DE3622847A1 - Verfahren zum haltbarmachen tierischer und pflanzlicher materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Haltbar­ machen tierischer und pflanzlicher Materialien, bei dem das Material zur Feuchtigkeitseinstellung mit einem, ggf. im Kreislauf geführten, trockenen Gas­ strom kontaktiert wird.

Zur Haltbarmachung solcher Materialien sind seit al­ tersher Trocknungsverfahren bekannt, die das Ziel ha­ ben, den für den Verderb dieser Stoffe wesentlichen Wassergehalt auf Werte herabzusetzen, bei denen bak­ terielle, enzymatische und/oder oxidative Reaktionen unter Veränderung der Inhaltsstoffe des Materials un­ terbunden werden. So ist seit langem das Trocknen von Fleisch, Pilzen und Obst an der Luft bekannt. In neuerer Zeit wurden diese Verfahren durch Evakuie­ rungstechnicken, ggf. unter gleichzeitiger Tempera­ turerniedrigung (Gefriertrocknung) weiter ausgebaut.

Jedoch lassen sich viele pflanzliche und tierische Materialien nach diesen bekannten Verfahren nicht ohne wesentliche Qualitätseinbußen haltbar machen. Die Trocknung bei Raumtemperatur oder sogar erhöhten Temperaturen an Luft führt zu Qualitätsverlusten durch Strukturschädigung und enzymatische sowie oxi­ dative Abbaureaktionen. Bei der Gefriertrocknung ist es notwendig, vor dem eigentlichen Trocknungsschritt den Wasseranteil im Material einzufrieren, wodurch besonders bei Materialien mit hohem Wassergehalt Strukturschäden durch Zellwandzerstörung auftreten.

Weiterhin schreitet die nachfolgende Vakuumtrocknung von außen nach innen in das Material fort; dadurch ist die Oberfläche des Materials schon früh trocken, erwärmt sich und es treten Aromaverluste auf. Außer­ dem sind alle Vakuumtrocknungsmethoden, schon wegen der erschwerten Wärmezufuhr unter vermindertem Druck technisch aufwendig und teuer.

Viele Materialien wie etwa Frischobst, Frischgemüse oder auch das Fleisch von Schalentieren lassen sich daher gegenwärtig weder durch Heißlufttrocknung, noch durch Gefriertrocknung im Vakuum ohne Qualitätsein­ bußen trocknen.

Es hat bis in neueste Zeit nicht an Versuchen ge­ fehlt, hier Abhilfe zu schaffen.

So ist aus der US-Patentschrift 42 51 923 ein Ver­ fahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem eine Kombination von Vakuumtrocknung und Trocknung mit einem trockenen Gasstrom auf gelöste oder zer­ kleinert in Wasser dispergierte Nahrungsmittel bzw. Pharmazeutika Anwendung findet. Der im Kreislauf ge­ führte Gasstrom, beispielsweise Stickstoff wird über eine Absorptionsschicht geleitet, die den Wasser­ dampfgehalt bindet und gleichzeitig aus dem Material entweichende Aromastoffe festhält; diese können dann als Flüssigkeit wieder freigesetzt und rückgeführt werden.

Das Verfahren eignet sich wegen der alternierend ein­ zuschaltenden Evakuierungsstufe praktisch nur für Lö­ sungen oder Dispersionen des Materials in einem Lö­ sungsmittel. Materialien mit empfindlichen Zellstruk­ turen lassen sich nach diesem Verfahren nicht ohne Qualitätsverlust behandeln, da sie nicht in eine Dis­ persion überführt und auch nicht unter Vakuum gesetzt werden können, ohne daß die Zellstruktur schwer ge­ schädigt wird. Wegen der zur Evakuierung und Wasser­ bindung notwendigen Pumpen und Absorptionsschichten ist dieses Verfahren jedoch noch zu aufwendig.

Aus der PCT-Anmeldung WO 86/01 686 ist ein Vorschlag bekannt, Pflanzenprodukte dadurch zu trocknen, daß sie in herkömmlicher Weise mit warmer Luft auf einen verringerten Wassergehalt getrocknet und nachfolgend in einer im wesentlichen sauerstoffreien Atmosphäre gelagert werden. Da jedoch besonders bei empfind­ licheren Materialien der Qualitätsverlust schon bei dem Trocknen an erwärmter Luft eintritt, kann dieses Verfahren für oxidativ verderbliche Materialien nicht eingesetzt werden.

Aus dem US-Patent 35 11 671 ist ein Verfahren zur Entwässerung von Nahrungsmitteln bekannt, welches ebenfalls eine Vakuum- oder Heißlufttrocknung umfaßt, der eine Behandlung des Materials mit Distickstoff­ monoxid folgt. Dieses Verfahren macht sich die Tat­ sache zunutze, daß Distickstoffmonoxid unter Wasser­ verdrängung ins Pflanzenmaterial gebunden wird. Es kommt jedoch ebenfalls nicht ohne konventionelle, ma­ terialschädigende Vor- und Nachtrocknungsprozesse aus und eignet sich daher nicht für empfindliche Ma­ terialien.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Haltbarmachen tierischer und pflanzlicher Materialien der eingangs genannten Art anzugeben, das eine ein­ fache und unaufwendige Trocknung auch sehr empfind­ lichen Materials ohne Qualitätseinbußen gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gasstrom aus einem sauerstoffarmen oder im wesentlichen sauerstoffreien Schutzgas be­ steht und bei einer Konditionierungstemperatur mit dem Material kontaktiert wird, die 0°C nicht oder nur unwesentlich unterschreitet oder höher als 0°C ist, und die Feuchtigkeitseinstellung des Materials voll­ ständig bei einem durch den Gasdruck des Schutzgases gegebenen Konditionierungsdruck erfolgt.

Im einfachsten Fall besteht das Verfahren im wesent­ lichen darin, daß haltbar zu machende Material mit einem trockenen, hinreichend sauerstoffarmen Schutz­ gasstrom zusammenzubringen, der den aus dem Material austretenden Wasserdampf kontinuierlich abführt und nachfolgend in die Umgebung abgelassen wird. Eine Kontrolle der Konditionierungstemperatur ist dabei nicht nötig; zwar kühlt sich das Materials durch die kontinuierliche Verdampfung des Wassers leicht ab, doch werden diese Wärmeverluste durch den stets neu hinzutretenden Schutzgasstrom ausgeglichen. Ebenso­ wenig muß der Konditionierungsdruck geregelt werden; dieser stellt sich einfach durch den Gasdruck des das Material überstreichenden Schutzgases ein. Eine Eva­ kuierung erfolgt nicht. Bei sehr vielen, auch empfindlichen Materialien erweist sich dabei über­ raschenderweise, daß keine Qualitätsverminderung ein­ tritt. Selbst bei erhöhter Temperatur, etwa bei 50°C, werden oxidative wie auch enzymatische Abbaureak­ tionen schon bei diesem einfachen Verfahren praktisch völlig unterbunden. Auch tritt trotz der bei diesen Temperaturen rasch voranschreitenden Trocknung er­ staunlicherweise praktisch kein Qualitätsverlust durch Zellzerstörung ein. Die getrockneten Ma­ terialien lassen sich ohne Aromaverlust und Einbuße an natürlichem Geschmack trocknen, lagern und an­ schließend wieder rehydratisieren. Ein Hartwerden der Außenschichten wird nicht beobachtet.

Im einfachsten Fall wird als Schutzgas vorzugsweise Stickstoff, ggf. im Gemisch mit Luft, oder Kohlen­ dioxid verwendet; vorteilhaft kann es sein, Schwefel­ dioxid und/oder Distickstoffmonoxid zuzusetzen, be­ sonders bei einigen besonders wasserhaltigen und bak­ teriell leicht verderblichen Obst- und Gemüsesorten.

Je nach der Anfälligkeit des zu behandelnden Ma­ terials für oxidative Verderbreaktionen wird das Schutzgas mehr oder weniger sauerstoffrei gewählt. Bei unempfindlicheren Materialien kann aus wirt­ schaftlichen Gründen ohne weiteres ein Restluftgehalt zugelassen werden, doch handelt es sich dabei um Aus­ nahmefälle. Im allgemeinen wird man das Schutzgas so wählen, daß sein Sauerstoffgehalt so klein wie mög­ lich (und wirtschaftlich vertretbar) ist.

Die Temperatur, bei der die Wasserabgabe aus dem Ma­ terial an das Schutzgas erfolgt, kann für unempfind­ lichere Materialien durchaus sehr hoch liegen und so­ gar 100°C überschreiten. Für die meisten pflanzlichen Materialien wird man jedoch niedrigere Temperaturen wählen, bei den empfindlichsten Obst- und Gemüsesor­ ten sollte die Konditionierungstemperatur zwischen 30°C und 50°C liegen. Hier ist je nach Anwendungsge­ biet des Verfahrens ein vernünftiger Kompromiß zwischen Verderblichkeit des Materials einerseits und Geschwindigkeit des Trocknungsprozesses andererseits zu wählen.

Insbesondere kann es sich empfehlen, die Konditionie­ rungstemperatur am Anfang, wenn das Material noch viel Feuchtigkeit enthält, relativ hoch zu wählen, da ein erheblicher Abkühlungseffekt durch die Wasserver­ dampfung am Material eintritt. Wird die Wasserabgabe bei fortschreitender Trocknung langsamer, kann auch die Konditionierungstemperatur vermindert werden.

Den Konditionierungsdruck wird man vorzugsweise höher als 1 bar wählen, da bei höheren Drücken der Wärme­ übergang zwischen Schutzgas und Material günstiger ist.

Da das Ablassen des Schutzgases in die Umgebung ein nicht unwesentlicher Kostenfaktor ist, wird besonders bevorzugt, den Schutzgasstrom im Kreislauf zu führen und ihm den aus dem Material aufgenommenen Wasserge­ halt an geeigneter Stelle des Kreislaufes wieder zu entziehen. Hierzu eignen sich feuchtigkeitsabsor­ bierende Mittel; jedoch wird man vorziehen, die Feuchtigkeit durch Kühlung bzw. Entspannung des Gas­ stromes kondensierend abzuscheiden. Letzteres Ver­ fahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bei erhöhten Schutzgasdrücken gearbeitet wird, da in diesem Fall das Schutzgas durch Entspannen an einer einfachen Düse abgekühlt werden kann und durch das nachfolgende Komprimieren wieder erwärmt wird. Die Abkühlung durch Entspannen kann mit einer zusätz­ lichen Kühlung kombiniert werden; ebenso kann eine zusätzliche Heizung des Gasstromes vorgesehen werden. Auch das Material kann zusätzlich zu seiner Temperie­ rung durch den Schutzgasstrom erwärmt werden, bei­ spielsweise durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung und/oder Hochfrequenzbeheizung.

Bei der Führung des Schutzgasstromes im Kreislauf kann es vorteilhaft sein, nicht den gesamten Strom einer Feuchtigkeitsabscheidung zu unterziehen, son­ dern statt dessen einen Teilstrom abzuzweigen und nur diesen abkühlend bzw. entspannend vom mitgeführten Wasserdampf zu befreien.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an­ hand der Beschreibung der Funktionsweise einer zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtung näher er­ läutert. Dabei wird auf die beigefügte Zeichnung Be­ zug genommen, die schematisch diese Vorrichtung zeigt.

Die Vorrichtung weist einen Konditionierbehälter 1 auf, in dem Lochbleche 2 in Strömungsrichtung des Gasstromes hintereinander angeordnet sind. Im gezeig­ ten Ausführungsbeispiel strömt das trockene Schutzgas an der Unterseite des Konditionierbehälters 1 ein und verläßt diesen wasserdampfbeladen an seiner Ober­ seite; die Lochbleche 2 liegen dann jeweils horizon­ tal quer zur Strömungsrichtung des Schutzgases und folgen vertikal aufeinander in Strömungsrichtung.

Auf den Lochblechen 2 liegt, wie in der Zeichnung schematisch angedeutet, das zu trocknende Material, so daß der durch die Löcher der Lochbleche 2 durch­ tretende Schutzgasstrom es überstreicht.

Der Schutzgasstrom kommt trocken über eine Kreislauf­ leitung 3 und wird vor Eintritt in den Konditionier­ behälter 1 durch eine Heizung 10 auf die gewünschte Konditionierungstemperatur gebracht. Nach seinem Ein­ tritt in den Konditionierbehälter 1 durch einen Ein­ laß 4 führt er Wasserdampf von der Oberfläche des Ma­ terials ab und verläßt, mit dem Wasserdampf beladen, den Konditionierbehälter 1 durch einen Auslaß 5. Über die Kreislaufleitung 3 gelangt der wasserdampfbela­ dene Schutzgasstrom zu einem Wasserabscheider 6, in­ dem er sich über eine Düse 8 entspannen kann. Durch die dabei auftretende Abkühlung kondensiert das Wasser an den Innenflächen des Wasserabscheiders 6 aus; ein Wasserablaßhahn 7 dient dazu, den Wasserab­ scheider 6 zu geeigneten Zeitpunkten zu entleeren.

Der so entspannte und von einem großen Teil des mit­ geführten Wasserdampfes befreite Schutzgasstrom wird von einer Pumpe 9 aus dem Wasserabscheider 6 abge­ saugt und komprimiert, wobei er sich erwärmt. Die Pumpe 9 drückt den Schutzgasstrom nachfolgend in den zum Konditionierbehälter 1 führenden Teil der Kreis­ laufleitung 3, so daß der Schutzgasstrom sich dort erneut mit Wasserdampf beladen kann.

Claims (17)

1. Verfahren zum Haltbarmachen tierischer und pflanz­ licher Materialien, bei dem das Material zur Feuch­ tigkeitseinstellung mit einem, ggf. im Kreislauf ge­ führten, trockenen Gasstrom kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Gasstrom aus einem sauerstoffarmen oder im wesentlichen sauerstoffreien Schutzgas besteht und
• b) bei einer Konditionierungstemperatur mit dem Ma­ terial kontaktiert wird, welche 0°C nicht oder nur unwesentlich unterschreitet oder höher als 0°C ist, und
• c) die Feuchtigkeitseinstellung des Materials voll­ ständig bei einem durch den Gasdruck des Schutz­ gases gegebenen Konditionierungsdruck erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas ein wasser­ bindendes Gas verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas ein bio­ zides und/oder enzymatische bzw. fermentative Reak­ tionen im Material verminderndes Gas verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas Kohlen­ dioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid oder Distick­ stoffmonoxid oder ein Gemisch aus diesen Gasen ver­ wendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas zusätzlich ein oder mehrere andere Gase, insbesondere Stickstoff und/oder Luft enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Stickstoff und/oder Luft nicht größer als 80%, vorzugsweise nicht größer als 50% und besonders bevorzugt etwa 20% ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Schwefel­ dioxid nicht größer als 50%, vorzugsweise nicht größer als 20%, und besonders bevorzugt etwa 5% ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierungstem­ peratur zwischen Raumtemperatur und etwa 120°C, vor­ zugsweise zwischen 30° und 80°C und besonders bevor­ zugt zwischen 30° und 50°C liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierungstem­ peratur während der Feuchtigkeitseinstellung geän­ dert, insbesondere von höherer Anfangstemperatur aus­ gehend vermindert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Konditionierungsdruck höher ist als 1 bar.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom im Kreislauf geführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf durch einen Feuchtigkeitsabscheider zur Entfernung der aufge­ nommenen Feuchtigkeit aus dem Gasstrom geführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom im Feuchtig­ keitsabscheider gekühlt bzw. entspannt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Gas­ stromes abgezweigt und durch den Feuchtigkeitsab­ scheider geführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bei der Kon­ ditionierung zusätzlich erwärmt wird, vorzugsweise durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung und/oder Hochfre­ quenzbeheizung.

16. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 zur Haltbarmachung von Obst, Gemüse, Pilzen, Beeren, Knollenfrüchten, Cerealien, Nüssen, Weintrauben, Kräutern und anderen Pflanzen und deren Früchten, sowie von Zwischen- und Fertigprodukten und Mischungen dieser Materialien miteinander oder mit anderen Stoffen.

17. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 zur Haltbarmachung von Fleisch und anderem Zellmaterial von Warmblütern, Fischen, Schalen- und Weichtieren, Mikroorganismen und anderem Zellmaterial, sowie von Zwischen- und Fertigprodukten dieser Materialien, und von Mischungen dieser Materialien miteinander oder mit anderen Stoffen.