DE2027049A1

DE2027049A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Raucheraerosols

Info

Publication number: DE2027049A1
Application number: DE19702027049
Authority: DE
Inventors: Hoff johan Eduard West Lafayette Baker Harvey OrIand Fort Wayne (V St A )
Original assignee: Peter Ecknch & Sons Ine , Fort Wayne Ind (VStA)
Priority date: 1969-06-02
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1309816A; NL7007952A; CA920872A; US3615729A; AU1550170A

Description

Patentanwälte
Dipl. Ing. F. WeickmcT.n,
Dipl. mg. H.lfceicKir_sEn.. ί?·_Ρ1. Pbys- Dr. K. Flncke

Dipl. Ing. ί^:· A. Weickntnn, Dip». Chem. B. Huber
8 München 27, Möhlstr. 22

Soh/Sl USSH 829.2Bi

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Peter Eckrich and Sons, Ltd., Port Wayne,Indiana /USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines

Räucheraerosols

Seit vielen Jahrhunderten wird der Geschmack von verschiedenen Hahrungsprodukten durch Eäuchern dieser Produkte verbessert. Dieses Eäuchern besteht im allgemeinen darin, das Nahrungsprodukt, wie beispielsweise Käse, Fisch oder Fleisch sowie Produkte, die aus diesen Materialien hergestellt werden, der Einwirkung sines dichten Räucheraerosols zu unterziehen, das im allgemeinen durch Oxydation von Hartholz erhalten worden ist. · ■

In denjenigen Industriezweigen, in denen Rauch dazu verwendet wird, verschiedene Produkte mit einem Geschmack zu versehen, werden groose Eaucherzeugungsvorrichtimgen zum

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Erhitzen von Sägemehl verwendet. Dieses Sägemehl v/ird im allgemeinen aus ziemlich klein zerteilten Holzstücken aus Hartholzbäumen hergestellt. Das Sägemehl wird beim Erhitzen oft bis zu dem Glühpunkt erhitzt, wobei jedoch normalerweise eine offene Verbrennung unerwünscht ist.

Der erhaltene Rauch wird anschliessend aus dem Generator einer Räucherkammer zugeführt, in welcher sich das Produkt befindet, das der rauchigen Atmosphäre während einer bestimmten Zeit- ■ spanne ausgesetzt wird.

Ein derartiger·Rauch besteht im allgemeinen aus drei verschiedenen Materialtypen« Zunächst besteht er aus Flugasche, deren Teilchen relativ gross sind und annähernd die Grosse der Sägemehl teilchen erreichen^ welche in zerstörender Weise destilliert werden. Die Plugasche ist normalerweise reiner Kohlenstoff zusammen mit einem Rückstands, der in dem Holz enthalten ist und nicht in dem Raucherzeuger destilliert oder verbrennt» Natürlich sollte die Ablagerung von Flugasche auf den zu räuchernden Produkten vermieden werden«, Man muss daher einige Schritte unternehmen^ um Flugasche aus dem Rauch zu entfernen, der einer Räucherkammer zugeführt wird«, In typischer Weise geschieht dies mittels einer Falle, durcit welche der Rauch mit einer relativ geringen Geschwindigkeit wandert. Dabei wird der Flugasche Gelegenheit gegeben^ sich, abzusetzen. Ferner kann man auf ein grosses Zyklon zurückgreifen, durch welches der Rauch mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit strömt. Die Geschwindigkeit reicht gerade dazu a 12s ^ dass sich die Flugasche aus dem Rauchstrom abscheidet,,

Ein zweiter Teil des Rauchs ist die sichtbare sogenannte "Einselteilchenbase", die aus relativ kleinen Teilchen mit kolloidaler Grosse besteht» Diese Teilchen setzen sich im

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allgemeinen aus den höher siedenden Bestandteilen des Rauchs zusammen, welche in üblicher VJeise als "Teere" bekannt sind.

Der dritte Rauohbestandteil ist die Dampfphase des Rauchs. Bei dieser Phase handelt es sich um einen echten Dampf im ' Gegensatz zu dem Kolloid. Es wurde gefunden, dass diese Phase hauptsächlich die aromatischen Geschinacksbestandteile enthält, Vielehe auf das Produkt aufgebracht v/erden sollen, um dem Produkt einen charakteristischen Räuchergeschmack zu verleihen,

Die Einzelteilchenphase oder die Teere des Rauchs besitzen einen relativ hohen Gehalt an carcinogenen Bestandteilen. Eine typische-carcinogene Verbindung, die man hauptsächlich in der Einzelteilchenphase vorfindet, besteht aus 3,4-Benzpyren. Wie ~.1j bekannt, 'kann ein carcinogenes-Material, falls es in ausreichend hohen Mengen vorliegt, Krebs verursachen. Ausserdem liegen Anzeichen vor, dass auch geringe Mengen an caroinogenen Materialien nach einer längeren Zeitspanne eine Krebsbiidung zur Folge haben können.

Die Erfindung betrifft hauptsächlich die Entfernung von carcinogenen Materialien aus einem Rauch, der auf Nahrungsmittel- ' ' ■ μ produkte aufgebracht wird, ohne dass dabei der charakteristische Rauchergeschmack verloren geht oder verändert wird.

Durch die Erfindung werden noch weitere Probleme gelöst, die mit dem Räuchern von Uahrungsprodukten verbunden sind. Erwähnt seien beispielsweise die Aufrechterhaltung von sanitären Be- 'JJ dingungen sowie die Feuergefahren, die bei einem Räucherverfahren gegeben sind.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Räucherverfahrens kann Rauch dux-ch zerstörende Destillation von Hartholz, bei-

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spielsweise durch Destillation von Sägemehl, nach irgendeiner geeigneten Methode erzeugt werden. Der auf diese Weise erzeugte Rauch wird anschließend einem !Zyklon mit einer solche» Gro'sse augeführt, die dazu ausreicht, dass die Rauohgesehwiijdigkeit derartig hoch ist, dass nicht nur Flugasche, so wie dies bisher der Pail war, abgeschieden wird, sondern auch ein erheblicher Teil der Einzelteilehenphase des Bauchs, welche die Hauptmenge der eareinogenen Bestandteile enthält, ausgefällt wird,

Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung kann anschließend der Rauch aus dem Zyklon, der sich noch in strömendem Zustand befindet und hauptsächlich aus' der Dampfphase besteht, in

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eine Räucherkammer zum Räuchern des Produktes in irgendeiner ! geeigneten Weise eingeleitet werden.

Eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, den ©tr©'* menden Rauch aus dem Zyklon einem Kühler zuzuführen, in welchem der Rauch zu einer flüssigen form kondensiert wird,"Der^f flüssige kondensierte Rauch kann dann auf ein Produkt aufgebracht werden, und zwar durch Eintauchen des Produkts, duicch'■ Besprühen des Produkts oder durch Vermischen des flüssigen Rauchs mit dem Material, aus welchem das Produkt hergestellt wird.

Wahlweise kann der flüssige Rauch anschliesaend regeneriert werden, und zwar durch Dispergieren des Rauches, worauf der Rauch in eine Räucherkammer zum Räuchern eines Produktes ©in« geleitet werden kann.

Erfolgt die Dispergierung des. Raucherzeugungsverfahrens in einer erhitzten Zone, dann kann der Gehalt an caroinogenen Bestandteilen weiter herabgesetzt werden, und zwar offen-

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sichtlich infolge einer "Crackwirkung" der Wärme auf das earcinogene Material, das noch in dem Rauch vorhanden ist.

Gemäss einer weiteren Alternative kann die Zy kl on "behandlung des ursprünglich erzeugten Rauchs weggelassen werden. In diesem Falle wird der Rauch direkt dem Kühler augeleitet.

Verschiedene Vorteile zusätzlich zu der Entfernung von carcinogenen Materialien werden bei der Durchführung des vorstehend geschilderten Verfahrens, bei welchem der ursprünglich erzeugte " Rauch kondensiert wird, erzielt. Beispielsweise kann der Rauch in einer flüssigen Form in einfacher Weise gelagert und/oder zu einer entfernten Stelle transportiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass 'das ursprüngliche Raucherzeugungsverfahren an einer Stelle durchgeführt werden kann, die speziell für diesen Zweck geeignet ist, an welcher jedoch keine Nahrungsmittel-Verarbeitung möglich ist. Anschliessend kann der Rauch der Nahrungsmittelverarbeitungsanlage zur Regenerierung und Aufbringung auf das geweilige Produkt zugeschickt werden. Dies hat zur Folge, dass sanitäre Bedingungen und/oder eine Unterdrückung von Feuergefahren aufgrund der Raucherzeugungsanlage in einer Nahrungsmittelverarbeitungsanlage möglich sind.. ■ . ~ ^

Wird das erfindungsgemasse Verfahren unter Anwendung einer Regeni-jrung durchgeführt,, dann ist eine schärfere Kontrolle des Rauch -ras möglich als dies bisher der Fall war. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Rauchmenge sowie die Bedingungen, unter welchen der Rauch erzeugt wird, besser gesteuert werden kann als dies bei einer Verwendung einer Standard-Rauche rzeugungs an lage der Fall ist. Darüber hinaus ist die Zusammensetzung des flüssigen Rauchs, der zur Regenerierung verwendet wird, einheitlicher.

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Me Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. .",■..-.,-

Figur 1 ist ein ■ Fliessbild, welches die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eingehaltenen Schritte wiedergibt.

Figur 2 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine. Raueherzeugungsanlage, die zur Durchführung der in Figur 1; gezeigten Methode verwendet werden kann. ■ ' ------

Bei der Durchführung einer erfindungsgemässen Erzeugung eines Raucheraerosois wird die erste Stufe in einem Raucherzeuger -·1Ο· durchgeführt. Die Stufe der Raucherzeugung kann in bekannter^-^ Weise durchgeführt werden. Sie besteht im allgemeinen in eiiiöäC zerstörenden Destillation von Hartholz, das normalerweise in - — Form von Sagemehl vorliegt. Natürlich können auch andere Hölzer als Hartholz verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie dem Endprodukt den gewünschten Räuchergeschmack verleihen.

Beispielsweise kann der Rauch durch ein sogenanntes "Hartholz"-3 Sägemehl erzeugt werden, das in einem im Handel erhältlichen Cartridge Pak-Rauchgenerator, Modell Nr. 17, verwendet wird. Dieser Raucherzeuger besteht aus drei erhitzten Platten, auf welchen das Sägemehl nacheinanderfolgend erhitzt wird. In dem im Handel erhältlichen Kartridge Pak-Generator wird nur die !Temperatur der dritten und letzten Platte kontrolliert. Um jedoch in den Vorteil der erfindungsgemäss möglichen Reproduzierbarkeit zu gelangen, kann es zweckraässig sein„ einen derartigen Moderator in der Weise zu modifizieren, dass die Temperatur einer ;jeden der drei Platten gesteuert, wird, so dass gewährleistet ist, dass ein gleichmässiges Räucheraerosol erzeugt wird. Normalerweise ist eine Plattentemperatür, von etwa 399⁰G (75O⁰F) auf allen drei Platten für die erfindungsgeraässen Zwecke ge-

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eignet, Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Plattentemperaturen auch schwanken können.

Der durch den Rauchgenerator erzeugte Rauch kann anschliessend durch ein Zyklon 12 geführt werden, um eine Entfernung von Flugasche zu bewirken, die in dem Rauch enthalten ist. Ferner können carcinogene Stoffe enthaltende Teere, die in der Einzelteilchenphase des Rauchs vorhanden sind, abgetrennt werden. Die obere Grenze der Temperatur, bei welcher das durch i die Raucherzeugung erzeugte RaijQhaerosol dem Zyklon 12 zugeführt wird, hängt etwas von der Entfernung der jeweiligen carcinogen©» Verbindungen ab, Die untere Grenze muss Jedoch-lediglich, derartig hoch sein, dass eine merkliche Kondensation in dem Leitungssystem verhindert wird. Eine Temperatur von wenigstens 82⁰O (18O⁰F) reicht normalerweise dazu aus, eine unerwünschte Kondensation zu verhindern,

Zur Bewirkung einer merklichen Entfernung von oareinogenen Bestandteilen sollte die Temperatur des Rauchs bei der Einführung in das Zyklon vorzugsweise nicht höher als ungefähr H9°0 (500⁰F) sein, Die Bedeutung dieses Werts wird dann er- Jl !Sichtlich, wenn »an berücksichtigt, dass die Stufe der Behänd- ™ lung in dem Zyklon einen Teil der Einzelteilchenphase des Bauchs entfernt, Ausserdesn hängt der Prozentsatz des gesamten Rauchs, der in der Einzelteilchenphase zu einem gegebenen 2©itpunkt erzeugt wird, von der Rauchtemperatur ab. Bei höheren Temperaturen werden viele der unerwünschten höher siedenden Teere verdampft und werden damit ein Teil der gasförmigen PhäS© des Rauchs. Natürlich kann das Zyklon keine Gastrennung toewi^ken. Je höher die Temperatur des Rauchs ist, weleher der Behandlung in dem Zyklon unterzogen wird, desto weniger carcinogene Materialien werden entfernt.

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Die geeignetsten Temperatüren zur Optimierung der Entfernung des Gehalts an carcinogenen Bestandteilen sowie zur Ausochliessung einer merklichen Kondensation des Rauchs innerhalb der Leitungen liegen in der GrossenOrdnung von 104 - 11O⁰G (220 bis 23OfP), und zwar bezogen auf den in das Zyklon eintretenden Rauch.

Andere Faktoren üben ebenfalls eine Wirkung auf die Abtrennung der Einzelteilchenphase bei der Zyklonbehandlung aus. Beispielsweise hat die Konzentration des Rauchs eine Wirkung auf die Menge an sich zusammenballenden diskreten Teilchen und damit auf die Teilchengrösse. Je grosser in einem Zyklon die Teilchengrösse,. ist, desto grosser ist natürlich auch der Abtrennungswirkungsgrad. .

In ähnlicher Weise übt die Fliessgeschwindigkeit des Rauchs eine Wirkung auf die Abtrennung aus. Die Fliessgeschwindigkeit muss derartig hoch sein, und zwar in Bezug auf die Geometrie des Zyklons, dass die Geschwindigkeit des Rauchstroms, der in das Zyklon eingeführt wird, dazu ausreicht, dass sich die !Teilchen mit kolloidaler Grosse in der Einzelteilchenphase abscheiden. Dies steht im Gegensatz zu den bisher bekannten Systemen, in welchen Zyklone dazu verwendet wurden, Flugasche abzutrennen, ohne dabei die Einzelteilehenphase des Rauches abzuscheiden.

Natürlich hat die Zyklongrösse eine Wirkung auf die Trennung. Verwendet man relativ grosse Zyklone, beispielsweise diejenigen Zyklone, die bisher zur Abtrennung von flugasche einge setzt worden sind, dann reichen die in einem Zyklon erzielten Geschwindigkeiten nicht dazu aus, eine Abtrennung der Einzel teil chenphase des Rauchs von der gasförmigen Phase in einem merklichen Ausmaß zu bewirken, und zwar trotz der vorstehend ]|

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geschilderten Paktoren. Saher sollte das Zyklon extrem klein sein, so dass in ihm hohe Geschwindigkeiten erzielt werden können. Ein Beispiel für ein geeignetes Zyklon, das. zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden kann, ist ein sogenanntes "4 inch-Zyklon", das im Handel von der Dustex Corp. erhältlich ist. Dieses Zyklon lässt sich mit Erfolg verwenden, $ ohne dass dabei der Konzentration sowie· der Fixeasgeschwindigkeit, die extrem schwierig zu bestimmen sind, besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muss. , |

Die folgenden Beispiele erläutee?n die Behandlungsstufe in dem Zyklon. .

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Beispiel 1 - '

Rauch wird in einem Standard-Kartridge Pak Modell 17-Generatpr erzeugt, der mit 2,75 Upm betrieben wird. Dieser Generator weist an seinem Auslass einen iUeertopf oder eine Teerfalle mit einer Standardöffnung auf, so dass der erzeugte Rauch mit Luft vermischt wird. Die Mischung aus Rauch und luft wird anschlieasend durch ein 63 mm (2 1/2-inch)-Leitungssystem einem 102 mm (4 inches)-Zyklon zugeführt, das sich in einer Entfer- ( nung von ungefähr 3 m befindet. Dar Druckabfall längs des Zyklons liegt zwischen 25 und 31 mm Wasser (1,0 - 1,25 inches). Die Rauchtemperatur in dem Zyklon liegt zwischen 82 und 93⁰O (180 und 200⁰I¹). Die austretende gasförmige Phase des Rauchs ]j wird dann zusammen mit dem Teil der Einzelteilchenphase, in der nicht abgetrennt worden ist,· kondensiert und auf den Gehalt an carcinogenen Bestandteilen analysiert. Vergleicht man den erhaltenen Wert mit einem Wert des Rauches, der unter ähnlichen Bedingungen erzeugt worden ist, wobei jedoch dieser Rauch nicht durch das angegebene Zyklon geschickt worden ist, dann sieht man, dass 70 $> des carcinogenen Materials, bezogen

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auf das Vorliegen von 3,4-Benzpyren, entfernt worden sind.

Beispiel 2

Unter Verwendung von drei modifizierten Kartridge Pak Modell 17-Generatoren wird Rauch erzeugt. In diesen Generatoren werden alle drei Platten auf eine Temperatur von 599⁰C (75O⁰P) eingestellt. Alle drei Generatoren werden bei 2,5 Upm ·] betrieben. Die erhaltenen drei Ströme v/erden vereinigt und direkt einem 102 mm (4 inches)-Zyklon zugeführt, das sich in einer Entfernung von 6 m (20 Fuss) befindet. Das Leitungssystem besitzt einen Durchmesser von 63 mm (2 1/2 inches). Es wird keine Luft zugeführt. Die !Temperatur des Rauchs beträgt in der Teerfälle, die den Generatoren am nächsten ist, 177 - 26O⁰O (350 - 500⁰P)₀ Der Druckabfall längs des Zyklons "³ beträgt 12 - 19 mm (0,5 - 0,75 inches) V/asser. Der Rauch tritt bei einer Temperatur zwischen 82 und 11O°C (180 - 23O⁰F) aus. Auch in diesem Falle werden 70 $> der carcinogenen Bestandteile, gemessen auf der gleichen Basis, entfernt.

Der Ausfluss aus dem Zyklon, der aus der gasförmigen Phase des Rauchs mit oder ohne eingeschlossener Luft und einer kleinen Menge der Einzelteilchenphase des Rauchs besteht, kann anschliebsend direkt einer Räucherkammer zum Räuchern des Produktes zugeführt oder, gemäss der bevorzugten Ausführungsfort:, als Zufuhrmaterial zur Durchführung der Kondensationsstufe, die nachstehend noch näher erläutert werden wird» verwendet werden.

Der aus dem Zyklon 12 austretende Rauch, der hauptsächlich aus dar gasförmigen Phase des Rauchs mit oder ohne eingeschlossener Luft besteht, kattn aaschliessend einem Vielstufenkühlor 14 zugeführt werden, Gemäss einer AusfUhrungsform der Erfindung v/erden drei Kühler verwendet, wobei der erste mit

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Viasser auf eine Temperatur von ungefähr 4⁰C (40⁰P), der zweite mit Ammoniak auf eine noch tiefere Temperatur und der dritte mit Ammoniak auf eine Temperatur von ungefähr -9 "bis -6⁰C (15 - 2O°P) abgekühlt wird. Natürlich kann "man auch einen einzigen Kühler verwenden. Bezüglich der Art der Kühlung oder der Anzahl der Kühlstufen bestehen keinerlei kritische Merkmale. Es ist jedoch im allgemeinen zweckmässig, ein Vielstufensystem zu verwenden, da die Bestandteile des Rauchs, der in das Kühlsystem einfliesst, verschiedene Kondensierungstemperatüren aufweisen. j Die Möglichkeit, dass.diejenigen Bestandteile, die bei einer relativ höheren Temperatur kondensieren, nicht in die flüssige Γ| Phase, sondern in die feste Phase überführt werden und damit das Kondensations.syatem verstopfen, wird dadurch vermieden. Durch die Anwendung vieler Stufen können verflüssigte Rauchfraktionen von jeder Stufe bei einer Temperatur oberhalb der Temperatur entnommen werden, bei welcher sie aufhören wurden zu fliessen, so dass ein Verstopfen vermieden werden kann/

Es ist ferner zwe cianäss ig, wenn die Temperatur der Endstufe des Kühlers, wie vorstehend erwähnt, zwischen -9 und -6°C (15 und 2O°P) liegt, und zwar deshalb, da eine derartige Temperatur eine Kondensation von 90 - 95 1° des Rauchaerosols bewirkt. V/erden ™ mehrere Stufen angewendet, dann können die Auslass-Ströme zur Gewinnung einer flüssigen Rauchzubereitung vereinigt werden, die ¹J praktisch identisch mit dem ursprünglichen Rauch ist, mit der Ausnahme, dass natürlich der Gehalt an carcinogenen Materialien geringer ist. Je nach dem Geschmack, der einem Produkt verliehen werden soll, brauchen jedoch die verschiedenen Fraktionen nicht kombiniert werden, sondern können getrennt verwendet werden. Beispielsweise hat bei der Behandlung eines zerkleinerten Fleisch- % Produktes die Verwendung der Fraktion, die bei einer Hochtemperaturstufe erhalten worden ist, einen Geschmack zur Folge, der am besten als "süsser" Geschmack bezeichnet werden kann,

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während "beim Abfallen der Temperatur auf die tiefste Temperatur der Geschmack des zerkleinerten Pleischproduktes, das unter Verwendung einer solchen Fraktion behandelt worden ist, allmählich von "süss" nach "phenolisch" übergeht.

Die Rauchfraktionen, die aus dem Kühler austreten, können in getrennter oder in erneut kombinierter Form als Zufuhrmaterial zu der Stufe der Rauchregenerierung, auf die nachstehend noch näher eingegangen werden wird, verwendet werden. Wahlweise könne die Ströme entweder getrennt oder zusammen dazu verwendet v/erden, dem Produkt ainen Geschmack zu verleihen, ^Ί und zwar durch Aufbringung in flüssiger Form auf das Produkt. Beispielsweise^ kann das Produkt in den flüssigen Rauch eingetaucht werden. Der flüssige Rauch kann ferner aufgesprüht werden oder mit den Bestandteilen zur Herstellung des Produktes vermischt werden. Palis ein Eintauchen und Besprühen erfolgt, kann es zweckmässig sein, den flüssigen Rauch gegebenenfalls zur Erzielung des gewünschten Geschmackes zu verdünnen.

Der flüssige Rauch, der aus dem Kühlersystem erhalten wird, kann in der Weise regeneriert werden, dass er mittels eines Rauchregenerators 18 dispergiert wird. Die Dispergierung kann nach einer Vielzahl von mechanischen Methoden durchgeführt wer den. Nachdem der Rauch einmal dispergiert ist, liegt ein Räucheraerosol vor, das sich zum Räuchern eines Produktes eignet. .

Eine weitere Herabsetzung des Gehaltes an carcinogenen Be standteilen, gemessen in Bezug auf das Vorliegen von 3,4-Benz pyren, lässt sich während der Rauchregenerierungsstufe bewirken, falls die Dispergierung in einer erhitzten Zone stattfindet» Das folgende Beispiel erläutert die Reduktion.

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Beispiel 3

Ein kondensierter flüssiger Rauch, wird derartig "dotiert", dass er zur Erleichterurng der Analyse eine Konzentration an 3,4-Benzypren von ungefähr 1,05 ppm aufweist. Der flüssige Rauch wird mechanisch in einer Zone "bei einer Temperatur von -J ungefähr 2O4°C (40O⁰I) verdampft. Das erhaltene Rauchaerosol wird anschliessend kondensiert und auf 3,4-Benzpyren analysiert. Dabei stellt man fest, dass das Benzpyren in einer Menge von "^! 0,08 ppm vorliegt. · ■ . ■ ™

Beispiel 4

Die in dem vorstehenden Beispiel beschriebenen Methoden werden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die !Temperatürζone, in welcher die Dispergierung stattfindet, auf einer Temperatur von 316°C (600⁰P) gehalten wird. Das erhaltene Rauchaerosol besitzt eine Konzentration an 3|4-Benzpyren von 0,06 ppm.

Beispiel 5

Die in Beispiel 3 beschriebene Methode wird erneut wiederholt, ··■ mit der Ausnahme, dass eine Zone mit einer Temperatur von ' 371°0 (700⁰P) verwendet wird. Das erhaltene Rauchaerosol weist eine 3,4-Benzypren-Konzentration von weniger als 0,01 ppm auf.

Beispiel 6

Die in Beispiel 3 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, .mit der Ausnahme, dass eine Zone verwendet wird, in der die Temperatur 427°0 (800⁰F) beträgt. Das erhaltene Rauchaerosol weist eine 3,4-Benzpyren-Eonzentration von ungefähr 0,01 ppm auf.

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Beispiel 7

Die in Beispiel 3 beschriebene Arbeitsweise wird erneut wiederholt, wobei eine Zone mit einer Temperatur von 44O°C (825⁰I¹) verwendet wird. Das erhaltene Rauohaerosol v/eist •eine 3,4~Benzypren-Konzentration von ungefähr 0,02 ppm auf.

" Beispiel 8

Ein flüssiges Rauchkondensat wird auf einen 3,4-Benzypren-Gehalt von 0,54 ppm "dotiert" und in einer Zone regeneriert, die auf eine Temperatur von loVc (225⁰I¹) erhitzt worden ist. Das erhaltene Rauchaerosol wird kondensiert und auf den Gehalt an 3,4-Benzpyren analysiert. Die Analyse zeigt, dass durch das Regenerierungsverfahren 56 fa des 3,4-Benzyprens zerstört v/erden.

Beispiel-9

Ein kondensierter, in einem Zyklon behandelter flüssiger Rauch, der 33,0 Teile pro Billion (ppb) 3,4-Benzypren enthält, wird durch Versprühen auf eine Platte, die auf einer Temperatur von 399⁰C (750⁰P) gehalten wird, regeneriert. Nach der Regenerierung wird das Rauchaerosol kondensiert. Die Analyse zeigt, dass es 1,67 ppb 3,4-Benzypren enthält.

Beispiel 10

Ein kondensierter, mittels eines Zyklon behandelter Rauch, d«r 33,5 ppb 3,4-Benzypren enthält, wird durch Aufsprühen auf eine Platte regeneriert, die auf eine Temperatur von 399⁰G (75O⁰P) erhitzt wird. Nach der Kondensierung enthält der regenerierte Rauch 0,74 ppb 3,4-Benzypren„

Wird das Regenerieren unter Einhaltung von Zonentemperaturen

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von 454°C (850⁰I') und darüber versucht, dann verbrennt der flüssige Rauch unter Feuer, Bei einer Temperatur in der Grössenordnung von 482⁰G (90O⁰I¹) erfolgt die Dispergierung in Form einer Explosion,

Der Mechanismus, nach welchem die 3,4-Benzypren-Konzentration durch Dispergieren in einer erhitzten Zone vermindert wird, ' ist noch nicht aufgeklärt. Man nimmt jedoch an, dass in "bestimmten Ausmaß ein thermisches Cracken stattfindet. Dies bedeutet, dass carcinogene Verbindxrngen, wie beispielsweise 3,4~Benzpyren, zu Verbindungen mit geringerem Molekulargewicht, die nicht menr als carcinogene Verbindungen bezeichnet werden können, abgebaut werden.

Ytenn auch noch nicht erläutert werden kann, warum das Rauchaerosol bei Temperaturen von 454⁰C (85O⁰F) oder darüber nicht erzeugt werden" kann, so kann dennoch die Tatsache, dass derartige Regenerierungsversuche eine Verbrennung zur Folge haben und eine leichte Verbesserung der 3,4-Benzypren-Konzentration bei Zonentemperaturen von ungefähr 371⁰C (700⁰F) erzielt wird, vermuten lassen, dass eine Bildung von 3,4-Benzpyren bei Temperaturen von mehr als 454°C (850°F) begünstigt \ wird, und zwar infolge einer Verbrennung des flüssigen Rauchs.

Geeignete Methoden zur Regenerierung von Rauch durch Dispergieren des Rauchs in einer erhitzten Zone werden nachstehend j näher erläutert. .

Der regenerierte Rauch mit einem niedrigen Gehalt an carcinogenen Bestandteilen kann anschliessend einer Räucherkammer zum Räuchern von Produkten nach irgendeiner geeigneten Methode zugeführt werden.

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Beispiel 11

Verschiedene in einem Zyklon behandelte kondensierte flüssige Rauchzubereitungen mit einem durchschnittlichen 3,4-Benz- L pyren-Gehalt von 32,9 ppb v/erden in der in den Beispielen 9 und '10 beschriebenen allgemeinen Weise regeneriert und in einer üblichen Räucherkammer in üblicher Weise auf Rindfleischstücke aufgebracht. Die erhaltenen geräucherten Rindfleischstücke werden zur Bestimmung der Menge des aufgebrachten 3,4-Benzpyren analysiert, wobei man sich einer Analysemethode bedient, die eine Erf&ssungsgrenze für 3,4-Benzypren von 0,37 ppb ermöglicht. Es ist kein 3,4-Benzpyren auf den Stücken festzustellen, woraus hervorgeht, dass die Menge unterhalb 0,37 ppb liegt.

Eine Form einer Raucherzeugungsvorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden kann, wird durch die Figur 2 erläutert. Diese Vorrichtung wird mit der Bezugszahl 30 gekennzeichnet. Der Raucherzeuger 30 besteht aus einer Grundplatte 32, die eine zentrale Öffnung an der Stelle 34 aufweist, welche einen Luft- oder Inertgas-Einlass 36 aufnimmt.

Die Grundplatte 32 trägt einen rechtwinkligen Gehäuseab-3chnitt 38, dessen oberes Ende in einen pyramidenartigen Abschnitt 40 übergeht. Der Pyramidenabschnitt 40 endet sei- EI nerseits in einem quadratisch bis runden Übergangsabschnitt 42, dessen oberes Ende mit einem T-Stück 44 verbunden ist. Ein Ende dieses T-Stücks ist mittels einer Platte 46 verschlossen,, so dass das T-Stück 44 als Knierohr wirkt.

Die Platte 46 weist eine Öffnung 48 auf, durch welche sich ein längeres Rohr 50 erstreckt. Eine Manschette 52 ist mit

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der oberen Oberfläche der Platte 46 verschweisst. Sie weist eine zentrale Öffnung 54 auf, die mit der Öffnung 48 zur Aufnahme des Rohrs 50·fluchtet. Ein Satz von Schrauben 56 arbeitet mit der Manschette 52 und der Öffnung 54 in der Weise zusam- ] men, dass die vertikale Position des Rohrs 50 gegebenenfalls einjustiert werden kann.

Ungefähr, an der Stelle, an welcher der Pyramidenabschnitt 40 in den quadratischen bis runden Übergangsabschnitt 42 über- ] geht, befindet, sich ein Mantel 58, v/elcher das Rohr 50 umgibt. ä Abstandsstücke 60, die mit der inneren Wand des quadratischen bis runden Übergangsabschnitte3 42 verbunden sind, halten den f| Mantel 58 in einer zentralen Position.

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An dem unteren Eiide des Rohres 50 befindet sich ein üblicher Sprühkopf 62, welcher in der durch die gestrichelten Linien angegebenen Weise sprüht. J '_. ;■

Die Sprühung 64 befindet sich innerhalb einer erhitzten Zone, welche durch einen Metallkasten 66 begrenzt wird. Der Metallkasten 66 besteht aus vier Seitenplatten 68 (von denen nur drei gezeigt Bind) und einer Bodenplatte 70. Elektrische . ^ Streifenerhitzer 72 befinden sich in Eontakt mit den äussersten Seiten der"Platten 68 und 70 und werden durch Befestigungs- ]L platten 74 gehalten, die an den Platten 68 und 72 angebracht sind, und· zwar mittels mit Gewinden versehener Elemente 76, die an die Platten 68 und 72 angeschweisst sind, sowie mittels Befestigungsmuttern 78. .·'■"·

Der Kasten 66 ruht auf Stützen 80. Die Strejxenerhitzter 72 ■befinden sich oberhalb der Grundplatte 32. Entsprechende Befestigungseinriclitungen 82 dienen dazu, die Stützen mit der Grundplatte 32 zu "befestigen, und zwar in einer solchen Weise, dass der Kasten 66 innerhalb des rechtwinkligen Gehäuseteiles 38 zentriert ist,

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Ein Temperaturfühler 84 kann mittels einer nicht gezeigten Einrichtung innerhalb der durch den Kasten 66 begrenzten Zone befestigt sein. Durch irgendeine übliche Steuerungsschaltung kann der Temperaturfühler 84 dazu verwendet v/erden, das Fliessen von elektrischem Strom zu dem Streifenerhitzer 72 zu steuern, ' '] um eine Steuerung der Temperatur innerhalb der durch den Kasten 66 begrenzten Zone .zu ermöglichen.

Das Rohr 50 stellt eine Leitung für die Zufuhr von flüssigem Rauch zu dem Sprühkopf 52 dar, so dass dieser flüssige Rauch durch die Erhitzungszone, welch© durch den Kasten 66 begrenzt ist, versprüht werden kann. Eine Steuerung des Fliessens des J flüssigen Rauchs kann in der Weise erfolgen, dass eine Pumpe zur Aufrechterhaltung eines konstantem Drucks 90 verwendet wird«, Bei dieser Pumpe kann es sich um eine mechanische Pumpe oder um eine Fluidpumpe handeln₄ Diese Pumpe steht in Verbindung mit einem Vorratsbehälter 92₉ welcher den flüssigen Rauch enthält» Eine Leitung 94 steht in Verbindung mit dem Rohr 50, dem JPlüssigkeitsvorratsbehälter 92 und der Pumpe 90. Zur Steuerung des Stromes aus flüssigem Rauch kann ein Zumessventil 96 und ein Druckanzeiger 98 vorgesehen sein«, Die Geschwindigkeit des zu dem Sprühkopf 62 fliessenden Rauchs kann |J dann durch eine geeignete Einstellung des Zumessventils 96 sowie mittels des Druckanzeigers 98 gesteuert werden. Der Druckanzeiger 98 zeigt den Druckabfall längs des Zumessventils 96 j und gibt damit einen Hinweis auf die Fliessgeschwindigkeit.

Während des Betriebs wird der Rauchgenerator mittels des Streifenerhitaers 72 vorerhitzt, so dass die Platten 68 und 7Q„ welche die erhitzte -Zone begrenzen₉ auf- eine gewünschte Temperatur erhitzt werden. Nachdem die gewünschte Temperatur erhitzten Zone erreicht worden ist_p. teas das Sprühsystem in

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der erhitzten Zone verteilt und verdampft» Luft oder ein Inertgas wird in den Rauchgenerator durch die Leitung 36 unterhalb der Platte 70 sowie längs der Seiten der Platten 68 und in Aufwärts- und in Aussenrichtung zu dem offenen Ende des T-Stücks 44 strömen gelassen. Von dem offenen Ende kann die Luft oder das Inertgas in eine Räucherkammer zum Räuchern von Produkten geleitet'werden. Bei einer derartigen Betriebsweise ist es zweckmäsoig, wenn die Fliessgeschwindigkeit des flüssigen Rauches, der zu dem Sprühkopf 62 geleitet wird, sowie die Temperatur der erhitzten.Zone, welche durch den Kasten 66

begrenzt wird, derartig sind, dass der verteilte flüssige Rauch vollständig verdampft wird, bevor er auf die Platten 68 und 70-auftrifft. " ' . ;

Durch die erfindungsgemässe Raucherzeugung wird eine Vielzahl von Vorteilen erzielt. Beispielsweise erfordert die Behandlungsstufe in dem Zyklon nur sehr geringfügige weitere Anlageteile als die bisher verwendeten Anlageteile, wobei jedoch der Gehalt an carcinogenen Bestandteilen des Rauchs um 70 f° heruntergedrückt wird. Wie weiter oben erwähnt wurde, kann der Rauch, der nach der Zyklonbehandlung anfällt, gege- ■ benenfalls direkt einer Räucherkammer zum Räuchern von Produkten zugeführt werden.

Wahlweise kann der Rauch, der bei der Zyklonbehandlung anfällt, zu einer Flüssigkeit kondensiert werden, die anschliessend gelagert und/oder zu einer entfernten Nahrungsmittelverarbeitungsstelle zur Regenerierung transportiert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, eine einzige Anlage zur Raucherzeugung zu erstellen, so dass es möglich ist, die Raucherzeugung getrennt von Nahrungsmittelverarbeitungsanlagen durchzuführen. Daher können die Probleme der Feuergefahr sowie sanitäre Probleme in einer Nahrungsmittelverarbeitungsanlage vermieden werden. ,

009885/144'*

Die Regenerierung des flüssigen Hauche gemlss vofcliegesdea? findung durch Verteilen des Rauchs in einer erhitzten Zone stellt eine v/eitere Möglichkeit dar, carcinogene Bestandteile zu entfernen, Ist eine weitere Entfernung fön carcinogenen Bestandteilen nicht erforderlich, daan taäuoht is der erhitzten Zone keine Verteilung stattzufinden. In 3ed§m falle werden <iedoch die Vorteile erhielt, dass die Feuergefahr beseitigt J wird und keine in sanitärem Hinsicht näohteiligesi Umstand© auftreten»

Gemäss einer weiteres llteraatiVi kann die in dem Zyklon weggelassen werden^ Wird dir laueh kondensiert, dann' erhielt maa eheöfälls die iratf§teilend g§« schilderten Vorteile. Öegehenenfailg kann eine latfernmg ton oarclnogenen Bestandteilen lediglieh dadurch i^fölien* eine Hegenerierung durch Verteilung In ©inea? erhltitea durchgeführt

Der bei. dem Köndensatiönsveriähren eihalteöe fiiissigie !auch "braucht gegebenenfalls nicht regeneriert zix w@rdeö» er kaiii jedoch direkt mit oder ohne Verdünnung dem sax veräEMitgadiS Nahrungsmittel nach einer Vielzahl vco Methödea zugesetzt deii. Auf diese Weise kaöa mn m. eiüim Beodukt geltiiieiSi &M eine» Eäucheafgeschmack aufweist*

009885/UU

Claims

16 SFP iq7(J) Peter Eckriehs + Sons, .PATENTANSPRÜCHE

1.) Verfahren zur Herstellung eines geräucherten Nahrungsmittels mit geringem Gehalt an carcinogenen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rauch verflüssigt, bei erhöhter Temperatur verdampft und das zu räuchernde Nahrungsmittel den gebildeten Dämpfen ausgesetzt wird,

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Rauch durch Erhitzen von Holz erzeugt,

b) ein wesentlicher Teil der Einzelteilchenphase des Rauches entfernt und

c) der restliche Rauch kondensiert wird.

3.) .Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Stufe a) erzeugte Rauch durch ein Zyklon geführt wird, welches klein genug zur Abtrennung von Teilchen kolloidaler Größe ist.

4.) Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation bei einer Temperatur zwischen - 9 und + 4° C durchgeführt wird.

5.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dor verflüssigte Rauch bei
einer Temperatur zwischen etwa 104 und 454° C verdampft wird. ... _:

009885/1444' ,./.

6.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verflüssigte Rauch in eine erhitzte Zone eingesprüht wird.

7.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Rauchgenerator zum Erzeugen von Rauch aus Holz, ein Zyklon zum Aufnehmen von Rauch aus dem Rauchgenerator, wobei das-Zyklon eine solche Größe besitzt, daß ein Teil der Einzelteilchenphase des Rauches von der gasförmigen Phase des Rauches abgetrennt wird, eine Kondensierungsvorrichtung, welche den restlichen Rauch aus dem Zyklon zum Kondensieren aufnimmt, eine Rauchgeneratoreinrichtung für die Aufnahme von verflüssigtem Rauch aus der Kondensierungsvorrichtung und eine Produkträuchereinrichtung, welche den regenerierten Rauch axis dem Regenerator aufnimmt.

8.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgenerator ein Gehäuse aufweist mit einem Gasauslaß für regenerierten Rauch, einer Rauchregenerierungszone, einer Einrichtung zum Erhitzen dieser Zone, einer Einrichtung zum Einführen und Verteilen des verflüssigten Rauches innerhalb dieser Zone.

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