DE19829359A1

DE19829359A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Sterilisation eines fließfähigen Produktes

Info

Publication number: DE19829359A1
Application number: DE19829359A
Authority: DE
Inventors: Peter Friedrich; Werner Trautwein
Original assignee: SIG Combibloc GmbH and Co KG
Current assignee: SIG Combibloc GmbH and Co KG
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 1999-09-23

Abstract

Dargestellt und beschrieben sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Sterilisation eines fließfähigen Produktes, insbesondere Milchproduktes. Zur Sterilisation thermisch sensibler Produkte mit oder ohne Stückanteil mit einer minimalen chemischen Veränderung und ohne daß die Produkte geschädigt werden oder sich sonst ungünstig verändert, weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: DOLLAR A - indirekte Erwärmung (Vorwärmung )bis zu einer Vorwärmtemperatur von 80 DEG C T¶P¶ 115 DEG C, DOLLAR A - induktive Erwärmung (Sterilisation) auf eine Sterilisationstemperatur von 120 DEG C T¶S¶ 160 DEG C und DOLLAR A - Abkühlung auf Verarbeitungs- bzw. Fülltemperatur. DOLLAR A Auf diese Weise isr es möglich, bei Anlagen mit Leistungen von 10000 l/h das Anlagevolumen des induktiven Erwärmungsbereichs auf 15 bis 150 l zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Sterilisation eines fließfähigen Produktes, insbesondere Milchproduktes, und eine dazu geeignete Vorrichtung.

Es gehört heute zum Stand der Technik, Produkte mit einem pH-Wert < 4,5 direkt oder indirekt mit Temperaturen zwischen 121°C und 150°C zu sterilisieren. Die indirekte Erhitzung ist durch die verschiedensten Gesetzmäßigkeiten limitiert bzw. aus ernährungsphysiologischer Sicht sind Temperaturen < 140°C nicht angezeigt. Dabei weist die Direkterhitzung z. B. von Milchprodukten gegenüber der indirekten Erhitzung erhebliche Qualitätsvorteile auf. So ist es aus der EP 0 617 897 B1 bereits bekannt, daß Milch oder milchhaltige Produkte durch Direktdampfinjektion sehr schnell auf die erforderliche Sterilisationstemperatur erhitzt werden. Entsprechende Sterilisationsverfahren (UHT [ultra high temperature]- Verfahren] sind daher als Sterilisationsverfahren die Regel.

Trotz aller Bemühungen, dieses bekannte Verfahren durch geschickte Temperaturführungen und Verfahrenstechnologien hinsichtlich einer Produktschädigung zu optimieren, ergeben sich dabei die folgenden Nachteile:

- aufgrund physikalisch-chemischer Gesetzmäßigkeiten finden in allen Produkten mehr oder weniger starke chemische Veränderungen statt. Diese sind um so größer, je länger die Einwirkzeit der Erhitzungstemperatur dauert. Aus diesem Grunde dürfen Sterilisationstemperaturen von < 140°C nur sehr kurzzeitig auf beispielsweise Milchprodukte einwirken, damit z. B. der Lactulose-Wert das erlaubte Maß nicht übersteigt. Überdies führen lange Behandlungszeiten bei hohen Temperaturen zu Vitaminschädigungen und zu Bräunungsreaktionen des Produktes.
- Die Direktdampfinjektion/-infusion hat weiterhin den Nachteil, daß die Produkte anschließend unter sterilen Bedingungen homogenisiert und durch Evakuierung die Brüden herausgezogen werden müssen (Flash-Kühlung). Diese Vorgehensweise birgt aseptische Risiken in sich und ist durch geringen Wärmerückgewinn und hohe Materialkosten sehr teuer.
- Schließlich läßt sich die Direktdampfinjektion/ -infusion mit anschließender Flash-Kühlung bei Stücke enthaltenden Produkten nur bedingt einsetzen, da eine Produktzerstörung unvermeidlich ist.

Zu einem sicheren Sterilisieren, d. h. auch zum Abtöten der sog. "hitzeresistenten Sporenbildner" müssen jedoch die vorbeschriebenen Nachteile in Kauf genommen werden, um eine zuverlässige Sterilisation zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Sterilisation eines fließfähigen Produktes anzugeben, daß die Sterilisation thermisch sensibler Produkte mit oder ohne Stückanteil mit einer minimalen chemischen Veränderung erlaubt, ohne daß die Produkte geschädigt werden (anbrennen) oder sich sonst ungünstig verändern.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs genannten und zuvor näher erläuterten Verfahren zu kontinuierlichen Sterilisation eines fließfähigen Produktes durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:

- indirekte Erwärmung (Vorwärmung) bis zu einer Vorwärmtemperatur von 80°C < T_P < 115°C,
- induktive Erwärmung (Sterilisation) auf eine Sterilisationstemperatur von 120°C < T_S < 160°C und
- Abkühlung auf Verarbeitungs- bzw. Fülltemperatur.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sterilisierten Produkte sind überraschenderweise trotz der hohen Sterilisationstemperaturen von bis zu 160°C nahezu nicht geschädigt. Die Produkte brennen weder an, noch führt die FO-Werterhöhung, die zur sicheren Abtötung aller hitzeresistenten Sporenbildner zwingend notwendig ist, zu einer überproportionalen Produktschädigung.

Erfindungsgemäß werden die zu sterilisierenden Produkte in einem Wärmetauscher zunächst auf Temperaturen bis zu max. 115°C aufgeheizt und erst dann mit der Induktiverwärmung behandelt. Hierbei sollte die Aufheizrate bevorzugt nicht höher als 10 K/s sein. Die Kühlung des Produktes kann konventionell regenerativ erfolgen, nach einer weiteren Lehre der Erfindung erfolgt die Abkühlung auf die gewünschte Abfüllqualität bzw. -Viskosität jedoch mittels Injektion eines sterilen Kühlmediums.

Bevorzugt eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Sterilisation von Produkten mit Mindestleitfähigkeiten von 0,05 S/m. Der Wirkungsgrad steigt jedoch mit der Leitfähigkeit an. Bei einer Leitfähigkeit von 0,2 S/m werden bereits Induktionswirkungsgrade von über 50% erreicht.

Ein weiterer Vorteil liegt in dem geringen Anlagevolumen des induktiven Erwärmungsbereiches, daß bei Sterilisationsanlagen mit einer Leistung von 10 000 l/h nicht mehr als 150 l betragen muß. Ein entsprechend geringerer Produktionsverlust bei Produktwechsel oder Reinigungsvorgängen ist die Folge.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zum Vorteil einer geringen Produktschädigung, weil kein Temperaturgradient zwischen Aufheizmedium und Produkt vorhanden ist. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders zur Sterilisation empfindlicher Produkte wie beispielsweise von Milchprodukten oder für höherviskose Produkte und stückhaltige Produkte geeignet. Durch die zuverlässige Vermeidung des Anbrennens kann auf eine sonst notwendige Zwischenreinigung verzichtet werden, so daß die Auslastung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtungen ohne Zeitverlust möglich ist.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Sterilisation eines fließfähigen Produktes, insbesondere Milchproduktes, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Aufheizrate bis zu 10 K/s beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die indirekte Erwärmung (Vorwärmung) einen Proteinstabilisierungsschritt aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die indirekte Erwärmung (Vorwärmung) einen Homogenisierungsschritt aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung mittels Injektion eines sterilen Kühlmediums erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlagevolumen des induktiven Erwärmungsbereiches bei einer Leistung von 10 000 l/h 15 bis 150 l beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlagevolumen des induktiven Erwärmungsbereiches bei einer Leistung von 10 000 l/h 30 bis 50 l beträgt.

8. Verwendung des Verfahrens zur kontinuierlichen Sterilisation eines fließfähigen Produktes nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Sterilisation eines Produktes mit einer Mindestleitfähigkeit von 0,05 S/m.

9. Verwendung des Verfahrens zur kontinuierlichen Sterilisation eines fließfähigen Produktes nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Sterilisation eines Produktes mit einer Leitfähigkeit von 0,2 S/m.