DE3721762A1 - Verfahren zur entkeimung von lebensmittel und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entkeimung von Lebensmittel, insbesondere von Gewürzen und Trocken­ früchten. Außerdem befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Im Bereich der Lebensmittelindustrie, und hier vor allem bei den Gewürzen, spielt die Entkeimung eine wichtige Rolle. Üblicherweise werden Gewürze, bei­ spielsweise Pfefferkörner, oder Trockenfrüchte oder dergleichen nach der Ernte zunächst getrocknet und längere Zeit gelagert. In dieser Phase können die Oberflächen der Gewürze hoch verkeimen. Es handelt sich hauptsächlich um Pilzsporen (bis zu 10⁶ K/G) und Sporen der Bacilleceae. Darunter befinden sich potentielle Miycotoxinbildner und bakterielle Lebensmittelvergif­ ter. Deshalb ist es erforderlich, diese Keime vor ei­ ner Weiterverarbeitung der Gewürze wieder zu beseitigen. Eine fehlende oder nur unzureichende Entkeimung führt dazu, daß die betreffenden mit Gewürzen versehenen Le­ bensmittel ungenießbar werden können. Wenn die Gewürze in einer Wurst oder in Fleisch weiterverarbeitet werden, besteht die Gefahr, daß die Keime chemische Reaktionen bewirken, wodurch das betreffende Produkt ebenfalls un­ genießbar wird.

Das häufige Auftreten von Bacillus cerens (Lebensmittel­ vergifter) in Fleischprodukten ist vermutlich auf die Verwendung von häufig stark mit Sporen belasteten Ge­ würzen zurückzuführen. Es sind schon Verfahren bekannt, bei denen die Gewürze zur Entkeimung mit z. B. Ethylenoxid begast werden. Mit Ethylenoxid erzielt man zwar gute Abtötungsraten, aber nach dem Verbot von Äthylenoxid (Bildung toxischer Nebenprodukte) steht kein alterna­ tives Verfahren zur Keimreduzierung der immer noch mit Mikroorganismen belasteten Revisoren zur Verfügung. Zu­ sätzlich muß berücksichtigt werden, daß Ethylenoxid auch für die Umwelt giftig und belastend ist. Deshalb sind bei diesem Verfahren aufwendige und komplizierte Schutzvorrichtungen erforderlich, um eine Schädigung der Umwelt durch das Giftgas zu verhindern. Ein weite­ res beschriebenes Verfahren, das sich nicht durch­ setzen konnte, beschreibt den Einfluß von Äthylalko­ holdämpfen auf die Mikroorganismenflora.

Ferner sind auch schon Bemühungen bekannt geworden, ionisierende Strahlen bei der Entkeimung einzusetzen. In der Bundesrepublik Deutschland ist nur der Einsatz von UV-Strahlen zur Bestrahlung bestimmter Lebensmittel zugelassen. In verschiedenen Ländern werden hauptsäch­ lich γ -Strahlen zur Haltbarmachung von Lebensmitteln eingesetzt. Wegen der Bildung von verschiedenen Radika­ len und den daraus entstehenden gefährlichen Nebenpro­ dukten sind diese Verfahren mit erheblichen Nachteilen behaftet, und es zeichnet sich auch hier ab, daß die Verwendung von ionisierenden Strahlen nicht zugelassen werden wird.

Schließlich werden für die Entkeimung von Lebensmitteln und Gewürzen noch thermische Verfahren eingesetzt, bei denen der Temperatureinfluß dazu ausgenutzt wird, die Keime abzutöten.

Bei den thermischen Verfahren besteht ein gravierender Nachteil darin, daß bei dem gemahlenen Produkt die Oberfläche der einzelnen kleinen Partikel gegenüber dem ungemahlenen Zustand um ein vielfaches vergrößert wird. Dies führt in der Praxis zu erheblichen Aroma­ verlusten, weil die Gefahr des Verdampfens von flüch­ tigen Inhaltsstoffen besteht. Durch die Wärmebehand­ lung werden die kleinen Partikel nicht nur an der Oberfläche, sondern bis zum Kern erwärmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Ver­ meidung der beschriebenen Nachteile ein Verfahren zu schaffen, welches mit einfachen Maßnahmen und ohne umweltbelastende Einflüsse eine sichere Entkeimung von Lebensmitteln ermöglicht.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Der grundlegende Gedanke der Erfindung liegt darin, die Oberfläche der stückigen - also in vorteilhafter Weise nicht gemahlenen - Lebensmittel mit einem Was­ serfilm zu umgeben und diesen Wasserfilm anschließend durch Einwirkung eines Mikrowellenfeldes zu verdampfen. Das im vorliegenden Verfahren auf neuartige Weise ein­ gesetzte Mikrowellenfeld bewirkt aufgrund seiner Eigen­ schaften, daß die Erhitzung nur auf der Oberfläche, an der sich der Wasserfilm befindet, stattfindet. Die dort befindlichen Keime werden dadurch abgetötet. In vor­ teilhafter Weise wird vermieden, daß durch Wärmelei­ tung der Kern stückiger Lebensmittel erhitzt werden kann, d. h., es treten keine oder nur sehr geringe Aromaverluste auf. Da sich die Keime fast ausschließ­ lich auf den Oberflächen befinden, ist mit den erfin­ dungsgemäßen Verfahrensschritten eine sichere Entkei­ mung gewährleistet.

Ein wesentliches Merkmal bei der Erfindung besteht im Vergleich zu den anderen thermischen Verfahren darin, daß die stückigen Lebensmittel im Ganzen behandelt wer­ den, und es nicht erforderlich ist, sie vorher zu mahlen. Allein dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Aroma­ verlust vermieden.

Zum Zwecke der Befeuchtung und der Bildung des Konden­ satfilms werden die stückigen Lebensmittel in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit Dampf unterschiedlichen Zustandes beaufschlagt, d. h., es läßt sich Dampf unterschiedlicher Spannung verwenden, so daß Heißdampf über Sattdampf bis Naßdampf in Betracht kommt. Die Wahl der Dampfspannung richtet sich nach dem Produkt selbst und nach dessen Vorbehandlung. In zweck­ mäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die stückigen Lebensmittel zunächst temperiert bzw. ge­ kühlt werden, um die Kondensatfilmbildung auf der Ober­ fläche zu unterstützen.

Bei Senfkörnern wird man in vorteilhafter Weise Naß­ dampf - also einen Dampf niedriger Spannung - verwen­ den. Die Senfkörner sind von einer Schleimschicht um­ geben, die spontan Feuchtigkeit aufnimmt.

Höhere Dampfspannungen lassen sich mit Vorteil bei schwarzem Pfeffer einsetzen. Bei höheren Dampfspan­ nungen tritt ein geringerer Wassergehalt auf, so daß nur relativ wenig Feuchtigkeit kondensiert und sich nur ein geringer Kondensatfilm ausbildet. Dadurch wird vermieden, daß Feuchtigkeit in das Pfefferkorn diffundiert, was bei der anschließenden Behandlung mit dem Mikrowellenfeld zu Aromaverlusten führen wür­ de.

Unabhängig von der Wahl der jeweiligen Dampfspannung läßt sich durch die Temperierung bzw. vorherige Küh­ lung der stückigen Lebensmittel die Kondensatzfilmbil­ dung in vorteilhafter Weise unterstützen. Die Möglich­ keit der Beeinflussung der Schichtdicke des Feuchtig­ keitsfilms bzw. des Kondensatfilms ist auch deshalb von besonderem Vorteil, weil dadurch die Bildung von Wassertropfen verhindert wird. Als Folge der durch die Temperierung erzeugten Temperaturunterschiede wird die gesamte Oberfläche der stückigen Lebensmittel in etwa gleichmäßig benetzt. Durch den Einfluß der an­ schließenden Mikrowellenbehandlung wird der Konden­ satfilm erhitzt und verdampft. Es findet also eine fast reine Oberflächenerhitzung statt und dadurch werden die dort befindlichen Keime inaktiviert.

Im inneren Kern der stückigen Lebensmittel erfolgt - im Gegensatz zu den eingangs erwähnten thermischen Verfahren - keine Erwärmung. Die Erhitzung bzw. Ver­ dampfung des Kondensatfilms hängt von der Dipoleigen­ schaft des Wassers ab. Nach der Behandlung der stücki­ gen Lebensmittel durch das Mikrowellenfeld liegen die Produkte also im keimfreien oder keimarmen und trocke­ nen Zustand vor.

Die bei der Erfindung gewährleistete Oberflächener­ hitzung ohne Beeinflussung des Kernes ist insbesondere bei Produkten von Vorteil, die leicht flüchtige Substanzen, wie z. B. ätherische Öle ent­ halten.

Die durch die Erhitzung an der Oberfläche erzielte Abtötungsrate der Keime wird durch athermische Ab­ tötungseffekte - Abtötung ohne Wärme - im Mikro­ wellenfeld unterstützt. Damit verbunden ist eine D-Wertabsenkung von 10-30%, also eine zusätz­ liche Abtötung durch den athermischen Effekt in dieser Größenordnung (der D-Wert gibt die dezima­ le Reduktionszeit der Keime an).

Bei besonders resistenter Mikroorganismenflora kann die Behandlung im Mikrowellenfeld unter unterschied­ lichen Druckbedingungen erfolgen, um in jedem Fall eine sichere Entkeimung zu erzielen. Da die stückigen Lebensmittel nur oberflächlich befeuchtet werden, an­ sonsten aber die relativ schlechte Wärmeleitfähig­ keit trockener Produkte eine rasche innere Erwärmung (abhängig auch von deren jeweiligen Dipoleigenschaf­ ten) verhindert, wird auch nur die Oberfläche in Ab­ hängigkeit vom angelegten Druck-Temperaturverhältnis beeinflußt.

Die Trocknung der Oberfläche der stückigen Lebensmittel kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wäh­ rend der Mikrowellenbehandlung durch eine Absaugung des Dampfes wirksam unterstützt werden.

Bei oxidationsgefährdeten Produkten können sterile Inertgase in den unterschiedlichen Verfahrensstufen (Mikrowellenbereich und anschließende Kühlung) ein­ gesetzt werden. Bei fetthaltigen Produkten (z. B. Öl­ samen), die normalerweise schnell oxidieren würden, lassen sich somit Oxidationen verhindern.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und diesbezüglich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau einfache Vorrichtung zur sicheren Entkeimung von stückigen Lebensmitteln zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 9.

Durch das Förderband lassen sich die stückigen Lebens­ mittel in einer kontinuierlichen Betriebsweise nach­ einander zu einer Befeuchtungskammer und einer darauf folgenden Mikrowellenstation transportieren. Diese Verfahrensweise ist insbesondere bei größeren Produkt­ mengen von Vorteil.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ent­ keimungskammer vorgesehen, in die Dampf zuführbar ist, und in der ein Mikrowellenfeld erzeugbar ist. Hierbei kann eine diskontiunierliche Betriebsweise für klei­ nere Produktionsmengen zur Anwendung kommen.

Die neuartige Vorrichtung läßt sich daher ohne weiteres transportabel aufbauen und direkt vor Ort einsetzen, beispielsweise direkt beim Ernten der Lebensmittel bzw. Gewürze. Dadurch wird es in den Herstellerlän­ dern möglich, entkeimte hochwertige Produkte zu erzeu­ gen.

Auch der Verarbeiter stückiger Lebensmittel und Gewür­ ze kann die erfindungsgemäße Vorrichtung verwenden. Er ist damit in der Lage, ungemahlene Gewürze zu kau­ fen und direkt bei der Verarbeitung zu entkeimen, wo­ durch sich Aromaverluste vermeiden lassen.

Andere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Entkeimen, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht ei­ ner Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit der Bezugsziffer 10 be­ zeichnete Vorrichtung zum Entkeimen umfaßt ein Förder­ band 12, auf welches über eine Dosiervorrichtung 14 stückige Lebensmittel, beispielsweise Pfefferkörner 34 aufgebracht werden. Durch die Dosiervorrichtung 14 wird eine einlagige Körnerschicht auf dem sich in Rich­ tung des Pfeiles 36 bewegenden Förderband 12 erreicht.

Die Vorrichtung 10 umfaßt ferner eine Temperierkammer 16, an die sich eine Befeuchtungskammer 18 anschließt. Auf die Befeuchtungskammer 18 folgen eine Mikrowellen­ station 20 sowie eine Kühlstufe 22. Mittels des Förder­ bandes 12 werden die Pfefferkörner 34 durch alle genannten Stufen bzw. Stationen kontinuierlich geführt und gelan­ gen danach zu einer Abnahmestation 24, wo die entkeim­ ten Pfefferkörner zur Verfügung stehen.

In der Temperierkammer 16 werden die Pfefferkörner 34 gekühlt, um die anschließende Befeuchtung in der Be­ feuchtungskammer 18 zu unterstützen. In der Mikro­ wellenstation 20 werden die mit einem Kondensatfilm umgebenen Pfefferkörner einem Mikrowellenfeld ausge­ setzt, so daß der Kondensatfilm auf der Oberfläche ver­ dampft. In der anschließenden Kühlstufe 22 erfolgt eine Kühlung der Pfefferkörner 34, die danach zur Abnahmesta­ tion 24 gelangen.

In Fig. 2 besteht die Vorrichtung aus einer Entkeimungs­ kammer 26 mit einer Platte 28, auf welche die Pfeffer­ körner 34 aufgelegt werden. Die Entkeimungskammer 26 ist allseitig verschließbar ausgebildet.

Durch den Pfeil 30 ist angedeutet, daß in die Entkei­ mungskammer 26 Dampf eingeführt werden kann, um die Pfefferkörner 34 zu befeuchten. Anschließend werden die Pfefferkörner 34 in der gleichen Entkeimungskam­ mer 26 einem Mikrowellenfeld 32 ausgesetzt. Nach ei­ ner Kühlung kann die Platte 28 mit den entkeimten Pfef­ ferkörnern 34 entnommen werden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Entkeimung von Lebensmittel, insbesondere von Gewürzen und Trockenfrüchten, da­ durch gekennzeichnet, daß die Entkeimung im stücki­ gen (nicht gemahlenen) Zustand der Lebensmittel er­ folgt, und daß die stückigen Lebensmittel auf ihrer Oberfläche befeuchtet und anschließend einem Mikro­ wellenfeld ausgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Befeuchtung dadurch erfolgt, daß die stückigen Lebensmittel mit Dampf wählbaren Zu­ stands beaufschlagt werden, so daß die stückigen Lebensmittel von einem Kondensatfilm wählbarer Dicke umgeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die stückigen Lebensmittel vor der Befeuchtung gekühlt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ feuchtung durch Besprühen mit Wasser erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die stücki­ gen Lebensmittel gekühlt werden, nachdem sie dem Mikro­ wellenfeld ausgesetzt worden sind und die Feuchtig­ keit auf ihrer Oberfläche verdampft ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die stücki­ gen Lebensmittel während der Entkeimung durch das Mikrowellenfeld wählbaren Drücken ausgesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Trocknung durch das Mikrowellenfeld entstehende Dampf abgesaugt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die stückigen Lebensmittel während eines Verfahrens­ schrittes oder mehreren Verfahrensschritten einem Inertgas ausgesetzt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch ein Förderband (12), welches längs einer Befeuchtungs­ kammer (18) und einer darauf folgenden Mikrowellen­ station (20) verläuft und zur Aufnahme und zum Trans­ port der stückigen Lebensmittel (34) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Förderrichtung (36) gesehen vor der Befeuchtungskammer (18) eine Temperierkammer (16) an­ geordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und/oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß in Förderrichtung (36) ge­ sehen hinter der Mikrowellenstation (20) eine Kühl­ stufe (22) angeordnet ist.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch eine Entkeimungskammer (26), der Dampf (30) zuführ­ bar ist, und in der ein Mikrowellenfeld (32) erzeug­ bar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innentemperatur der Entkeimungskammer (26) einstellbar ist.