DE2303890C2 - Verfahren zum Erhitzen von flüssigen Lebensmitteln - Google Patents

Description

Lösungen oder viskose Suspensionen, wie z, B. Milch, Suppen, Soßen, Desserts oder Baby-Nahrungen, sein und können gegebenenfalls diskrete Feststoffteilchen enthalten.

Der hier verwendete Ausdruck »flüssige Lebensmittel« umfaßt auch Aufschlämmungen oder Suspensionen, die diskrete Feststoffteilchen enthalten. Der Trockensubstanzgehalt der zu behandelnden Flüssigkeit kann beispielsweise bis zu ungefähr 50Gew.-% betragen, wobei der Rest im wesentlichen aus Wasser besteht Die Vorerhitzungs- end die Endtemperatur wie auch die Zeit, während der die Flüssigkeit auf die Endtemperatur gehalten wird, werden unter Berücksichtigung des zu behandelnden Produkts ausgewählt Beispielsweise kann für die Sterilisation von Nahrungsmittelprodukten die Vorerhitzungstemperatur in zweckmäßiger Weise leicht über 10X)⁰C liegen, wenn der vorgewählte Druck atmosphärischer Druck ist und wenn die Zeit/Temperatur-Beziehung für einzelne Produkte so ausgewählt wird, daß eine ausreichende Sterilität erhalten wird.

In der Zeichnung ist schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Zu behandelndes Produkt wird von einem Rejarvoir 1 durch eine Leitung 2 abgezogen und durch eine Pumpe 3 und eine Leitung 4 zu einem Vorerhitzer 5 geführt Der Vorerhitzer ist vorzugsweise ein Direktdampferhitzer und wird durch eine Leitung 6 mit Dampf beliefert Das vorerhitzte Produkt tritt durch eine Leitung 7 aus und verläuft durch ein Druckreduzierventil 8, das sich in der Leitung befindet, in eine Expansionskammer 9. Ein Temperaturfühler/Regler 10 in der Leitung 7 regelt den Vorerhitzer 5 derart, daß die Temperatur, auf welche das Produkt vorerhitzt wird, im wesentlichen konstant gehalten wird.

In der Expansionskammer 9 wird ein im wesentlichen konstanter vorbestimmter Pegel an Produkt aufrechterhalten, und zwar mit Hilfe eines Pegelstandmessers 11, der die Pumpe 3 regelt Die Expansionskammer 9 kann durch eine Leitung 12 auf atmosphärischen Druck gehalten werden, wenn ein Ventil 13 offen ist, aber in Abhängigkeit von der Natur des zu behandelnden Produktes kann der Druck in dieser Kammer unter oder über dem atmosphärischen Druck liegen. So kann beim Arbeiten bei Temperaturen unter 100° C in der Kammer 9 dadurch ein unteratmosphärischer Druck aufrechterhalten werden, daß eine geeignete Vakuumquelle mit der Leitung ί 2 verbunden wird. In ähnlicher Weise kann, wenn Siedetemperaturen über 100° C erwünscht sind, durch Einstellung des Ventils 13 ein positiver Druck in der Kammer 9 aufrechterhalten werden. Das vorerhitzte Produkt, das die Expansionskammer betritt wird einem raschen und vorbestimmten Druckabfall unterworfen, der die Verdampfung eines Teils des Wassers und auch die Entfernung von Gasen und flüchtigen Substanzen verursacht die durch die Leitung 12 abgelassen werden. Durch die Expansion auf ihre Siedetemperatur bei dem vorgewählten Druck (normalerweise atmosphärischer Druck), der in der Kammer 9 herrscht wird das Produkt auch abgekühlt, wodurch eine Zufuhr von vorerhitztem Produkt mit einer konstanten Temperatur, im allgemeinen rund 100° C, erhalten wird. Das vorerhitzte Produkt wird aus der Kammer 9 durch eine Leitung 14 abgezogen und wird mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit durch eine Pumpe 15 durch eine Leitung 16 zu einem Erhitzer 17 geführt wo es errii'zt wird, und zwar üblicherweise auf mindestens 130° C. In der Leitung 16 wird durch einen auf die Pumpe 15 wirkenden Regler 18 eine konstante Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten. Der Erhitzer 17 kann entweder ein Direktdampfeinspritzerhitzer oder ein direkter Wärmeaustauscher sein Letzterer wird bevorzugt Welche Art von Erhitzer auch immer verwendet wird, er wird mit einer konstanten Geschwindigkeit durch eine Leitung 19 mit einem Erhitzungsmedium, wie z. B. Dampf, gespeist wobei die Zufuhr des Erhitzungsmediums durch einen

Regler 20 geregelt wird.

Das erhitzte Produkt tritt durch eine Leitung 21 aus. Seine Temperatur wird durch einen Regler 22 gemessen, der auf ein Dreiwegeventil 23 wirkt Unter normalen Betriebsbedingungen gestattet es das Ventil

is 23, daß das Produkt von der Leitung 21 in eine Leitung 25 fließt die zu einem Aufbewahrungsabschnitt 26 führt, wobei aber der Regler 22 so eingestellt ist daß er jegliches Produkt dessen Temperatur von einem vorbestimmten Wert abweicht aus dem System befördert indem er das Ventil 23 öffnet so daß es mit einer Abführleitung 24 in Verbindung steht Um Wärmeverluste durch Verdampfungskühlung zu vermeiden, wenn das Ventil 23 auf Austeilung.gestellt ist ist ein Druckreduzierventil 42 in die Abfuhrleitung 24 eingeschaltet um in dieser Leitung einen Druck aufrechtzuerhalten, der im wesentlichen gleich dem

Druck ist, der unter normalen Bedingungen im Erhitzer

17 und in der Leitung 21 herrscht

Nach dem Aufbewahrungsabschnitt wird das Produkt

in einem Wärmeaustauscher 27 unter 50° C, vorzugsweise ungefähr 40°C, abgekühlt und läuft dann durch eine Leitung 28 in ein Lagerreservoir 29. Im Reservoir 29 wird ein positiver Gasdruck auf dem Produkt durch einen Druckregler 30 aufrechterhalten, der auf ein Ventil 31 in einer Gaszuführleitung 32 und ein Ablaßventil 44 in einer Gasaustrittsleitung 45 wirkt

Unter normalen Betriebsbedingungen wird Produkt durch eine Leitung 33, ein Dreiwegeventil 46 und eine Leitung 47, die zur Füllvorrichtung führt, vom Reservoir 29 abgezogen. Während der Vorsterilisation fließen Flüssigkeiten, die zum Reinigen oder Sterilisieren der Vorrichtung verwendet werden, vom Reservoir 29 durch die Leitung 33, das Ventil 46, eine Leitung 48, einen Flüssigkeitsverschluß 34, ein Ventil 51 und eine Leitung 35. Ein Austrittsventil 52 ist vergesehen, welches den Durchgang einer kleinen Menge Gas gestattet wodurch es ermöglicht wird, daß Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsverschluß hindurch kann. Der Zweck des Flüssigkeitsverschlusses besteht darin, daß

so diese Flüssigkeiten aus dem System ohne Verlust von Gasdruck im Reservoir entfernt werden können. Der Flüssigkeitsverschluß kann so konstruiert sein, daß feine Feststoffe beim Umschalten von Nichtproduktflüssigkeit auf Produkt hindurchgehen können.

Die Vorrichtung besitzt auch einen Vorratstank 36 für Wasser, das vorzugsweise weichgemacht ist und das vorzugsweise auf eine konstante Temperatur gehalten wird. Beim normalen Betrieb wird ein Ventil 38 und ein Dreiwegeventil 39 zur Leitung 14 hin geöffnet Sollte aus irgend einem oben erläuterten Grund ein Fehler auftreten, und insbesondere wenn der Pegel des Produkts im Reservoir 29 einen vorbestimmten hohen Pegel erreicht, wie er durch eine Zelle 50 gemessen wird, dann werden die Ventile 38 und 39 zurück ium Tank 36 bzw. zu einer Leitung 49 geöffnet, so daß Wasser in das System eingelassen wird. Die Ventile 38 und 39 werden automatisch betätigt >>o daO Wasser in das System gelangen kann, das dann durch ein Ventil 40, welches

eine bestimmte Zeit nach den Ventilen 38 und 39 betätigt wird, ablaufen kann. Dies ermöglicht es, daß im wesentlichen das gesamte Produkt aus dem System im Reservoir 29 gesammelt werden kann. Wasser, welches durch den Erhitzer 17 erhitzt und sterilisiert und durch den Wärmeaustauscher 27 abgekühlt wird, läuft durch eine Leitung 41 und ein Druckreduzierventil 43 aus der Anlage, so daß die Vorrichtung in einem erhitzten sterilen Zustand gehalten werden kann, bis der Fehler korrigiert ist, worauf dann ein Umschalten auf normalen Be'irieb rasch dadurch erreicht wird, daß die Ventile 38, 39 und 40 in der umgekehrten Abfolge betätigt werden.

Flüchtige Bestandteile oder andere Geschmacksbestandteile, die aus Gründen der Aromatisierung oder aus anderen Gründen zugegeben werden, können durch ein Ventil 37 in der Leitung 16 in das System eingespritzt werden. Feststoffe in Suspension können ebenfalls in der gleichen Weise eingeführt werden. Das Ventil 37 arbeitet vorzugsweise in Stufen mit den Ventilen 38 und 39. Es ist normalerweise offen, wenn das Produkt durch das System läuft, und geschlossen, wenn Wasser durch das System läuft, d. h. während einer Stillegung oder während einer Vorsterilisation.

Da Feststoffe und Flüssigkeiten verschiedene Wärmebehandlungen bezüglich Zeit und Temperatur erfordern können, um beispielsweise eine Sterilität zu erzielen, kann es vorzuziehen sein, die Feststoffe gesondert vor dem Einspritzen in den Flüssigkeitsstrom durch das Ventil 37 vorzuerhitzen.

Das System kann auch verschiedene Meß- und Anzeigevorrichtungen für Temperaturen und Drücke aufweisen. Diese sind in der Zeichnung durch übliche Symbole angedeutet.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, worin die Teile und Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind.

Beispiel 1

Ein mit Stärke eingedicktes Dessert auf Milchbasis der folgenden Zusammensetzung wird hergestellt:

Frischmilch
Zucker

Di-natriumphosphat
pflanzliches Fett
Carrageenan
modifizierte Stärke
Geschmacksmittel und
Farbstoffe

Wasser

50,0%
7,0%
0,1%
1,7%
0,2%
5,0%

entsprechend dem
Geschmack
ad 100%

Das Gemisch wird im Reservoir 1 auf 49° C vorerhitzt und dann kontinuierlich zum Dampfeinspritzer 5 geführt. Die Einspritzung von Dampf in das Produkt steigert rasch die Temperatur des Produkts auf 105" C Das erhitzte Produkt tritt durch die Leitung 7 aus, in welcher das Druckreduzierventil 8 so eingestellt ist, daß ein Überdruck entsteht, damit eine lokale Entspannung vor dem Ventil verhindert wird. Beim Mischen mit dem Produkt kondensiert der Dampf, wobei er seine latente Wärme an das Produkt abgibt Dieses Kondensat verursacht eine Verdünnung des Produkts. Bei der Ausarbeitung des Rezepts wird dies entsprechend berücksichtigt

Das Produkt fließt durch das Ventil 8 und wird im Behälter 9, welcher auf atmosphärischen Druck eingestellt ist, durch die Abführleitung 12 entspannt Durch die Entspannung wird das Produkt teilweise entlüftet und es werden gewisse flüchtige Stärkebestandteile, die für das Endprodukt schädlich sind, entfernt.

Das Produkt, welches jetzt etwa 100⁰C aufweist, sammelt sich im Behälter 9, von wo aus es kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit durch die Pumpe 15 abgezogen wird. Der Pegel des Produkts im Behälter 9 wird durch eine Druckunterschiedszelle U geregelt,

ίο welche den Durchsatz der Pumpe 3 beeinflußt

Das Produkt, das durch die Quellung der Stärke viskose geworden ist, wird durch einen magnetischen Flussometer 18 geregelt, welcher die Geschwindigkeit der Pumpe 15 regelt, so daß ein konstanter Durchsatz von 9,1 l/min aufrechterhalten wird.

Das Produkt liefert dann in einen Wärmetauscher 17 mit abgekratzter Oberfläche, der mit Dampf mit konstantem Druck von 5 kg/cm² gespeist wird, so daß es auf eine Temperatur von 141°C erhitzt wird. Das erhitzte Produkt läuft in den Aufbewahrungsabschnitt 26, wo es 15 see festgehalten wird, bevor in einem zweiten Wärmeaustauscher 27 mit abgekratzter Oberfläche auf 40°C abgekühlt wird. Das abgekühlte Produkt wird in einem aseptischen Reservoir 29 unter einem Stickstoffüberdruck gelagert, bevor es über die Leitung 47 zu einer aseptischen Fülleinheit fließt, wo es in Kannen abgefüllt wird.

Eine bak>eriologischc Überprüfung von inkubierten Kannen zeigt, daß das Produkt steril ist.

Beispiel 2

Ein Babynahrungspüree wird aus 91 kg Spinat, der durch eine 1,5 mm Platte getrieben und mit Stärke aufgeschlämmt worden ist Eiern, Fett und Wasser

hergestellt. Nach der Auffüllung auf 1361 wird die Aufschlämmung im Reservoir 1 auf 50⁰C vorerhitzt und durch Dampfeinspritzung auf 104⁰C erhitzt Nach der Dampfeinspritzung wird die Aufschlämmung durch Entspannen auf 100°C in der Entspannungskammer abgekühlt, von wo aus sie mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit von 9,1 l/min zu einem indirekten Wärmeaustauscher mit aufgerauhter Oberfläche fließt in dessen Mantel ein konstanter Dampfdruck von 5 kg/cm² aufrechterhalten wird. Die Aufschlämmung wird so im Aufbewahrungsabschnitt auf 136° C erhitzt und 57 s bei dieser Temperatur gehalten, bevor sie auf 42° C abgekühlt wird.

Das sterilisierte Produkt wird unter aseptischen Bedingungen in Glasbecher abgefüllt

Beispiel 3

Die flüssige Komponente einer Creme einer Hühnersuppe wird im Reservoir 1 auf 46° C vorerhitzt, durch Dampf einspritzung auf 104⁰C erhitzt und in die

Kammer 9 entspannengelassen, wo sie auf 100⁰C abgekühlt wird.

Gesondert wird die Garnierung (lOmm-Würfel aus Hühnchenfleisch) in einem l%igeri Stärkeschleim suspendiert, und zwar in einem Verhältnis von 2 Teilen

Stärke zu 1 Teilen Feststoffe. Die Suspension wird auf 60⁰C vorerhitzt, dann in einem indirekten Wärmeaustauscher auf 121°C erhitzt und schließlich durch einen Aufbewahrungsabschnitt geführt, den sie nach einer Zeit von 4 min mit einer Temperatur von 114°C verläßt Die Suspension wird dann durch das Ventil 37 mit einer konstanten Geschwindigkeit von OJ l/min in das Sterilisationssystem eingeführt wo es mit der flüssigen Komponente vereinigt wird

Das vereinigte Produkt wird dann mit einer konstanten Geschwindigkeit von 9,1 l/min zum indirekten Wärmeaustauscher 17 geführt, der mit Dampf, der einen konstanten Druck von 5 kg/cm² aufweist, gespeist wird. Das Produkt wird so auf 136°C erhitzt und läuft

durch den Aufbewahrungsabschnitt 26, wo es während 57 s verbleibt, bevor es auf 42°C abgekühlt wird.

Das abgekühlte Produkt wird in das Reservoir 29 geführt und unter aseptischen Bedingungen in Dosen abgefüllt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Pntpntflnsnnich- ^{Diese kalten Mnd somit} unsterilen Teile können zu

   raieniansprucn. ^^ _{Absehn|tten ge}|angen, wobei die Anlage

   Verfahren zum Erhitzen von flüssigen Lebensmit- verseucht wird und wobei ein bakteriell ungesundes teln der verschiedensten Viskositäten auf eine Produkt entsteht Eine weitere Schwierigkeit mit vorbestimmte Temperatur, wobei die Flüssigkeit 5 HXS.T.-Systemen, die für einen kontinuierlichen vorerhiut, in einer Expansionskammer in Abhängig- Betrieb vorgesehen sind, ist die Notwendigkeit, daß das keit von dem Druck in der Expansionskammer auf sterile Produkt, das aus dem System austritt, aufgefan-Siedetemperatur abgekühlt wird und dann in einer gen wird, wenn an der Füllmaschine tin Fehler auftritt Enderhitzungsstufe auf die vorbestimmte Erhit- Zwar können kleine Tanks vorgesehen werden, aber es zungstemperatur erhitzt und eine vorbestimmte Zeit io ist im allgemeinen nicht praktizierbar, aseptische auf dieser Temperatur gehalten wird, dadurch Lagerungseinrichtungen mit einer ausreichenden Größe gekennzeichnet, daß die vorerhitzte Flüssig- für die Aufnahme des Produkts, das sich während einer keit mit konstanter Geschwindigkeit von der längeren Unterbrechung ansammelt, vorzusehen. Es ist Expansionsstufe bis zur Enderhitzungsstufe fließt deshalb bei einigen Anlagen üblich, das Produkt in das die ebenfalls mit konstanter Geschwindigkeit mit 15 System zurückzuführen, was natürlich einen Qualitätseinem Erhitzungsmedium konstanten Wärmegehalts verlust zur Folge hat oder das Produkt zu verwerfen, beschickt wird. * is natürlich unwirtschaftlich ist Eine dritte Lösung ist

   die Anlage stillzulegen, aber dies bedeutet längere

   Verzögerungen beim Wiederanfahren, um die Anlage

   M wieder auf Arbeitstemperatur zu bringen und eine

   Sterilität zu erzielen.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die

   Erhitzen von flüssigen Lebensmitteln. Schaffung eines Verfahrens zur Wärmebehandlung von

   Zum Zwecke des Pasteurisieren oder Sterilisierens flüssigen Lebensmitteln, welches kontinuierlich lange werden Lebensmittel, insbesondere flüssige Lebensmit- 25 Zeiten betrieben werden kann, in welchem keine tel einer Erhitzung unterworfen. Dabei muß man unerwünschten Abweichungen in der Produkttemperavorsichtig vorgehen, da einerseits die Erhitzung für die tür auftreten und bei welchem auch Vorkehrungen Sterilisation oder Pasteurisatior ausreichen muß, getroffen werden können, das System in einem sterilen andererseits aber eine zu lange Erhitzung auf verhältnis- und erhitzten Zustand zu halten, wenn eine Unterbremäßig hohe Temperaturen vermieden werden muß, um 30 chung der Produktflusses aufgrund Verzögerungen oder den Geschmack und die Farbe des Lebensmittels nicht Stillegungen entweder in der Anlage selbst oder in einer zu beeinträchtigen. Infolgedessen hat man sich Verfah- zugehörigen Ausrüstung, wie z. B. einer Füllmaschine, ren zugewandt, <r^:e mit H.T.S.T. (high temperature - oder ein Fehler in der Produktzufuhr auftritt
   short time) bezeichnet werden, wobei das Produkt Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zum während einer kurzen Zeit - weniger als I Minute - 35 Erhitzen von flüssigen Lebensmitteln der verschiedenauf eine verhältnismäßig hohe Temperatur - beispiels- sten Viskositäten auf eine vorbestimmte Temperatur, weise über 135° C - erhitzt wird. Bei der Anwendung wobei die Flüssigkeit vorerhitzt in einer Expansionsdieser Verfahren ist es natürlich wichtig, daß die kammer in Abhängigkeit von dem Druck in der angegebene Temperatur und Zeit für das gesamte Expansionskammer auf Siedepunkt abgekühlt wird und behandelte Produkt eingehalten werden. Es wurden die «o dann in einer Enderhitzungsstufe auf die vorbestimmte verschiedensten Versuche gemacht dieses Ziel zu Erhitzungstemperatur erhitzt und r'ne vorbestimmte erreichen. So ist es beispielsweise bei kontinuierlichen Zeit auf dieser Temperatur gehalten wird, welches Verfahren, bei denen die Erhitzung durch direktes dadurch gekennzeichnet ist daß die vorerhitzte Einleiten von Dampf oder durch einen mit Dampf Flüssigkeit mit konstanter Geschwindigkeit von der beschickten Wärmeaustauscher erfolgt üblich, die 45 Expansionsstufe bis zur Enderhitzungsstufe fließt, die Produkttemperatur zu messen und die Dampfzufuhr zur ebenfalls mit konsunter Geschwindigkeit mit einem Einhaltung einer konstanten Temperatur entsprechend Erhitzungsmedium konstanten Wärmegehalts beschickt zu regeln. Bei einem anderen Verfahren, das aus der wird.

   DE-PS 1140 317 bekannt ist, wird das flüssige Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das in der

   Lebensmittel zunächst vorerhitzt, in eine Expansions- *> Expansionskammer auf eine gleichbleibende Temperakammer durch Verdampfen auf eine den Druck tür gehaltene flüssige Lebensmittel mit konstanter entsprechenden Temperatur abgekühlt und schließlich Geschwindigkeit abgezogen und mit Hilfe eines durch Einleiten von Dampf auf die endgültige Erhitzungsmediums, das ebenfalls mit konstanter Temperatur gebracht. Zur Vermeidung von Tempera- Geschwindigkeit zugeführt wird, gemischt Dadurch turschwankungen ist dabei in der Vorrichtung für die 55 ergibt sich eine konstante Erhitzungstemperatur und Durchführung dieses Verfahrens hinterhalb der Dampf- Erhitzungsdauer, die, wenn sie einmal richtig eingestellt zungenvorrichtung ein Dreiwegeventil vorgesehen, das ist, keinerlei Regelung bedarf. Das erfindungsgemäße durch eine Regeleinrichtung betätigt wird, die bei Verfahren ergibt einen stabilen Betrieb während langer ungenügender Erhitzung das behandelte Produkt in die Zeiten. Die Temperaturkontrolle des zu behandelnden Expansionskammer zurückführt. Nachteilig an Regelsy- 60 Produkts kann innerhalb ungefähr TC gehalten stemen dieser Art ist ihre unvermeidbare Trägheit, so werden. Die Wirtschaftlichkeit des Betriebs ist ebenfalls daß bei mit solchen Systemen durchgeführten Verfah- von Wichtigkeit da das System kontinuierlich mit einer ren es vorkommen kann, daß Teile des Produktes zu automatischen Umschaltung von Produkt auf Wasser stark oder zu wenig erhitzt werden. betrieben werden kann, wenn äußere Anlagen kürzere

   Dies ist besonders unerwünscht, wenn viskose 65 Zeit stillgelegt werden müssen.

   Produkte verarbeitet werden, da Produktteile, die eine Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Wärme-

   Temperatur unter dem annehmbaren Mindestwert behandlung einer großen Reihe von flüssigen Nahrungs-

   M aufweisen, sich nicht mit dem heißeren Produkt mischen. mittelprodukten verwendet werden. Diese können