DE2327138A1

DE2327138A1 - Verfahren zum abkuehlen von sterilisierten teilchenfoermigen festen materialien

Info

Publication number: DE2327138A1
Application number: DE2327138A
Authority: DE
Inventors: Sussex Crawley; Raymond Darlington; Albert Charles Hersom; Granville Lewis Starkie; Kenneth William Wright
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1972-06-09
Filing date: 1973-05-28
Publication date: 1974-01-17
Also published as: IT988754B; CH583403A5; FR2187238A1; ZA733580B; GB1429767A; NL7307465A; ES415725A1; JPS5069251A; FR2187238B1; AU5627373A; BE799998A

Description

München, den 2ö. Mai iy?3

G.

WI4.nm*y.r»tr*·« 48 2327138

S.5^-5

Societe des Produits Nes,tle S.A. in Vevey/Schweiz

"Verfahren zum Abkühlen von sterilisierten teilchenförmigen festen Materialien".

Die Erfindung bezieht sich auf die Sterilisation von festen teilchenförmigen Materialien, insbesondere Nahrungsmitteln, wie z.B. Fleisch, Gemüse und Fisch in diskreten Stücken mit einer wesentlichen Grosse.

' In der GB-PS 1 310 507 ist ein kontinuierliches Verfahren zum Sterilisieren von teilchenförmigen .festen Materialien beschrieben. Nach der erforderlichen Verweilzeit ist es äusserst erwünscht, die Temperatur der festen Materialien von der Sterilisationstemperatur rasch herunterzubringen, um den Abbau der Materialien gering zu halten. Gleichzeitig ist es wichtig, die Sterilität aufrechtzuerhalten, so dass die Materialien zu einer aseptischen Verpackungsvorrichtung oder einer anderen aseptischen Verarbeitungsvorrichtung geführt werden können.

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Bei den meisten NahrungsmittelVerarbeitungen, bei denen feste Stücke mit einer wesentlichen G-rösse verarbeitet werden, ist die Menge der mit den Feststoffen zu verpackenden Flüssigkeiten, wie z.B. Bratensaft, Sosse oder Sirup, vergleichsweise klein, so dass die blosse-Zugabe der erforderlichen Menge steriler flüssiger Phase zur heissen sterilen festen Phase normalerweise nicht ausreicht, die feste Phase ausreichend oder ausreichend schnell abzukühlen. Eine indirekte Kühlung der teilchenförmigen Materialien ist gleichfalls zu wenig wirksam.

Durch die vorliegende Erfindung werden diese Schwierigkeiten gelöst, indem ein steriles Abkühlverfahren mit einem verbesserten Fluss eines Kühlmediums geschaffen wird. Die Erfindung ist zwar unter besondere Bezugnahme auf die Verwendung einer Kühlflüssigkeit beschrieben^ welche gegenwärtig bevorzugt wird, aber sie kann unter gewissen Umständen auch mit einem Kühlges verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch die Verwendung eines Kühlgases mit umfasst.

Gemäss der Erfindung wird also ein Verfahren zum Abkühlen von sterilisierten teilchenförmigen festen Materialien in kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Weise vorgeschlagen, welches dadurch ausgeführt wird, dass man die festen Materialien mi"t einem sterilen Kühlmedium in Berührung bringt, wobei das Kühlmedium in einem sterilen geschlossenen Kreislauf fliesst, welcher eine Einrichtung für die Abtrennung der abgekühlten festen Materialien von dem Medium und eine Kühleinrichtung für die Rückkühlung des Kühlmediums unter sterilen Bedingungen aufweist.

Gemäss der Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung zum Abkühlen von sterilisierten teilchenförmigen festen Materia-' lien vorgeschlagen, welche folgende Teile aufweist: eine

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Kontaktierungskammer, eine Einrichtung für die Zuführung von teilchenförmigen festen Materialien in die Kammer, eine Eintrittseinrichtung für die Zuführung eines sterilisierten Kühlmedium^ zur Kammer, eine Einrichtung für die Abtrennung des festen Materials vom Kühlmedium, welche in oder stromabwärts der Kontaktierungskemmer angeordnet ist, und einen sterilen geschlossenen Kreislauf für die Abkühlung des Mediums, welcher eine Kühleinrichtung, die Eintrittseinrichtung, die Kontaktierungskemmer und die Abtrennungseinrichtung umfasst.

Der sterile geschlossene Kreislauf kenn auch einen Sterilisstor,, wie z.B. einen Wärmeaustauscher, aufweisen, um eine kontinuierliche Sterilität im geschlossenen Kreislauf sicherzustellen.

Insbesondere beim Arbeiten mit wärmesterilisierten Rahrungsmittelprodukten -besteht eine Tendenz, desskleine feste Teilchen in des Eedium aufgenommen werden und beim Durchgang durch die Abtrennungseinrichtung mit dem Medium-und nicht mit den Feststoffen gehen, so dass sie in die Mediumteile des geschlossenen Kreislaufs gelangen.; Um einen übermäss'igen Aufbau von Feststoffen im geschlossenen Kreislauf zu verhindern, können Einrichtungen vorgesehen sein, um einen Teil des Mediums mit den aufgenommenen Feststoffen während des-Betriebs intermittierend oder kontinuierlich abzuziehen.

Bei einem längeren kontinuierlichen Betrieb des Systems besteht die Neigung, dass sich Flüssigkeit ansammelt, beispielsweise aus Kondensaten, die von dem Feststoffsterilisationsverfahren herübergebracht werden, und auch aus Flüssigkeit, die von den Feststoffen selbst stammt, so dass, der Abzug von Flüssigkeit aus dem Kreislauf des Systems .^:"_; -; selbst wettgemacht wird, aber in vielen Fällen muss die

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Menge des Mediums im geschlossenen Kreislauf dadurch auf dem nötigen Wert gehalten werden, dass man eine Quelle für Ergänzungsmedium für den geschlossenen Kreislauf vorsieht. Das Medium ksnn steril zugeführt werden, odex' es kann alternativ stromaufwärts des Sterilisetors in den geschlossenen Kreislauf eingeführt werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, worin

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Form der Vorrichtung für die Abkühlung von sterilisierten festen Materialien gemäss der Erfindung zeigt; und

Fig. 2 einen Abwandlung der Vorrichtung von Fig. 1 zeigt.

Ein Kühlzylinder 1, der mit einem Schneckenförderer la versehen ist, wird über ein Rotationsventil 1b mit heissen sterilisierten teilchenförmigen Feststoffen beschickt, und diese Feststoffe werden mit zurückgeführtem sterilen Kühlmedium in Berührung gebracht, das normalerweise aus einer Flüssigkeit wie Wasser besteht und durch ein Eohr 2 gepumpt wird. Die abgekühlten Feststoffe werden vom Kühlmedium in einer Trennvorrichtung 5 abgetrennt, welche ein- geneigtes Trennsieb 3s aufweist, und die abgelaufenen Feststoffe werden durch eine Drucksperre aus dem System ausgetragen, welche aus einem Paar Quetschventile 4- und einem Abzugsventil 4a bestehen. Die abgetrennte Flüssigkeit fliesst in.einen Behälter 5, von dem aus sie durch eine Pumpe 6 über ein Rückschlagventil 7 und einen Kühler 8 durch das Rohr 2 zurück in den Hauptverfahrensstrom gepumpt wird.

Anstelle der Abtrennvorrichtung mit schrägem Sieb, welche in Fig. 1 gezeigt ist, kann eine in die Leitung eingeschaltete Abtrenneinrichtung verwendet werden, welche in Fig. gezeigt ±ai und in welcher die Hauptmasse der Flüssigkeit vom Zylinder 1 über einen Grill 25 in einen Sammelbehälter

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26 und dann in den Behältez* 5 gezogen wird. Die Feststoffe verlaufen zu einem Austritt 27, der zu der durch die Ventile 4· gebildeten Drucksperre-führt.

Der Kühler 8 icann irgendeine Form einer Kühlvorrichtung sein, welche eine ausreichend niedrig gehaltene Temperatur im Kreislaufmedium erzeugt und vor dem Einspritzen durch das Rohr 2 Sterilität aufrechterhält. Ein bevorzugtes System umfasst eine indirekte Kühlung in einem Plattenwärmeaustauscher mit einer Tempera turregelschleife^ 9, welche die Zuführung eines geeigneten Kühlmediums durch ein Rohr 10 (beispielsweise abgekühltes Wasser oder Kochsalzlösung) regelt. Als Alternative zu einem indirekten Wärmeaustauscher kann auch eine Entspannungsabkühlvorrichtung verwendet werden.

Um einen unnötigen Abbau der Qualität zu vermeiden, ist es bei den meisten Nahrungsmitteln erwünscht, sie so rasch wie möglich auf ungefähr 50 C oder w'eniger abzukühlen, nachdem sie auf Sterilisationstemperatur erhitzt und eine ausreichende Zeit bei dieser Temperatur gehalten worden sind. Wenn man beispielsweise Fleisch von einer Sterilisationstemperatur von 130°G abkühlt, dann wird das Kühlmedium aus Wasser plus löslichen und einigen unlöslichen Fleischfeststoffen mit beispielsweise 10 bis 15° C bestehen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels wird durch ein Ventil 7a entsprechend der. gewünschten Verweilzeit im Kühlzylinder eingestellt, so dass eine endgültige Feststoffaustrittstemperatur erhalten wird, die sich für die anschliessenden Vorgänge eignet, (beispielsweise Abkühlung auf 45/50°C für.aseptische Abfüllung). Die Pumpe 6 ist normalerweise Iceine Messpumpe (beispielsweise eine Zentrifugalpumpe). Sie kann aper auch eine positive Messpumpe sein, in welchem Falle das Ventil 7e für die Strömungsregelung nicht erforderlich ist, da dies dann durch Eins-tellung der Pumpengeschwindigkeit erfolgt.

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Um sicherzustellen, dass eine Sterilität im geschlossenen Kreislauf aufrechterhalten wird, ist vorzugsweise ein sterilisierender Wärmeaustauscher 24· vorgesehen, in welchem die Kreislaufflüssigkeit, während sie sich im heissen Zustand befindet, durch indirekten Wärmeaustausch mit Bampf oder einer heissen Flüssigkeit, der bzw. die durch eine Leitung 22 zugeführt wird, auf Sterilisationstemperatur gebracht werden kann. Die Flüssigkeit strömt vom Wärmeaustauscher 24- zu einem Verweilabschnitt 2$, bevor sie über das Ventil 7e zu'm Kühler 8 flieset. Der Wärmeaustauscher 24- kann einen Regenerationsabschnitt umfassen, in welchem das heisse sterile Medium, welches den Verweilabschnitt 23 verlässt, sich in indirektem Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit befindet, die zur Vorerhitzung zum Wärmeaustauscher 24-fliesst.

Die Wärmeaustauscher 8 und 24- können, gegebenenfalls zusammen mit dem Regenerierungsabschnitt, Plattenwärmeaustauscher sein," die in einem gemeinsamen Rahmen befestigt sind.

Der sterile Kreislauf benötigt einö Anfangsbeschickung mit einem Volumen eines Kühlmittels (normalerweise, aber nicht unbedingt Wasser). Die verschiedenen zu sterilisierenden festen Nahrungsmittelprodukte ergeben verschiedene Feststoffgehalte (sowohl lösliche als auch suspendierte) im Kühlmedium. Dies hängt sowohl von der Menge der tatsächlich durch den ErhitzungsVorgang in Freiheit gesetzten Flüssige keit als auch von der Menge des im Erhitzer zur Bewirkung der Sterilisierung bei dem betreffenden Produkt kondensierten Dempfs ab. Um ein gewisses Mass an Regelung über den Gehalt en Feststoffen in der sterilen Schleife zu erzielen, können Vorkehrungen getroffen werden, um Flüssigkeit abzutrennen und um Ergänzungsflüssigkeit einzuspritzen.

Um ein im wesentlichen konstantes Flüssigkeitsvolumen in

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der geschlossenen Schleife aufrechtzuerhalten, können Vor-•kehrungen getroffen werden, um Flüssigkeiten durch eine Pumpe 15 zu entfernen, welche Flüssigkeit von einer Höhe unterhalb derjenigen abzieht, bei der die Pumpe 6 Flüssigkeit abführt. Das Flüssigkeitsspiegelregelsystem 16 halt

im Behälter
einen bestimmten Spiegelf5 aufrecht, indem die Pumpe I5 intermittierend in Betrieb gesetzt wird. Hierdurch werden zusätzlich zur Regelung der oberen Grenze des Systemvolumens alle suspendierten Feststoffe, die nicht durch die ^trenneinrichtung 5 abgetrennt werden und die eine Neigung zum Ansammeln im Behälter 5 besitzen, aus dem System entfernt. Die Zone unterhalb des zuletzt genannten Spiegels dient somit als Sedimentationstank.

Die Zeichnung zeigt zwei alternative Anordnungen zum Einspritzen von Erganzungsflüssigkeit (normalerweise Wasser). Steriles Wasser kann bei 11 über ein Rückschlagventil 12 eingeführt werden. Dieses kann in zweckmässiger Weise dadurch erzeugt werden, dass msn einen Zuführstrom 12a bis zur Sterilisationstemperatur, durch eine Dampfeinspritzung bei 13 erhitzt und eine geeignete Verweilperiode bei dieser Temperatur in einem Verweilbehälter 14 anschliesst. 13a is.t ein Regler, der Dampf über eine Leitung 14a einlässt. Das Kühlen geschieht durch den Kühler 8. Bei der Alternative kann eine nicht-sterile Ergänzungsflüssigkeit 'stromaufwärts des sterilisierenden Wärmeaustauschers 24 eingespritzt werden, beispielsweise durch eine Leitung 248. In beiden Fällen wird die Menge der Ergänzungsflüssigkeit so geregelt, dass ein ausreichender Fluss vom Behälter 5 für die Zirkulation aufrechterhalten wird.

Bei gewissen Produkten, wie z.B. Fleisch, kann sich eine Schicht aus Fett oder einer anderen überstehenden Flüssigkeit auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Behälter 5 ansammeln, wobei denn eine Einrichtung für die Entfernung

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derselben in einer Pumpe 20 vorgesehen ist. Ein intermittierender Betrieb der Pumpe kann mit Hilfe eines Elektrodensystems 21 erreicht werden, dös auf Fett öder die andere überstehende Phase anspricht.

Vor dem Betrieb muss die gesamte geschlossene sterile Schleife j welche den Kühlzylinder 1, die Abtreiin richtung 3, den Behälter 5, die Pumpe 6, das Ventil 7, den Wärmeaustauscher 24-, den Verweilebschhitt 23, den Kühler 8 und das Hohr 2 umfasst, Vorsterilisiert werden. Dies ist geschieht in zweckmässiger Weise gemeinsam mit der Sterilisierung der Erhitzungsteile der Vorrichtung mit Dampf bei überatmosphärischem Druck, welcher durch diese Teile und den Kühlzylinder 1, die Abtrennvorrichtung 3 und die Drucksperre 4 hindurchgeführt wird. Wahrend dies geschieht, wird Wasser in der geschlossenen Schleife/zirkuliert, wobei sich etwas Dampf in diesem Wasser kondensiert und dieses auf Sterilisationsteraperatur erwärmt. Dieser Effekt kann durch den Wärmeaustauscher 24 verstärkt werden. Auf diese Weise wird die Schleife auf Sterilisationstemperatur gebracht. Ventile 17 und 18 und ein Röhr 19 gestatten es, die Pumpe 15 und die zugehörigen Rohre in das System für die Reinigung und Vorsterilisation einzuverleiben.

Innerhalb des Bereichs der Erfindung können verschiedene andere Abwandlungen gemacht werden. Beispielsweise kann der Wärmeaustauscher 24- durch einen Direktdampf einspritzer ersetzt werden, der die erforderliche Sterilisationstempera tür ergibt und auch durch Kondensation etwas Ergänzungsflüssigkeit einbringt. ·

Patentansprüche: 309883/1262

Claims

PAffENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Abkühlen von-sterilisierten teilchenförmigen festen Materialien in einer kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Weise, dadurch gekennzeichnet, dass man die festen Materialien mit einem sterilen Kühlmedium in Berührung bringt, wobei das Kühlmedium in einer sterilen geschlossenen Schleife fliesst, die eine Einrichtung zum Abtrennen der abgekühlten festen Materialien vom Medium und eine Kühleinrichtung für die Rückkühlung des Kühlmediums unter sterilen Bedingungen aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kühlmedium in der geschlossenen Schleife stromaufwärts der Kühleinrichtung sterilisiert.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Teil des Kühlmediums von der geschlossenen Schleife abzieht.

4-, Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehen intermittierend erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Ergänzungsmedium zur geschlossenen Schleife zuführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsmedium sterilisiert wird, bevor es in die geschlossene Schleife eingeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2 und 5» dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsraedium stromaufwärts der Sterilisation eingeführt wird» ^!

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8. Vorrichtung zum Abkühlen von sterilisierten teilchenförmigen festen Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Teile aufweist: eine Kontaktierungskammer, eine Einrichtung für die Zuführung von teilchenförmigen festen Materialien in die Kammer, eine Eintrittseinrichtung für die Zuführung eines Kühlmediums in die Kammer, eine Einrichtung für die Abtrennung der festen Materialien aus dem Kühlmedium, welche stromabwärts der Kontaktierungskammer angeordnet ist, und eine .sterile geschlossene Schleife für das Kühlmedium, welche eine Kühleinrichtung, die Eintrittseinrichtung, die Kontaktierungskammer und die Abtrenneinrichtung umfasst.

9. · Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung aus einem indirekten Wärmeaustauscher besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Schleife stromaufwärts der Kühleinrichtung einen Sterilisator umfasst.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sterilisator aus einem indirekten Wärmeaustauscher besteht.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen- 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wärmeaustauscher Platten— wärmeaustauscher sind, die in einem gemeinsamen Rahmen sitzen.

13· Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der sterilisierende Wärmeaustauscher mit einem regenerierenden Wärmeaustauscher verbunden ist, in welchem das sterilisierte Medium sich in indirektem Wärmeaustausch mit dem hereinkommenden Medium befindet, um letzteres zu er-

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hitzen und das sterilisierte Medium teilweise abzukühlen.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der regenerierende Mrmeeüs tauscher ein weiterer Piattenvrärmeeustauscher ist, der mit den kühlenden und sterilisierenden Wärmeaustauscher in einem gemeinsamen Rahmen sitzt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zum Abziehen von Medium aus der geschlossenen Schleife umfasst. ' '

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium aus einer Sedimentationszone in der geschlossenen Schleife abgezogen wird..

17· · Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen für die Zuführung von Ergänzungsmedium zur geschlossenen Schleife aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung für die Sterilisierung ' des Ergänzungsmediums vorgesehen ist, bevor dieses zum geschlossenen Kreislauf zugeführt wird.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsmedium stromaufwärts des Sterilisators zugeführt wird.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass' eine Einrichtung zum Abziehen von angesammelter überstehender Flüssigkeit von der Flüssigkeit des geschlossenen Kreislaufs vorgesehen ist.

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