DE3721762C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entkeimung von Lebensmitteln, insbesondere von Gewürzen und Trocken­ früchten, wobei die Entkeimung im stückigen (nicht ge­ mahlenen) Zustand der Lebensmittel erfolgt, und bei dem die stückigen Lebensmittel auf ihrer Oberfläche befeuchtet werden, bevor sie in einem Mikrowellenfeld einer Trocknung unterzogen werden.

Im Bereich der Lebensmittelindustrie, und hier vor al­ lem bei den Gewürzen, spielt die Entkeimung eine wich­ tige Rolle. Üblicherweise werden Gewürze, beispiels­ weise Pfefferkörner, oder Trockenfrüchte oder derglei­ chen nach der Ernte zunächst getrocknet und längere Zeit gelagert. In dieser Phase können die Oberflächen der Gewürze hoch verkeimen. Es handelt sich hauptsäch­ lich um Pilzsporen (bis zu 10⁶ K/G) und Sporen der Bacillecae. Darunter befinden sich potentielle Miycotoxinbildner und bakterielle Lebensmittelvergif­ ter. Deshalb ist es erforderlich, diese Keime vor einer Weiterverarbeitung der Gewürze wieder zu beseitigen. Eine fehlende oder unzureichende Entkeimung führt dazu, daß die betreffenden mit Gewürzen versehenen Lebensmit­ tel ungenießbar werden können. Wenn die Gewürze in ei­ ner Wurst oder in Fleisch weiterverarbeitet werden, be­ steht die Gefahr, daß die Keime chemische Reaktionen bewirken, wodurch das betreffende Produkt ebenfalls un­ genießbar wird.

Das häufige Auftreten von Bacillus cerens (Lebensmit­ telvergifter) in Fleischprodukten ist vermutlich auf die Verwendung von häufig stark mit Sporen belasteten Gewürzen zurückzuführen.

Aus der Schrift GB-PS 12 55 458 ist bereits ein Verfah­ ren zur Entkeimung von körnigen Lebensmittel bekannt, bei dem die Körner mit einer dielektrisch verlustrei­ chen Flüssigkeit benetzt werden und anschließend einem Mikrowellenfeld ausgesetzt werden. Dabei wird die Flüs­ sigkeit, bevorzugt Wasser, gleichmäßig auf die Oberflä­ che des körnigen Lebensmittels gesprüht.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, daß beim Besprühen die Flüssigkeitsverteilung im Bett des körnigen Lebensmittels sehr ungleichmäßig erfolgt. Die oberen Schichten werden stärker benetzt als die unteren Schichten. Will man eine gleichmäßige Benetzung erreichen, so muß mit Überschuß an Benetzungsflüssigkeit gearbeitet werden. Die Dosierung ist dann abhängig von der Oberfläche der körnigen Lebensmittel, an die die Benetzungsflüssigkeit durch Adhäsion gebunden wird. Da Lebensmittel mit kleiner Körnung eine höhere spezifische Oberfläche besitzen, erfolgt verfahrensbedingt in diesem Fall eine höhere Dosierung der Flüssigkeit bezogen auf das Gewicht des zu entkeimenden Lebensmittels. Die Folge ist eine höhere thermische Belastung beim Entkeimen, was nachteilige Verluste an Aroma bewirkt. Außerdem sind schon durch eine Dosierung im Überschuß Aromaverluste unvermeidbar, da die Aromastoffe teilweise in der überschüssigen Flüssigkeit gelöst werden.

Außerdem ist aus der US-PS 38 89 009 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sterilisation von Nahrungsmitteln in einem kontinuierlichen Verfahren unter Verwendung von Mikrowellenergie bekannt. Die Lebensmittel werden dabei innerhalb eines Drucktunnels entweder mit Mikrowellen oder Infrarot bestrahlt. Zur Vermeidung, daß die Lebensmittel durch Phasenübergänge der enthaltenen Flüssigkeit nach Absenken des Drucks geschädigt werden, erfolgt eine Kühlung der Lebensmittel bevor sie den Drucktunnel verlassen. Ein Einspeisen von zusätzlichem Dampf in den Behandlungstunnel, dient der gleichmäßigeren Verteilung des Mikrowellenfeldes. Deshalb wird überhitzter Dampf empfohlen. Die Anwendung von Dampf im Zusammenhang mit Mikrowellen dient demnach anderen Zwecken als die Verwendung des Dampfes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Schließlich ist aus der DE-A1 36 39 412 die Pasteurisierung und Sterilisierung von pulverförmigen und stückigen Lebensmitteln und dgl. bekannt, bei der ebenfalls ein Mikrowellenfeld verwendet wird. Die Erwärmung der pulverförmigen Lebensmittel erfolgt durch die im Inneren der Lebensmittel erzeugte Wärmeenergie, die der Energieaufnahme aus dem Mikrowellenfeld entspricht. Die Behandlung wird so lange fortgesetzt, bis die Anfangsenergieaufnahme wieder erreicht ist. Anschließend wird die erzielte Temperatur für 0 bis 60 Minuten aufrechterhalten. Zur Verringerung der Behandlungszeit wird auf Chemikalien zurückgegriffen. Die Verwendung der Mikrowellenenergie dient lediglich der Erwärmung der Lebensmittel.

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 Aromaverlusten, weil die Gefahr des Verdampfens von flüchtigen In­ haltsstoffen besteht. Durch die Wärmebehandlung werden die kleinen Partikel nicht nur an der Oberfläche, son­ dern bis zum Kern erwärmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile ein Verfahren zu schaffen, welches mit einfachen Maßnahmen und ohne umweltbelastende Einflüsse eine sichere Entkeimung von Lebensmitteln ermöglicht und das durch eine sachge­ rechtere Dosierung und gleichmäßige Verteilung der Benetzungsflüssigkeit eine geringere thermische Belastung der Lebensmittel beim Entkeimen erlaubt.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Der grundlegende Gedanke der Erfindung liegt darin, die Oberfläche der stückigen Lebensmittel mit einem beson­ ders präzise dosierten Wasserfilm zu umgeben und diesen Wasserfilm anschließend durch Einwirkung eines Mikro­ wellenfeldes zu verdampfen. Die gemäß vorliegendem Ver­ fahren auf neuartige Weise erfolgende Dosierung der Flüssigkeit bewirkt aufgrund ihrer Eigenschaften, daß die Erhitzung nur auf das erforderliche Maß beschränkt bleibt. In vorteilhafter Weise wird vermieden, daß durch die Wärmeleitung der Kern stückiger Lebensmittel erhitzt werden kann. d.h., es treten keine oder nur sehr geringe Aromaverluste auf. Da sich die Keime fast ausschließlich auf den Oberflächen befinden, ist mit den erfindungsgemäßen Verfahrenschritten eine sichere Entkeimung gewährleistet.

Zum Zweck der Befeuchtung und der Bildung des Konden­ satfilms werden die stückigen Lebensmittel erfindungs­ gemäß mit Dampf unterschiedlichen Zustandes beauf­ schlagt, d.h., es läßt sich Dampf unterschiedlicher Spannung verwenden, so daß Heißdampf über Sattdampf bis Naßdampf in Betracht kommt.

Dadurch, daß die stückigen Lebensmittel von Kondensat benetzt werden, das sich an dem temperierten Lebensmittel bildet, ergibt sich eine besonders gleichmäßige Dosierung des Benetzungsmittels, die weitgehend unabhängig von der spezifischen Oberfläche ist. Die Dosierung wird überwiegend von dem Wärmeinhalt des Lebensmittels bestimmt. Der Dampf dringt vorteilhaft auch durch stärkere Schüttlagen. Durch Wahl des in der Kammer herrschenden Drucks und durch Einstellung der Temperatur des Lebensmittels vor der Behandlung im Mikrowellenfeld, kann die Kondensatbildung so präzise geführt werden, daß die thermische Belastung des zu entkeimenden Lebensmittels auf das geringste erforderliche Maß beschränkt bleibt.

Unerwünschte Aromaverluste werden somit vorteilhaft vermieden. Der vorhandene Dampf ersetzt einen Teil der erforderlichen Mikrowellenenergie, da er den Lebensmitteln Kondensationswärme zuführt und verhindert darüber hinaus auch nachteilige Oxidationsprozesse in den zu behandelnden Lebensmitteln.

Bei Senfkörnern wird man in vorteilhafter Weise Naßdampf - also einen Dampf niedriger Spannung - ver­ wenden. Die Senfkörner sind von einer Schleimschicht umgeben, die spontan Feuchtigkeit aufnimmt.

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

Unabhängig von der Wahl der jeweiligen Dampfspannung läßt sich durch die Temperierung bzw. vorherige Kühlung der stückigen Lebensmittel die Kondensatfilmbildung in vorteilhafter Weise unterstützen. Die Möglichkeit der Beeinflussung der Schichtdicke des Feuchtigkeitsfilms 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 Ober­ fläche der stückigen Lebensmittel in etwa gleichmäßig erhitzt. Durch den Einfluß der anschließenden Mikrowel­ lenbehandlung wird der Kondensatfilm erhitzt und ver­ dampft. Es findet also eine fast reine Oberflächener­ hitzung statt und dadurch werden die dort befindlichen Keime inaktiviert.

Im inneren Kern der stückigen Lebensmittel erfolgt - im Gegensatz zu den eingangs erwähnten thermischen Verfah­ ren - keine Erwärmung. Die Erhitzung bzw. Verdampfung des Kondensatfilms hängt von der Dipoleigenschaft des Wassers ab. Nach der Behandlung der stückigen Lebens­ mittel durch das Mikrowellenfeld liegen die Produkte also im keimfreien oder keimarmen und trockenen Zustand vor.

Die bei der Erfindung gewährleistete Oberflächenerhit­ zung ohne Beeinflussung des Kernes ist insbesondere bei Produkten von Vorteil, die leicht flüchtige Substanzen, wie z.B. ätherische Öle enthalten.

Die durch die Erhitzung an der Oberfläche erzielte Ab­ tötungsrate der Keime wird durch athermische Abtötungs­ effekte - Abtötung ohne Wärme im Mikrowellenfeld unter­ stützt. Damit verbunden ist eine D-Wertabsenkung von 10-30%, also eine zusätzliche Abtötung durch den athermi­ schen Effekt in dieser Größenordnung (der D-Wert gibt die dezimale Reduktionszeit der Keime an).

Bei besonders resistenter Mikroorganismenflora kann die Behandlung im Mikrowellenfeld unter unterschiedlichen Druckbedingungen erfolgen, um in jedem Fall eine si­ chere Entkeimung zu erzielen. Da die stückigen Lebens­ mittel nur oberflächlich befeuchtet werden, ansonsten aber die relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit trockener Produkte eine rasche innere Erwärmung (abhängig auch von deren jeweiligen Dipoleigenschaften) verhindert, wird auch nur die Oberfläche in Abhängigkeit vom ange­ legten 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) einge­ setzt werden. Bei fetthaltigen Produkten (z.B. Ölsa­ men), die normalerweise schnell oxidieren würden, las­ sen sich somit Oxidationen verhindern.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Aus­ führungsform einer Vorrichtung zum Entkeimen und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer 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 Richtung 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 ge­ nannten Stufen bzw. Stationen kontinuierlich geführt und gelangen danach zu einer Abnahmestation 24, wo die entkeimten 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 Mikrowel­ lenstation 20 werden die mit einem Kondensatfilm umge­ benen Pfefferkörner einem Mikrowellenfeld ausgesetzt, so daß der Kondensatfilm auf der Oberfläche verdampft. In der anschließenden Kühlstufe 22 erfolgt eine Kühlung der Pfefferkörner 34, die danach zur Abnahmestation 24 gelangen.

In Fig. 2 besteht die Vorrichtung aus einer Entkei­ mungskammer 26 mit einer Platte 28, auf welche die Pfefferkörner 34 aufgelegt werden. Die Entkeimungskam­ mer 26 ist allseitig verschließbar ausgebildet.

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

Claims (5)

1. Verfahren zur Entkeimung von Lebensmitteln, insbe­ sondere von Gewürzen und Trockenfrüchten, wobei die Entkeimung im stückigen (nicht gemahlenen) Zu­ stand der Lebensmittel erfolgt, und bei dem die stückigen Lebensmittel auf ihrer Oberfläche be­ feuchtet werden bevor sie in einem Mikrowellenfeld einer Trocknung unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die stückigen Lebensmittel vor der Befeuchtung temperiert werden und dann zur Erzeugung eines Kondensatfilmes auf der Oberfläche mit Dampf beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die stückigen Le­ bensmittel gekühlt werden, nachdem sie dem Mikro­ wellenfeld ausgesetzt worden sind.

3. Verfahren nach Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die stückigen Lebensmittel während der Entkeimung durch das Mikrowellenfeld einem Druck ausgesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeich­ net, daß der bei der Trocknung durch das Mikrowellenfeld entstehende Dampf aufgesaugt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß die stückigen Lebensmittel während der Mikrowellentrocknung und anschließenden Kühlung einem Inertgas ausgesetzt werden.