-
Verfahren und Vorrichtung zum Frischhalten von Milch Die Erfindung
bezieht sich auf die Bestrahlung von Milch und hat eine weitere Ausbildung des Verfahrens
zum Frischhalten von Lebensmitteln gemäß Patent 551 ago zum Gegenstand, nach welchem
Lebensmittel außer mit ultravioletten gleichzeitig mit ultraroten Strahlen behandelt
werden. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines einfachen Verfahrens und einer
einfachen Vorrichtung zur Ausführung der Bestrahlung, zu dem Zwecke, den Keimgehalt
der Milch wesentlich zu verringern, ohne daß die Milch sonst bezüglich des Geschmackes
oder anderer Eigenschaften beeinträchtigt wird.
-
Nach dein Verfahren gemäß der Erfindung wird die Milch der gleichzeitigen
Einwirkung von Strahlen zweier Grundtypen ausgesetzt, und zwar einerseits Strahlen,
die an Wellenlänge kürzer sind als die Strahlen an dem durchschnittlich sichtbaren
Teil des Spektrums, wie z. B. ultraviolette Strahlen, und andererseits Strahlen
von einer Wellenlänge, die die des durchschnittlich sichtbaren Teiles des Spektrums
überschreitet, wie beispielsweise ultrarote Strahlen; diese Strahlen werden durch
gesonderte Lampen emittiert, die in die Milch eingetaucht sind, welche gleichzeitig
erhitztwird, bis imwesentlichen die gesamte behandelte Milchmenge eine - unter der
Pasteurisierungstemperatur liegende, sich dieser aber annähernde Temperatur annimmt.
Die Pasteurisierung beginnt bei etwa 62 bis 63' C, während die vorzugsweise
angewendete Temperatur, auf die die Milch während der Einwirkung der erwähnten Strahlenart
erhitzt wird, über 49° C, jedoch nicht über 6o° C liegt. Die Anordnung der Lampen,
welche die Strahlen aussenden, ist vorteilhaft so, daß eine nicht unbeträchtliche
Menge. der behandelten Milch sich zwischen den Lampen befindet, so daß sie der kombinierten
Einwirkung der Strahlen ausgesetzt ist, welche in entgegengesetzten Richtungen von
den Lampen aus durch die dazwischenliegende Milch hindurchtreten. Gleichzeitig wird
der Milch Wärnie zugeführt, bis sie im wesentlichen in ihrer Gesamtheit die angegebene
Temperatur' erreicht. Die Wärmezufuhr erfolgt so, daß Könvektionsströme in .der
Milch erzeugt werden, die diese durch den Raum zwischen den Lampen umlaufen lassen.
Diese Bewegung ins der Milchmenge kann im gewissen Mäße durch
die
Wärme unterstützt werden, welche die Lampen selbst abgeben.
-
Die Apparatur, die zur Ausführung des Verfahrens verwendet wird, weist
Lampen auf, die imstande sind, Strahlen der beiden erwähnten Strahlungsarten'auszusenden;.,diese
Lampen sind im Abstande voneinander in einem Behälter so angeordnet, daß sie in
die den Behälter füllende Milch eingetaucht sind. Durch Beheizungsvorrichtungen
wird die Milch erwärmt, bis sie nahe an der Pasteurisierungstemperatur (jedoch unter
dieser) ist. Wie erwähnt, erfolgt die Wärmezuführung zweckmäßig so, daß Konvektionsströme
in der Milch entstehen, die sie zwischen den Lampen umlaufen lassen, derart, daß
die gesamte Milch der gleichzeitigen Einwirkung der entgegengesetzt gerichteten
Strahlengruppen von den Lampen ausgesetzt ist.
-
Wünschenswert ist, daß die Temperaturerhöhung der ',Milch mit einer
solchen verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit erfolgt, daß die sich ergebenden
Konvektionsströme den Umlauf so herbeiführen, daß die Milch so wirksam wie möglich
bestrahlt werden kann. Die Erwärmung der Milch sucht die Mikroorganismen, die zu
Anfang in der Milch vorhanden sind, in einen Zustand zu bringen, der für ihre Vernichtung
durch die Strahlungseinwirkung sehr günstig ist.
-
Wenn im wesentlichen die gesamte Milchmenge die angegebene gewünschte
Temperatur erhalten hat, so wird sie vorzugsweise auf oder in der Nähe dieser Temperatur
gehalten, und die Strahlung wird für eine Zeitdauer fortgesetzt, die sich nach der
Menge der im Behälter-vorhandenen Milch richtet. Z. B. kann diese Zeit annähernd
so lang oder länger sein als die Zeit, die erforderlich ist, die Milch auf die bestimmte
Temperatur vorzuwärmen.
-
Zahl und Größe der Lampen und Art ihrer Anordnung zueinander und zum
Behälter können mannigfach verschieden sein. Es können verschiedene Einrichtungen
angewendet werden, um die Milch zu erwärmen und zu bewirken, daß die Temperatur
die Pasteurisierungstemperatur nicht erreicht oder überschreitet. Eine geeignete
Anordnung besteht darin, daß dafür gesorgt wird, daß das Heizelement oder der als
Wärmequellebehälter dienende Teil selbst keine Temperatur erreichen kann, die höher
ist als die angeführte, über welche die Milchtemperatur nicht ansteigen soll. Durch
derartige Einrichtungen läßt sich die Erwärmung der Milch langsam genug erreichen
und entsprechend der Zeitdauer, die für die Bestrahlung der Milch wünschenswert
ist.
-
Nachdem die Behandlung durch Bestrahlung und Erwärmung vollendet ist,
ist die Milch zur Verwendung bei annähernd der Temperatur bereit, die sie während
der Behandlung angenommen hat, oder auch nach vorangegangener Abkühlung. Wenn die
Milch für einige Zeit aufbewahrt werden soll, ist es wünschenswert, daß ihre Temperatur
auf einer Höhe im wesentlichen über oder unter Blutwärme gehalten wird. Wird die
Milch gekühlt, so ist es wünschenswert, daß die Kühlung kurz nach Beendigung des
Bestrahlungsvorganges ausgeführt wird, und zwar so rasch, daß die Milchtemperatur
von im wesentlichen über Blutwärme auf einenPunkt wesentlich unter Blutwärme rasch
abfällt, so daß also vermieden wird, daß die Milch länger, als unumgänglich notwendig
ist, sich auf einer Temperatur in der Nähe der Blutwärme befindet. Wird die Milchtemperatur
so verringert, so sollte sie vorzugsweise bis in die Nähe oder beträchtlich unter
r2° C gekühlt werden. Wenn Milch, die nach dein oben beschriebenenVerfahren behandeltwird,
danach auf oder etwas unter i2° C abgekühlt @vird und wenn sie danach im Vakuum
oder einer im wesentlichen sterilen Atmosphäre aufbewahrt wird, so kann sie für
beträchtliche Zeit in gutem Zustande aufbewahrt werden.
-
Die Erfindung läßt sich praktisch auf mannigfache Art und Weise ausführen.
Drei verschiedene Apparatkonstruktionen, die gemäß der Erfindung verwendet werden
können, sind beispielsweise in den Zeichnungen wiedergegeben, und zwar ist Fig.
i ein Aufriß einer Apparatforin, Fig.2 ein teilweise im Schnitt gehaltener Aufriß
durch die gleiche Anordnung, jedoch mit feiner um 9o° versetzten Blickrichtung,
Fig. g ein teilweise im Schnitt gehaltener Aufriß einer anderen Apparatform, Fig.
q. eine ähnliche Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
-
Bei der Ausführung nach Fig. i und 2 weist der Apparat einen Milchbehälter
A auf, der beispielsweise aus Metall, Glas; Porzellan o. dgl. bestehen kann und
mit einem Griff AI versehen ist. Im Beispiel weist der Behälter Kasserollenform
mit einem flachen Boden auf, und er ist rnit einem Deckel B versehen, der ganz oder
teilweise aus einem elektrischen Nichtleiter besteht und an der Unterfläche Sockel
B1, B' für zwei Lampen C, Cl aufweist, die beispielsweise Glimmentladungs-Lampen
sind und ultraviolette bzw. ultrarote Strahlen auszusenden vermögen. Bei der dargestellten
Anordnung besteht jede dieser Lampen aus einem waagerechten Teil sowie aus zwei
senkrechten, den waagerechten Teil stützenden Schenkeln C', deren obere Enden in
die Fassungen Bi, B° eingreifen. Die Anordnung
ist derart,
daß bei Einbringung von Milch in den Behälter A und Auflegung des Deckels beide
Lampen C und Cl in die Milch eingetaucht sind. Der Lampenabstand ist so, daß ein
beträchtlicher Teil des Milchkörpers im Behälter sich zwischen den Lampen befindet.
-
Nunmehr wird- den Lampen durch Steckanschlüsse elektrischer Strom
zugeführt, von denen je. eine Hälfte D, Dl auf der Oberfläche des Deckels B liegt
und elektrisch. leitend mit den Fassungen BI und B2 verbunden ist. Die anderen Hälften
D2 und D3 sind an den Enden von biegsamen Leitern D4 angebracht. Das Abheben und
Auflegen des Deckels wird durch einen Griff B3 erleichtert. Vom Deckelrande ragt
ein zylindrisch gelochter Metallschirm B4 nach unten, der die Lampen schützt und
als Träger für den Deckel dient, wenn dieser nicht auf den Behälter aufgelegt ist.
Dieser Schirm dient auch zur Erleichterung des richtigen Aufsetzens des Deckels
auf den Behälter und verringert die Gefahr, daß die Lampen beim Aufsetzen durch
Anstoßen gegen die Behälterwandungen beschädigt werden könnten. Der Deckel B ist
weiter mit einer mittleren Öffnung B5 versehen, die durch eine durchsichtige Glasscheibe
o. dgl. geschlossen ist, durch welche die Milch im Behälterinnern bei der Behandlung
beobachtet werden kann. Die Erwärmung der Milch im Behälter A erfolgt im Beispiel
von einer elektrisch beheizten Platte E aus, die auf einem gehäuseartigen Sockel
F ruht und von einer Zylinderwandung E' von solchem Durchmesser umschlossen ist,
daß der Bodenteil des Behälters A und das untere Ende des gelochten Schirmes B4
von oben her in den Zylinder El eingreifen können.
-
Der elektrische Strom zur Erwärmung der Heizplatte ,E und zum Betrieb
der Lampen C und C' wird zweckmäßig einer gemeinsamen Quelle entnommen. Zu diesem
Zwecke enthält der Sockel F bei F' angedeutete Apparate zur Umwandlung gewöhnlichen
Gleich-- oder Wechselstromes, der aus einer Lichtleitung entnommen werden kann,
in- für den Betrieb der Lampen C und Cl geeignete Form. Der Ausgang dieser Apparatur
ist mit den biegsamen Leitern D2, D3 verbunden, während der Eingang durch einen
Schalter G mit einer Hälfte eines Steckanschlusses H am Sockel F verbunden ist,
über welchen Strom von einer äußeren Quelle zugeführt werden kann. Der Teil H ist
auch vorteilhaft ummittelbar durch einen weiteren Schalter GI mit einem Doppelschnurleiter
J verbunden, der über einen Steckeranschluß J1 das Heizelement der Platte E speist.
-
Der Sockel F besitzt zwei Handgriffe F=, damit er leicht angehoben
werden kann. Bei der beschriebenen und dargestellten Anordnung kann man durch Bedienung
der Schalter G, G' die Milch im BehälterA gleichzeitig erwärmen und der Einwirkung
der ultravioletten und ultraroten Strahlen aussetzen, die von den Lampen ausgesendet
werden.
-
Bei den anderen Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 handelt es sich
um eine einfach gestaltete Apparatur, bei der die Einrichtung zur gleichzeitigen
Erwärmung der Milch in einer Kasserolle o. dgl. zur Bestrahlung mit den beiden Strahlengruppen
an einem Deckel befestigt .ist, der über den Behälter gelegt werden kann oder auf
diesen aufgelegt wird.
-
Bei der Konstruktion nach Fig. 3 besteht der Deckel K für das Milchgefäß
aus Isolierstoff. Er besitzt an der Unterseite Fassungen KI, K2 für zwei Lampen
L und L1, z. B. Glimmentladungslampen, welche ultraviolette bzw. ultrarote Strahlen
aussenden. Die Lampen liegen zu beiden Seiten eines Tauchsieders L@, der gleichfalls
in einer Fassung K3 des Deckels K angebracht ist.
-
Jede Lampe L, L1 besitzt eine waagerechte Glasröhre, die an den Enden
durch das untere Ende senkrechter Röhren L3 getragen wird, welche Leiter enthalten
und mit ihren oberen Enden in die Fassungen KI, K2 des Deckels K
eingreifen.
Eine der waagerechten Lampenröhren L liegt vorzugsweise in einer tiefer liegenden
Ebene als die andere; beide Lampen und der Sieder sind aber so angeordnet, daß sie
in die Milch des Behälters eintauchen, wenn der Deckel auf diesen aufgelegt ist,
so daß ein beträchtlicher Teil der Milch zwischen den Lampen liegt. Bei dieser Anordnung
sendet die obere Lampe L1 vorzugsweise ultraviolette und die untere Lampe L vorzugsweise
ultrarote Strahlen aus. An der Oberfläche des Deckels sind Stecker 14, J2, J3 angeordnet,
über welche elektrischer Strom mittels nicht dargestellter Schnurleitungen den Lampen
L und L1 und dem Sieder L2 zugeführt wird. Nach- unten springt vom Dekkel ein Siebzylinder
K4 vor, der die Lampen und den Sieder schützt und einen Ständer für den Deckel bildet,
wenn er nicht in Gebrauch ist. Der Siebzylinder verhütet auch, daß die Lampen bei
unaufmerksamer Handhabung durch Anstoßen an die Seiten des Behälters beim Aufsetzen
des Deckels beschädigt werden.
-
Bei der Ausführung nach Fig.4 besteht der Deckel 111 für den Milchbehälter
ebenfalls aus Isolierstoff und trägt an seiner Unterfläche Fassungen 111l und t112
für zwei Lampen 1V, NI-, vorteilhaft Glimmentladungslatnpen, zur Aussendung von
ultravioletten und ultraroten Strahlen, ferner einen Sockel M3 für einen Tauchsieder
0, der zwischen den
beiden Lampen liegt. Bei dieser Anordnung bestehen
die Lampen N, Ni aus einem einzigen Stück, und zwar besitzt jede eine lotrechte
Röhre, deren oberes Ende in einer der Fassungen 1111, 1112 eingreift. Die unteren
Enden der beiden Röhren sind durch ein waagerechtes Glasrohr N3 verbunden, das einen
Leiter enthält, so daß die-beiden Lampen in Serie liegen. Wie bei der Konstruktion
nach Fig.3 weist die obere Seite des Deckels Steckanschlüsse P, P1, P2 auf, über
die mit Hilfe von biegsamen Leitern den Fassungen 11l1, M2, M3 und damit den Lampen
N, Nil sowie dem Heizelement 0 elektrischer Strom zugeführt wird. Auch bei
dieser Konstruktion erstreckt sich ein zylindrisches Schutzsieb O vom Rand .des
Dek kels 111 abwärts und schützt die Lampen N, NI unter dem Sieder 0 und trägt den
Deckel, wenn er nicht gebraucht wird.
-
Vorrichtungen der beschriebenen und dargestellten Art können zur Behandlung
von verhältnismäßig kleinen Milchmengen beispielsweise für den Hausgebrauch dienen.
Um bei solchen Apparaten die Gefahr auszuschließen, daß die Milch auf oder über
Pasteurisierungstemperatur erhoben wird, kann das Heizelement von solcher Bauart
sein, .daß seine eigene Temperatur nicht über die angegebene Grenze anwachsen känn.
Wie ausgeführt, kann die Bestrahlung in zufriedenstellender Weise bei Temperaturen
der Milch insbesondere zwischen 49° und 6o° C ausgeführt werden. Sind größere Milchmengen
zu behandeln, so kann die Apparatur in anderer Art konstruiert und angeordnet sein;
beispielsweise kann dabei eine größere Zahl von Lampen benutzt werden, die in verschiedenartiger
Weise gruppiert sind, so daß die größere Milchmenge auf die gewünschte Temperaturstufe
mit ausreichender, jedoch nicht zu großer Raschheit gebracht werden kann. Ist die
Grenztemperatur von der Milch erreicht, so kann die Heizquelle abgesperrt oder die
Wärmezufuhr selbsttätig durch Wärmefühleinrichtungen oder durch Handregelung verringert
werden.
-
Im Behälter entsteht etwas Ozon, und zwar bei den Lampen, die ultraviolette
Strahlen erzeugen. Es ist erwünscht, daß nicht zuviel in dieser Weise erzeugtes
Ozon vorhanden ist. Es kann unter Umständen notwendig oder zwcekmäßig sein, die
Ozonbildung durch entsprechende Ausführung der Lampen und Regelung der Stromzufuhr
zu begrenzen. Bei Apparaten, die beispielsweise zur Behandlung verhältnismäßig geringer
Milchmengen dienen, kann die Größe der Lampen und die normale Stromzufuhr so ermittelt
werden, daß nur geringe Ozonmengen sich zu bilden suchen. Die Lampen selbst lassen
sich auf verschiedene Art konstruieren; gegebenenfalls können ihre Behälter aus
solchen Glasarten gebildet werden, die Lichtstrahlen ausfiltern, die in dem sichtbaren
Teil des Spektrums liegen und z. B. die Wellenlänge von grün, orange und gelb haben.
-
Die Temperatur, auf welche die Milch bei der Behandlung erwärmt wird,
und die Zeitdauer, während welcher sie auf der höheren Temperatur gehalten -wird,
können verschieden sein. Im folgenden werden Beispiele von Versuchsergebnissen gegeben,
bei denen sich gute Resultate gezeigt haben. Die Versuche wurden in jedem Falle
mit gewöhnlicher pasteurisierter Milch ausgeführt, der eine Emulsion lebenden Bacillus
coli communis in solcher Menge zugefügt war, daß eine Coliinfektion der Milch verursacht
wurde, die sich auf annähernd eine Million Keime/ccm belief. Durch Dezimalverdünnung
wurde die Zahl des tatsächlich in der vorbereiteten Milchprobe vorhandenen Bacillus
coli geschätzt. Die Milchprobe wurde der Behandlung gemäß der Erfindung in der unten
angegebenen Art ausgesetzt, und nach der Behandlung wurde die Zahl des Bacillus
coli in der Probe von neuem geschätzt.
-
Beim ersten Versuch wurde die Temperatur der geimpften Milch langsam
während etwa 112 Stunde von io° C auf 5z,6° C erhöht, während sie gleichzeitig der
Bestrahlung durch die ultravioletten und ultraroten Strahlen der Lampen ausgesetzt
war. Vor der Behandlung war die geschätzte Zahl der Keime in der Probe io ooo, am
Schluß der Bestrahlung ergab sich ein Keimgehalt von etwa iooo.
-
Bei der zweiten Probe wurde die Temperatur rasch von i2,7° C auf q.8,8°
C erhöht und dann 2o Minuten auf q.8,8° C gehalten, wobei die Probe während der
ganzen Zeitdauer den ultravioletten und ultraroten Strahlen der Lampen ausgesetzt
war. Die Zahl der Organismen in der Probe vor der Behandlung -wurde auf i ooo ooo
geschätzt. ?Nach der Behandlung wurde gefunden, daß etwa ioo Organismen vorhanden
waren.
-
Im dritten Beispiel wurde die Temperatur der vorbereiteten Milch rasch
von i2,7° C auf 54,q.° C gesteigert und wurde dann auf 54a4° C 2o Minuten lang gehalten.
Während der ganzen Dauer wirkten die ultravioletten und ultraroten Strahlen der
Lampen. Vor der Behandlung wurde die Milchprobe auf einen Keimgehalt von i ooo ooo
geschätzt, während sich nach der Behandlung etwa io Keime fanden.
-
Diese Versuchsergebnisse sind nur als Beispiele der Verfahren gemäß
der Erfindung gegeben, bei denen sich befriedigende Ergebnisse herausstellten. Die
angewendete Temperatur,
Dauer der Behandlung und Konstruktion der
Apparate können auch im Erfindunzsbereich abgeändert werden.