäßige Verteilung des im übrigen später zu entfernenden Wassers kann es zu lokalen Überhitzungen und damit zu Produktschä­ digungen durch chemische Reaktionen im Material kommen.

Als thermisches Verfahren gilt auch die Verwendung von überhitztem Dampf, wie es in dem Buch Engineering and food, Vol. 2, Elsevier, London 1984 auf S. 595 zur Entkeimung pul­ verförmiger Lebensmittel vorgeschlagen wird. Der Nachteil überhitzten Dampfes liegt aber in der fehlenden Möglichkeit, durch Kondensieren des Dampfes in kurzer Zeit eine große Ener­ giemenge auf das Material zu übertragen.

Ebenfalls zu den thermischen Verfahren gehört die Gruppe der Entkeimungsverfahren mit Sattdampf. Es wurden bereits eine Vielzahl von Varianten der Sattdampfentkeimung vorge­ stellt, um die Hauptnachteile der klassischen Sattdampfbehandlung zu vermeiden, bei denen Sattdampf nach Evakuieren des Behandlungsraumes, in denen das oberflächlich zu entkei­ mende Material eingebracht wurde, für eine bestimmte Zeit zur Erwärmung der Oberflächen­ zonen unter Kondensation des Sattdampfes einwirkt. Dabei gilt die Regel, daß je höher die Temperatur des eingesetzten Sattdampfes ist, desto kürzere Behandlungszeiten können zum Erreichen des gleichen Entkeimungsgrades gewählt werden. Je höher die Sattdampftempe­ ratur und damit kürzer die Entkeimungszeit, desto eher wird der Ausgangszustand der Mate­ rialien und damit deren Wert gewahrt. Zur Reduzierung der Anzahl von Sporen und sporen­ bildender Mikroorganismen sind Temperaturen über 120°C erforderlich. Hauptnachteil der Sattdampfverfahren sind bei pflanzlichen Materialien Farbverblassungen, Veränderungen im Inhaltsspektrum (s. u.) oder bei Fleisch die sogenannte Vergrauung der Oberfläche. Es ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt, die das Prinzip "Hochtemperatur-Ultrakurzzeit" nutzen, z. B. das Decoma-Verfahren für Gewürze, Kräuter und Trockengemüse der Fa. MAVAG, CH- 8852 Altendorf.

Der Behandlungsraum wird bei den klassischen Sattdampfverfahren langsam unter gleich­ zeitiger Verdrängung der vorher enthaltenen Luft aufgeheizt und nach der Behandlung nur langsam abgekühlt, wobei häufig ein Ventil zum Druckausgleich geöffnet wird. Durch Ab­ saugen der Luftanteile vor der eigentlichen Behandlung (Vorvakuum) und nachträglicher Evakuierung (Nachvakuum) oder anderem Kühlverfahren in moderneren Verfahren, die absatzweise geführt werden, können die zur Entkeimung weniger wirksamen Temperatur­ bereiche, bei denen aber aufgrund der Temperatur-Zeit-Einwirkung Materialschädigungen eintreten können, schnell passiert werden. Sehr kurze Verfahren können so erst realisiert werden. Zu den Materialschädigungen können vielfältige Zersetzungsreaktionen aufgrund der Temperatur bei entsprechender Zeit (z. B. Oxidationen von Inhaltsstoffen der oberflächlich zu entkeimenden Materialien), aber auch unter den vorhandenen feuchten Bedingungen (Hydrolysen), Proteindenaturierungen wie auch Verluste an ätherischen Ölen (bei pflanz­ lichen Materialien) durch den Effekt der Wasserdampfdestillation gerechnet werden.

Das o. g. Decoma-Verfahren stellt eine quasikontinuierliche Variante der Vor- und Nach­ vakuumbetriebsweise dar. Eine Realisierung im technischen Maßstab ist das satzweise ar­ beitende Entkeimungssystem der Fa. Hosokawa Micron, Niederlande (niederländische Zeit­ schrift Voedingsmiddelentechnologie - VMT 26, 20 (1993), das ebenfalls mit Vorvakuum und Nachvakuum funktioniert, zur Verbesserung der gleichmäßigen Dampfbeaufschlagung aber im Behandlungsraum einen Mischer integriert hat. Mit dem Dampf ausgetragenen ätherische Öle können zurückgeführt werden.

Als weiteres Sattdampfentkeimungsverfahren ist in EP 0269 257 A2 (1987) eine quasikonti­ nuierliche Entkeimung (McCormick) angeführt. Kernstück der Anlage sind zwei doppelwan­ dige, zylindrische Behälter, die über eine Schleuse verbunden sind. Der eine Behälter wird zur Entkeimung, der andere zur Kühlung und Trocknung verwendet. Der Transport des Materials zwischen den Behältern erfolgt durch Druckdifferenz.

Zur Vermeidung vor allem der Verluste an ätherischen Ölen wird in der Zeitschrift "Die Er­ nährungsindustrie - DIE", Heft 11 (1992) ein Verfahren für unterschiedliche Temperaturen und Behandlungszeiten erwähnt, bei denen die zu entkeimenden Gewürzpartikel verkapselt werden, so daß sie bei der anschließenden satzweisen Sattdampfentkeimung im Material ver­ bleiben. Dadurch werden allerdings die abzutötenden Keime weniger dem kondensierenden Sattdampf ausgesetzt, wodurch die Entkeimungswirksamkeit leidet. Es sind auch andere derartige "Coating"-Verfahren bekannt, z. B. erwähnt in PCT Patent WO 86/05956 und in der Zeitschrift European Food and Drink Review, Autumn 1990.

Das schnelle Passieren der für die Entkeimung weniger wirksamen Temperaturbereiche beim Aufheizen und Abkühlen wird auch erreicht, wenn die Sattdampfbehandlung derart konti­ nuierlich geführt wird, daß die zu entkeimenden Materialien, die dann aber pulverförmig sein sollten, über Schleusen in den Behandlungsraum ein- und wieder ausgetragen werden.

Ebenfalls zur Entkeimung von Materialien, die ätherische Öle beinhalten, eignet sich ein Ver­ fahrensprinzip der Sattdampfentkeimung, das die Reduzierung des freien Dampfvolumens im Behandlungsraum ("Prinzip des kleinen relativen Volumens") vorsieht (Zeitschrift Pharma­ zeutische Industrie Pharm. Ind. 58, 7 (1996)). Es kann satzweise unter Berücksichtigung jeg­ licher Temperatur-Zeit-Kombinationen oder aber auch kontinuierlich in einer extruderähn­ lichen Apparatur, die zwei Schleusen aufweist, realisiert werden. Grundsätzlich ist bei allen kontinuierlichen Verfahren der Ein- und Austrag der günstigerweise pulverförmigen Mate­ rialien in den bzw. aus dem Behandlungsraum aufgrund von Abdichtungsproblemen proble­ matisch, wodurch verhindert wird, daß Drücke über 3-4 bar ohne kostenintensive Dampfver­ luste aufrechterhalten können. Dies gilt auch für das Verfahren der niederländischen Fa. Euro­ ma (erwähnt in VMT 25, 6 (1992)), bei dem das zu entkeimende Material innerhalb eines großvolumigen Druckraumes mit Hilfe eines Transportbandes in Richtung Austragsschleuse gefördert wird. Bei diesem Transportprinzip erleidet das zu entkeimende Material, in der Regel kleine Pflanzenteile bis zu Pulvern, Verluste an ätherischen Ölen und es können Ver­ schleppungen auftreten.

Das deutsche Patent DE 27 08 168 C2 beschreibt ein ganz ähnliches Verfahren, bei dem der Transport innerhalb des Druckraumes mit Hilfe einer Schwingrinne realisiert wird.

Schließlich schlägt ein amerikanisches Patent (US 5,281428 von 1994) zur Entkeimung von Oberflächen von Fleisch-Material vor, eine Sattdampf-Kurzzeitbehandlung in der Form durchzuführen, daß folgende Schritte nacheinander durchgeführt werden: Einbringen des Materials in den Behandlungsraum, Evakuieren, Spülen des Behandlungsraumes mit Nie­ derdruckdampf, eigentliche Behandlung (hier sind aufgrund der kurzen Zeit höhere Tempe­ raturen zur Erzielung eines thermischen Entkeimungseffektes notwendig), Evakuieren zum Kühlen und Materialentnahme. Dieses Verfahren soll aufgrund der Schnelligkeit verhindern, daß das Innere des Materials thermisch belastet, bei Fleischmaterial also gekocht wird. Bei Nichterreichen der gewünschten Keimzahl kann das Verfahren wiederholt werden. Das Patent schlägt eine Rotationsapparatur zur Realisierung vor, die aber sehr aufwendig gestaltet ist und vor allem die Entkeimung großer Materialstücke schwerlich zuläßt. Ziel des Verfahrens ist eine thermische Behandlung mit jeweils einmaliger Kondensation des Sattdampfes auf der Oberfläche der zu entkeimenden Materialien.

Offenlegungsschrift DE 39 02 679 A1 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zur konti­ nuierlichen Behandlung von pflanzlichen Produkten, wie Bohnen, insbesondere Kakao­ bohnen, Kernen, Getreide, das dadurch charakterisiert ist, daß das Material dampfdruckfrei ohne Schleusen in ein Zellenrad, damit auch eine Rotationsapparatur, gebracht wird, in dem das Material auf einer Kreisbahn durch Zonen unterschiedlicher Dampfzustände transportiert und dampfdruckfrei wieder ausgebracht wird. Ziel des Verfahrens ist eine thermische Be­ handlung, die eine einmalige Kondensation beinhaltet.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Entkeimungs- und Entwesungsverfahren von Ober­ flächen unter Verwendung von Dampf (kondensierbarem Gas) durch wiederholte Konden­ sation mit jeweils nachfolgender Kondensatentfernung und Kühlung der zu entkeimenden Materialoberflächen (Zyklus) zu realisieren, bei dem aufgrund der wiederholten Kondensa­ tionen größere Entkeimungswirksamkeiten erzielt werden als bei einer lediglich einmaligen Aufgabe und Entfernung des Dampfes. Durch die zwischenzeitliche Kondensatentfernung und Kühlung des Materials wird gleichzeitig eine Erwärmung des Inneren des zu entkeimende Materials verhindert, wodurch das Innere des Material geschont wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die wiederholte Kondensation von Dampf während einer Behandlung wird eine wirk­ samere Entkeimung realisiert als bei einer vergleichbaren klassischen, lediglich den thermi­ schen Effekt nutzenden, auch Hochtemperatur-Kurzzeit-Sattdampfentkeimung mit noch so kleiner Haltezeit bei der Behandlungszieltemperatur, weil die zu entkeimenden Mikroorganis­ men durch den wiederholten Vorgang der Kondensation von den Oberflächen abgeschwemmt werden und durch nachfolgende Schritte entweder vom zu entkeimenden Material abgeführt (Kondensatentfernung) oder aufgrund erhöhter Empfindlichkeit nunmehr nicht an Oberflä­ chen befindlicher Keime bei geringeren Temperaturen oder in kürzer Zeit abgetötet werden. Bedarfsweise kann beim erfindungsgemäßen Verfahren in einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung die Einzelzyklen des Verfahrens bestehend jeweils aus Kondensation des Dampfes und Entfernung des Kondensates mit Kühlung des zu entkeimenden Materials so gestaltet werden, daß nach Erreichen der gewünschten maximalen Temperatur und dem maximalen Druck am Ende der jeweiligen Dampfaufgabe keine sogenannte Haltezeit, d. h. kein konstan­ tes Temperatur- und Druckniveau, existiert. Die Kondensatentfernung, vorzugsweise durch Druckabsenkung, wird also sofort angeschlossen.

Durch die erhöhte Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Gesamt-Behand­ lungszeit bei der gewünschten Maximal-Temperatur abgekürzt und materialschädigende Zer­ setzungsreaktionen reduziert werden oder bei gleicher thermischer Belastung eine verbesserte Keimreduzierung erzielt werden, wobei sich eine deutliche Wirksamkeitssteigerung gegen­ über einer klassischen Sattdampfentkeimung mit noch so kleiner Haltezeit bei gleicher Maxi­ mal-Temperatur, die also thermische Effekte zur Entkeimung nutzt, bei mindestens zweimali­ gem Zyklus einstellt. Mit der Zahl der Zyklen steigt die Wirksamkeit. Das erfindungsgemäße Verfahren mit sehr vielen Zyklen und bestimmten Randbedingungen könnte daher auch als Sattdampfverfahren mit oszillierender Dampfzugabe bezeichnet werden. Ein Zwischenspülen im einzelnen Zyklus ist nicht erforderlich.

Das Verfahren läßt sich auf Wunsch zur Bewahrung des Ausgangszustandes des Materialien mit den bekannten Methoden der Hochtemperatur-Kurzzeit-Behandlung, des Prinzips des kleinen relativen Volumens und der Vorvakuum- wie auch der Vakuumtechnik bequem kombinieren. Der Behandlungsraum oder die Behandlungsräume können von außen beheizt werden, damit die Kondensation überwiegend nur an den Oberflächen des zu behandelnden Materials stattfindet, oder mit Ultraschall beschallt werden. Je höher gespannt das bereitge­ stellte, zuzugebende kondensierbare Gas und je höher dessen Temperatur, desto schneller er­ folgt das Einströmen und der Druckaufbau und damit an den zu entkeimenden Oberflächen die Kondensation bei der jeweiligen Kondensationstemperatur, wodurch parallele Zerset­ zungsreaktionen im Material, dessen Oberflächen entkeimt werden sollen, im Sinne einer Materialschonung vermieden werden. Durch deutliches Zwischenkühlen des Behandlungsrau­ mes auf eine beliebige Temperatur, das entweder durch Verdampfungskühlung aufgrund von Druckabsenkung während der Kondensatentfernung oder direkte Zwischenkühlung des Mate­ rials erfolgen kann, ergibt sich aufgrund der höheren Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei gleicher Keimreduktion wie beim klassischen Verfahren eine noch bessere Materialschonung. Das Verfahren läßt sich auch bequem dahingehend ausführen, daß nach der jeweiligen oder nur nach der ersten Zugabe des kondensierbaren Dampfes eine Haltezeit bei der dem Druck entsprechenden Temperatur eingehalten wird, beispielsweise um eine be­ stimmte Keimsorte, und zwar thermisch nichtaktivierte Sporen, zu aktivieren. Weiterhin ist ohne Probleme eine Dampfwiederverwendung realisierbar, indem das entfernte Kondensat wieder aufbereitet wieder als kondensierbares Gas verwendet wird, beispielsweise, um Ver­ luste an ätherischen Ölen bei der Behandlung von Gewürzen oder Arzneipflanzen, die der­ artige Stoffe enthalten, insgesamt zu verringern.

Zur Veranschaulichung der folgenden Beschreibung eines beispielhaften Verfahrens in einer beispielhaften Vorrichtung für beispielhafte Prozeßparameter findet sich in Fig. 1 eine Fließbild-Skizze.

Der erste Schritt bei der Durchführung einer Keimreduzierung des zu entkeimenden Materials in der Beispielvorrichtung ist die Eingabe der Behandlungszeiten in die speicherprogrammier­ bare Steuerung (SPS) zur Festlegung der Öffnungszeiten von Dampf- (V1) und Vakuumventil (V4). Als nächstes wird an einem Druckregler, der sich am Auslaß des Dampferzeugers be­ findet, der notwendige Zieldruck und damit die gewünschte Temperatur im Behandlungsraum (Behandlungskammer oder Entkeimungsbehälter gemäß Fig. 1, der 0,3 l Volumen beinhal­ tet), die am Thermoelement TI02 kontrolliert wird, eingestellt. Der dritte Vorbereitungsschritt beinhaltet das Einbringen des beispielsweise pulverförmigen Materials in den Entkeimungs­ behälter, das sich bei diesem Beispielverfahren und in der Beispielvorrichtung in einem Ge­ webesack zur Verhinderung von Materialverlusten befindet. Zum Öffnen wird die eigentliche Kammer vom Deckel abgedreht. An der Innenseite des Deckels ist die Aufhängung einge­ schraubt, an der das zu behandelnde Gut befestigt wird. Anschließend wird der Behälter wie­ der zusammengesetzt und verschraubt. Das Ventil vor dem Behandlungsraum (V3) wird ge­ schlossen und das Dampfventil (V1) mit Hilfe des dafür vorgesehenen Tasters mehrfach ge­ öffnet. Hierdurch wird die Rohrleitung der Apparatur vorgeheizt und außerdem Vorab-Kon­ densat über das geöffnete Belüftungsventil (V2) entfernt. Durch das Schließen des Ventils vor dem Entkeimungsbehälter (V3) wird vermieden, daß in diesen bereits zu früh Dampf eintritt. Nach dem Starten der Vakuumpumpe wird mit einem Schalter das Vakuumventil geöffnet und gleichzeitig das Belüftungsventil geschlossen, falls erwünscht ist, den Entkeimungsbe­ hälter vorher zu evakuieren. Dann erfolgt wahlweise die Evakuierung des Systems einschließ­ lich des Entkeimungsbehälters, dessen Ventil jetzt geöffnet wird. Durch gleichzeitiges, stoß­ weises Öffnen des Dampfventils kann die verbliebene Luft mit Dampf vermischt und so der Luftanteil minimiert werden.

Nach dem Starten der Meßwerterfassung am Computer (PC) und Betätigen der Start-Taste beginnt die eigentliche Behandlung. Erst jetzt wird der Schalter, der das Öffnen des Vakuum- und Schließen des Belüftungsventils (V2) bewirkt, von Hand zurückgesetzt, damit es nicht zu einem zwischenzeitlichen Öffnen des Belüftungsventils kommt. Nach Ablauf der eingegebe­ nen Zeit schließt das Vakuumventil (V4). Das aus Sicherheitsgründen verzögerte Öffnen des Dampfventil bewirkt das Einströmen des Dampfes in den Entkeimungsbehälter. Während der Behandlungen kann manuell mit Hilfe des Dampfdruckreglers nachgeregelt werden, was ei­ nen sehr konstanten Verlauf der Druck- und Temperaturkurven vor allem während einer ge­ wünschten Haltezeit zum Ergebnis hat. Nach Ablauf der vorgegebenen Behandlungsdauer wird das Dampfventil (V1) wieder geschlossen. Falls eine Ablaufwiederholung zur erfin­ dungsgemäßen wiederholten Kondensation programmiert wurde, startet der Zyklus wieder mit dem Öffnen des Vakuumventils.

Am Ende der Behandlung werden alle Ventile in ihren Grundzustand versetzt. Dies bedeutet, daß das Belüftungsventil offen ist. Da jedoch eine rasche Abkühlung und Trocknung des behandelten Produktes erwünscht ist, muß direkt im Anschluß an die Dampfbehandlung das Belüftungsventil weiter geschlossen bleiben und das Vakuumventil geöffnet werden. Dies geschieht manuell durch Betätigen des entsprechenden Schalters. Nach dem so erfolgten Abkühlen der Probe wird der Entkeimungsbehälter belüftet und geöffnet. Danach wird die Probe entnommen und anschließend mikrobiologisch auf die Keimreduktion hin untersucht.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für einen Druck- bzw. Temperaturverlauf in der Beispielvorrichtung für folgende Bedingungen dargestellt: 3 x.35 s Sattdampfzugabe auf Maximaldruck 1,8 bar und Maximaltemperatur 115°C mit jeweils 33 s Haltezeit bei diesen Bedingungen, dazwischen jeweils.10 s Vakuum.

Es wurden nun wider Erwarten bei der Entkeimung von mit 1 × 10⁸ nicht thermisch aktivier­ ter Sporen von Bacillus subtilis pro g verkeimten Paprikakapulvers gefunden, daß nach der Durchführung von wiederholten Kondensationen von Wasser-Sattdampf mit einer definierten Gesamtbehandlungsdauer inklusive der zwischenzeitlichen Evakuierungsphasen zur zwi­ schenzeitlichen Kondensatentfernung (also mehrfache Zyklen) eine geringere Keimzahl (KBE) pro g festgestellt wurde als bei einer einmaligen Dampfzugabe entsprechend einer einmaligen Kondensation mit der gleichen Gesamtbehandlungsdauer. Beispielergebnisse für das Verfahren in der Beispielvorrichtung bei beispielhaften Prozeßparametern sind in Form einer Tabelle, in der die wesentlichen Beispielprozeßparameter sowie die klassischen Behand­ lungen, bei denen nur einmalige Kondensationen (1 Zyklus) erfolgten, zusammengefaßt (Tab. 1). In der ersten Spalte ist die Haltezeit nach Zugabe und Kondensation von Wasser-Satt­ dampf, sowie die Anzahl der Kondensationen abzulesen. In der zweiten Spalte wird die Ge­ samtdauer des Versuchs angegeben. Damit ist die Zeit gemeint, die vom Öffnen des Dampf­ ventils des ersten Zyklus bis zum Schließen des Dampfventils des letzten Zyklus vergeht, einschließlich der zwischenzeitlichen Druckabsenkungsphasen, hier auf Vakuum. In der dritten Spalte ist die vorgegebene Entkeimungstemperatur angegeben. Bei den beispielhaften Prozeßparametern entspricht der erreichte Maximaldruck im Behandlungsraum dem vorgege­ benen Zieldampfdruck (Vordruck), da eine Haltezeit gewählt war, und besitzt einen Wert gemäß Dampftemperatur entsprechend der Wasser-Dampfdruckkurve.

In weiteren Beispielen wurden natürlich verkeimte Holunderblüten mit Wasser-Sattdampf unter verschiedenen Bedingungen in einer Beispielapparatur behandelt. Entsprechende Bei­ spielergebnisse hierzu sind in Tab. 2 zusammengefaßt. Allerdings war hier keine Haltezeit realisiert, sondern es wurde während des Druckanstieges im Behandlungsraumes in Richtung Zieldampfdruck nach 3 s das bereits gebildete Kondensat wieder durch Abblasen gegen Atmosphäre entfernt (= 1 Zyklus). Auch hier zeigte sich überraschenderweise eine Steigerung der Wirksamkeit des Entkeimungsverfahrens bei Wiederholung der Kondensation gegenüber den erwartenden (= berechneten) Gesamtkeimzahlen, wobei die Wirksamkeitssteigerung mit Anzahl der Zyklen zunimmt. Die berechnete Gesamtkeimzahl wurde jeweils ermittelt, indem aus den Ergebnissen von Versuchen mit einmaliger Dampfaufgabe unter Variation von Halte­ zeit bei entsprechender Sattdampftemperatur und von Sattdampftemperatur selber durch soge­ nannte Arrhenius-Auswertung eine für das System Holunderblüte/natürliche Verkeimung/Wasser- Sattdampf charakteristische Entkeimungs-Aktivierungsenergie E_a und ein Geschwin­ digkeitsfaktor k₀ ermittelt wurde und diese Werte dann herangezogen wurden, um zusammen mit den in der Beispielapparatur jeweils herrschenden und aufgezeichneten, schwingenden Temperaturverläufen, die dazu in kleine Zeitintervalle eingeteilt wurden, eine je nach im Intervall zugrundegelegter Temperatur eine pro Intervall abnehmende Gesamtkeimzahl KBE/g bis hin zum Behandlungsende zu berechnen.

Tabelle 1

Tabelle 2

Claims (25)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Entkeimung und Entwesung von Oberflächen in einem oder mehreren Druck-, Vakuum- oder Normaldruck-Behandlungsräumen mit Hilfe eines konden­ sierbaren Gases dadurch gekennzeichnet, daß es wiederholt mindestens zweimal, also in min­ destens zwei Zyklen, vorzugsweise 6 bis 50 mal, aufgebracht wird und daß das kondensier­ bare Gas nach jeder Kondensation jeweils wieder von den zu behandelnden Oberflächen ent­ fernt wird und daß die zu behandelnden Oberflächen im nächsten Zyklus wieder als Konden­ sationsflächen wirken können.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kondensierbares Gas Sattdampf eingesetzt wird.

3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als kondensierbares Gas Wasser-Sattdampf eingesetzt wird.

4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandeln­ den Oberflächen innere oder äußere Oberflächen von pflanzlichen, tierischen und künstlichen Materialien darstellen.

5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten Kondensation der Behandlung der Behandlungsraum bzw. die Behandlungsräume evakuiert werden.

6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierbare Gas mit gleichem oder höherem Druck und damit gleicher bzw. höherer Temperatur direkt vor dem Behandlungsraum oder den Druckbehandlungsräumen bereitgestellt wird, als es im Behandlungsraum oder den Druckbehandlungsräumen maximal aufweist.

7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Gas durch Druckabsenkung entfernt wird.

8. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabsenkung ausgehend vom jeweils erreichten Druck im Behandlungsraum bzw. in den Druck-Behandlungsräumen größer gleich 1 bar absolut herunter auf den Umgebungs­ druck von ca. 1 bar absolut erfolgt.

9. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabsenkung auf einen Druck unterhalb Umgebungsdruck, vorzugsweise 0,05 bis 0,8 bar absolut, erfolgt.

10. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierbare Gas bei der jeweiligen Zugabe in den oder die Druck-Behandlungsräume jeweils einen Druck über Umgebungsdruck aufweist und zwar ca. 1 bar absolut bis 10 bar absolut, vorzugsweise ca. 1,1 bar absolut bis 6 bar absolut mit jeweils zugehörigen Temperaturen gemäß Dampf­ druckkurve des kondensierbaren Gases.

11. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierbare Gas bei der jeweiligen Zugabe einen Druck bis Umgebungsdruck, vor­ zugsweise 0,7 bis 1 bar absolut, aufweist.

12. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Gas durch Trennung im Schwerkraft- oder Fliehkraftfeld von den zu behandelnden Ober­ flächen entfernt wird.

13. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Gas mit Hilfe sterilgefilterter Druckluft von den zu behandelnden Flächen entfernt wird.

14. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kondensat­ entfernung gemäß der Ansprüche 12 und 13 das zu behandelnde Material zusätzlich gekühlt wird.

15. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemäß An­ sprüchen 7, 12, 13 entfernte kondensierte Gas zur Kondensation in einem späteren Kondensationszyklus verwendet wird.

16. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für Anspruch 1 eine satzweise arbeitende Anlage ist, in der die durchzuführenden Zyklen beste­ hend jeweils aus den Teilschritten der Kondensation und Kondensatentfernung zeitlich nach­ einander im selben Behandlungsraum durchgeführt werden.

17. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung 16 über gesteuerte oder druck- oder temperaturgeregelte Ventile zum Einlaß und zur Entfernung des kondensierbaren bzw. kondensierten Gases verfügt.

18. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine kontinuierlich arbeitende Anlage ist, in der die durchzuführenden Zyklen bestehend jeweils aus den Teilschritten der Kondensation und Kondensatentfernung räumlich und zeit­ lich nacheinander in getrennten Behandlungsräumen, durch die das zu behandelnde Material, also nacheinander durch Druck- und Vakuum- bzw. Normaldruckzonen, transportiert wird, durchgeführt werden.

19. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungs­ raum gemäß Ansprüche 16 und 17 oder die Behandlungsräume gemäß Anspruch 18 über ein im Verhältnis zum zu behandelnden Materialvolumen jeweils ein kleines materialfreies Volumen aufweist bzw. aufweisen.

20. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß Ansprü­ che 16 und 18 näher beschriebene Vorrichtung eine Rotationsapparatur ist, in der das zu behandelnde Material auf einer Kreisbahn nacheinander Bereiche der Kondensation und der Kondensatentfernung usw. durchfährt.

21. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus Schneckenfördersystemen zusammengefügt ist.

22. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbehand­ lung immer mit einer Druckangleichung auf Umgebungsdruck und der Entnahme oder dem Heraustransport des behandelten Materials aus der Vorrichtung abschließt.

23. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatent­ fernung gemäß Ansprüche 7, 12 und 13 im Gegensatz zu Anspruch 6 nach einer defi­ nierten Haltezeit durchgeführt wird.

24. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Behandlungsräume durch Ultraschallgenerators unterstützend mit Ultraschall beschallt werden.

25. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Behandlungsräume von außen beheizt werden.