DE60318665T2

DE60318665T2 - Verfahren zum Pasteurisieren von flüssigen Mischungen für Eiskrem

Info

Publication number: DE60318665T2
Application number: DE60318665T
Authority: DE
Inventors: Gino Cocchi; Gianni Zaniboni; Roberto Lazzarini
Original assignee: Carpigiani Group Ali SpA
Current assignee: Carpigiani Group Ali SpA
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: US20040086614A1; EP1415544A3; ES2299656T3; EP1415544B1; ITGE20020100A1; EP1415544A2; ATE383776T1; JP2004147652A; JP4340122B2; DE60318665D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pasteurisieren von flüssigen Mischungen zur Herstellung von Eiskrem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Sterilisation von flüssigen Mischungen für Eiskrem fit Maschinen zur Herstellung von Eiskrem der Art, die als „Soft"-Eiskrem bekannt ist. Dieses Verfahren ist insbesondere zur Verwendung bei Maschinen zur Herstellung von Eiskrem geeignet, die entweder Behälter nutzen, die einen flexiblen Beutel, der in einem Kasten platziert wird („Beutel im Kasten") oder Druckbehälter nutzen, die die flüssige Mischung für den Eiskrem enthalten.
Wie bekannt ist, werden flüssige Mischungen für Eiskrem üblicherweise pasteurisiert, wobei Behandlungen des Wärme-Typs verwendet werden, die das Erhitzen der flüssigen Mischung für Eiskrem auf eine Temperatur von ungefähr 65–85°C umfassen, worauf eine Kühlung erfolgt. Behandlungen dieser Art haben verschiedene Nachteile, darunter die Tatsache, dass die organoleptischen Eigenschaften (Farbe, Geruch, Geschmack usw.) und der Nährwert des hergestellten Eiskrems ungünstig beeinflusst werden können. Eine Koagulation der Proteinsubstanzen, die in den flüssigen Mischungen für Eiskrem vorhanden sind, tritt schon bei einer Temperatur von ungefähr 60°C auf, mit entsprechenden Veränderungen des Geschmacks und der Verdaulichkeit des Eiskrems, der unter Verwendung solcher flüssigen Mischungen hergestellt wird. Andererseits sind Pasteurisationsbehandlungen notwendig, da solche flüssigen Mischungen für Eiskrem durch eine Vielzahl von Bakterien, insbesondere Staphylokokken, Coliforme, Enterokokken und andere kontaminiert sein können, für deren Wachstum diese flüssigen Mischungen mit hohem Zucker- und Proteingehalt ein besonders günstiges Kulturmedium sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile bekannter Wärme-Pasteurisationsbehandlungen zu überwinden, wobei ein Verfahren zum Pasteurisieren flüssiger Mischungen für Eiskrem verwendet wird, das einfach und wirtschaftlich ist, und es zu ermöglichen, die organoleptischen und Nähr-Eigenschaften des dadurch hergestellten Eiskrems unverändert zu lassen, während gleichzeitig eine Bakterienla dung zerstört wird, die in der flüssigen Mischung für Eiskrem vorhanden sein kann, wobei das Wachstum der Bakterien wirksam gehemmt wird.
Es ist bekannt, dass die Hauptfaktoren, die das bakterielle Wachstum beeinflussen können, indem sie es verzögern oder hemmen oder sogar eine Zerstörung der Bakterienladung bewirken, die folgenden sind:

1) die Temperatur, die jenseits bestimmter Grenzen die oben genannten Nachteile mit sich bringt;
2) chemisch-physikalische Faktoren, insbesondere die Wirkung, die der pH-Wert des Mediums ausübt. Bakterien bevorzugen normalerweise pH-Werte, die im subsauer-neutral-alkalischen Bereich liegen.

Aus der EP-0 812 544 ist ein Verfahren zum Herstellen von Milchprodukten mit verlängerter Haltbarkeit bekannt, das die Schritte umfasst: Pasteurisieren des Milchprodukts bei ungefähr 130–150°C, Einbringen von CO₂ in das Produkt, Kühlen des Produkts auf eine Temperatur von ungefähr 35°F bis 50°F (2,2°C bis 10°C) und Halten auf dieser Temperatur für einen Zeitraum von 0,5 bis 1 Stunde durch Druckbeaufschlagung der CO₂-Abdeckung an einer Wassersäule von ungefähr 2 bis ungefähr 6 Inch.
Aus der GB-1 166 338 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Milchprodukts bekannt, gemäß dem das Milchprodukt mit einem gasförmigen Kohlendioxid gemischt wird, um seinen pH-Wert zu reduzieren, und anschließend einige Minuten lang bei erhöhtem Druck auf eine Sterilisationstemperatur erhitzt wird, die 110°C übersteigt, um ein Sieden des Produkts bei dieser Temperatur zu verhindern.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass eine Behandlung von flüssigen Mischungen für Eiskrem, die das Erhitzen auf Temperaturen unter 60°C bei gleichzeitiger Einbringung von gasförmigem Kohlendioxid bei einem Druck über dem Atmosphärendruck in die flüssigen Mischungen über einen Zeitraum, der je nach behandelter flüssiger Mischung variiert, aber vorteilhafterweise in der Größenordnung von 3 bis 6 Stunden liegt, eine vollständige Sterilisation der flüssigen Mischungen ohne die Nachteile herkömmlicher Verfahren bewirkt.
Es wird angenommen, dass dieses Resultat durch eine synergistische Wirkung verursacht sein kann, die das Ergebnis einer Kombination ist aus: (a) Wärme, allerdings unterhalb der Schwelle, die allgemein als wesentlich zum Erzielen einer Pasteurisation solcher flüssigen Mischungen angesehen wird, (b) dem Druck des CO₂, der bekanntlich Bakterienzellwände zerstören kann. Es kann auch angenommen werden, dass die Ausbildung von Kohlensäure in der flüssigen Mischung dazu neigt, den pH-Wert der flüssigen Mischung in den sauren Bereich zu verschieben.
Hauptaufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Pasteurisieren von flüssigen Mischungen für Eiskrem, umfassend die Stufen: Erhitzen der flüssigen Mischung auf eine Temperatur unterhalb der Koagulationstemperatur der Proteinsubstanzen, die in dieser flüssigen Mischung vorhanden sind, bei gleichzeitiger Einbringung von gasförmigem Kohlendioxid in die flüssige Mischung bei einem Druck oberhalb des Atmosphärendrucks.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, die als nicht einschränkendes Beispiel angeführt wird.
Die Maschinen die zum erfindungsgemäßen Umwandeln der flüssigen Mischungen für Eiskrem zu Eiskrem verwendet werden
Da die flüssigen Mischungen für Eiskrem, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens pasteurisiert werden, in einer beliebigen Maschine zur Herstellung von Eiskrem verwendet werden können, ist dieses Verfahren besonders geeignet für eine Verwendung in Kombination mit nicht selbstpasteurisierenden Eiskrem-Maschinen des Typs, bei dem (a) die flüssige Mischung aus Behältern zugeführt wird, die in einem flexiblen Beutel platziert sind (als „Beutel im Kasten" bekannt), der mit einem Ansatz für ein Rohr versehen ist, das mit der Ansaugseite einer Pumpe verbunden ist, deren Ausgang mit dem Zylinder der Maschine verbunden ist, die den Soft-Eiskrem herstellt, oder (b) Maschinen des Typs, bei dem die flüssige Mischung in Druckbehältern enthalten ist, die mit dem Zylinder der Maschine verbunden sein können, die den Soft-Eiskrem herstellt. In der unten stehenden Beschreibung wird die Erfindung so dargestellt, dass sie bei einer mit Druck beaufschlagten Maschine zur Her stellung und Ausgabe von Eiskrem der Soft-Art angewandt wird, beispielsweise des Maschinentyps, der Gegenstand der europäischen Patentanmeldung 02 009 730.9 derselben Anmelderin ist. Eine Maschine des „Beutel im Kasten"-Typs ist dagegen beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung 03 010 979.7 derselben Anmelderin dargestellt und beschrieben.
1 der beigefügten Zeichnung stellt eine perspektivische Ansicht mit einigen Teilen im Querschnitt eines Behälters zum Zuführen flüssiger Mischungen für Eiskrem in mit Druck beaufschlagten Maschinen dar, der mit einem Kohlendioxidgas-Zylinder zum Verarbeiten der darin enthaltenen flüssigen Mischung durch das erfindungsgemäße Pasteurisationsverfahren verbunden ist.
In dieser Zeichnung bezeichnet 1 einen Behälter für mit Druck beaufschlagte Maschinen, in den eine Mischung 2 in flüssigem Zustand zur Herstellung von Eiskrem durch einen abdichtenden Verschluss 3 eingeführt wird. Dieser Behälter 1 umfasst einen Metallzylinder, der an der Oberseite von einer halbkugelförmigen Hülle 5 abgedichtet ist, in der zwei Aufnahmen 6 und 7 für abdichtende Schnellanschlüsse zusätzlich zu dem Verschluss 3 vorgesehen sind. Insbesondere nimmt die Aufnahme 7 einen Schnellanschluss 8 auf, der am Ende eines Rohrs 9 vorgesehen ist, durch das Kohlendioxid aus einem Zufuhrzylinder 11 zugeführt wird. In dem Behälter 1 ist ein Rohr 10 angeordnet, das an seinem oberen Ende mit der Aufnahme 7 des Schnellanschlusses 8 verbunden ist und an seinem unteren Ende einen nach oben gebogenen Abschnitt 12 aufweist, der fast am Boden des Behälters 1 angeordnet ist und durch den das gasförmige Kohlendioxid in Form kleiner Blasen 13 durch die flüssige Mischung 2 perlt. Ein flexibles elektrisches Widerstandsheizglied 14, das mit entsprechenden elektrischen Leitungskabeln 15 versehen ist, ist um die zylindrische Wand des Behälters 1 herum angeordnet.
Die Pasteurisation flüssiger Mischungen in dem Druckbehälter
Sobald die flüssige Mischung 2 in dem Behälter 1 platziert wurde, wird sie durch den elektrischen Widerstandsstreifen 14 erhitzt, und anschließend wird mit Druck beaufschlagtes Kohlendioxid, das aus dem Zylinder 11 zugeführt wird, in den Behälter 1 eingebracht. Diese Erhitzung wird thermostatisch auf Temperaturen unter 60°C geregelt, insbesondere auf Temperaturen, die zwischen 50–59°C und bevorzugt bei unge fähr 55°C liegen, wie weiter unten in den Beispielen beschrieben wird. Der Druck des Kohlendioxids aus dem Zylinder 11 wird auf einen Druck von ungefähr 5–6 bar geregelt, bevorzugt 5,5 bar. Diese Behandlung wird über einige Zeit fortgesetzt, die zwischen ungefähr 3 und ungefähr 6 Stunden variiert werden kann. Am Ende der Behandlung kann der Behälter mit der flüssigen Mischung in einer mit Druck beaufschlagten Maschine zur Herstellung von Eiskrem auf bekannte Art platziert werden.
Die Ergebnisse einiger Tests des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Pasteurisieren flüssiger Mischungen zur Herstellung von Eiskrem sind unten als nicht einschränkendes Beispiel beschrieben.
In den Tests verwendete Prozeduren und Mittel
Die folgenden Tests umfassen die Verwendung geeigneter Substrate zur Erfassung des Vorhandenseins von oder einer Kontamination durch saprophytische Bakterien, die in der Umgebung oder in den verwendeten flüssigen Mischungen vorhanden sind. In diesem Zusammenhang wurden LB-Substrate für die Gesamt-Mikroorganismenzählung verwendet, MacConkey-Agar-Substrat (von der Firma MERK) wurde für die Coliformen, Mannitol-Salz-Agar (von der Firma DIFCO) wurde für Staphylokokken und Azid-Maltose-Agar (von der Firma BIOLIFE) wurde für Enterokokken verwendet. Eine Probenmenge, die gleich 0,1 ml war, wurde gleichmäßig über jede Kulturplatte verteilt. Serielle Verdünnungen wurden auf der Basis der potenziellen Kontamination vorgenommen, wobei 1 ml jeder Eiskremprobe genommen und in 9 ml physiologischer Salzlösung verdünnt wurde. Die Platten wurden in Luft bei einer Temperatur von 37°C inkubiert. Das Wachstum von Coliformen wurde nach 24 Stunden ausgewertet, und das Wachstum von Enterokokken und Staphylococcus aureus wurde nach 48 Stunden ausgewertet.
Durchführung der Tests
Bei allen Tests wurde ein Behälter 1 der erforderlichen Kapazität (allgemein 5 oder 10 Liter) manuell mit einer Waschlösung und einer Sterilisationslösung ausgewaschen. Der Behälter 1, an dessen Hülle der Heizstreifen 14 angebracht wurde, wurde mit der Menge an flüssiger Mischung gefüllt, die für den Test bestimmt und mit einer geeigneten Bakterienladung geimpft wurde.
Test 1
4 Liter einer flüssigen Mischung für „Elens"-Schokoladeneiskrem, wie oben beschrieben geimpft, wurden in einem 5-Liter-Behälter platziert, der wie oben beschrieben präpariert war. Die folgenden Proben wurden zur bakteriologischen Prüfung entnommen:
CO 0: Mischung geimpft und auf eine Temperatur von 58°C erhitzt.
CO 1: Mischung nach 3 Stunden bei 58°C aus Behälter 1 entnommen.
CO 2: Mischung nach 4 Stunden bei 52°C aus Behälter 1 entnommen.
CO 3: Mischung nach 6 Stunden bei 53°C aus Behälter 1 entnommen.

Der Test wurde durchgeführt, indem CO₂ bei einem Druck von 5,5 bar zu jedem Zeitpunkt eingebracht wurde, bei einer Durchschnittstemperatur der flüssigen Mischung von 55°C. Der Test wurde nach 6 Stunden beendet. Ergebnisse von Test 1 – Tabelle 1 Mikrobiologische Untersuchungen, durchgeführt an Proben im ersten Test. Werte aus gedrückt als Zahl der Zellen pro Gramm Probe

Probe	GML	S. aureus	Coliforme	Enterokokken
CO 0: geimpfte Mischung t = 0	10⁵	6 × 10⁴	3 × 10⁴	1 × 10³
CO 1: geimpfte Mischung t = 3 h	< 10²	< 10²	< 10²	< 10²
CO 2: geimpfte Mischung t = 4 h	< 10²	< 10²	< 10²	< 10²
CO 3: geimpfte Mischung t = 6 h	< 10²	< 10²	< 10²	< 10²

GML = Gesamt-Mikroorganismenladung

Wie ersichtlich ist, ergab dieser Test eine vollständige Eliminierung des benutzten Inokulums nach nur 3 Stunden.
Test 2
Bei diesem Test ging es darum, zu prüfen, ob die Wirkung des mit Druck beaufschlagten CO₂ auch bei größeren Mengen der flüssigen Mischung auftrat, d. h. bei ungefähr 8 Litern.
8 Liter flüssiger Mischung von Fiordilatte-Eiskrem, die wie oben beschrieben mit einer geeigneten Bakterien-Ladung geimpft worden war, wurden in einen Behälter 1 mit einer Kapazität von 10 Litern gefüllt.

Die folgenden Tests wurden zum Zweck der bakteriellen Prüfung durchgeführt:
CO 4: Mischung wie in Behälter 1.
CO 5: Mischung auf eine Temperatur von 58°C erhitzt.
CO 6: Mischung nach 3 Stunden bei 58°C aus Behälter 1 entnommen.
CO 7: Mischung nach 5 Stunden bei 51°C aus Behälter 1 entnommen.
CO 8: Mischung nach 6 Stunden bei 54°C aus Behälter 1 entnommen. Ergebnisse von Test 2 – Tabelle 2 Mikrobiologische Untersuchungen, durchgeführt an Proben im zweiten Test. Werte ausgedrückt als Zahl der Zellen pro Gramm Probe

Probe	GML	S. aureus	Coliforme	Enterokokken
CO 4: Mischung pur	< 10²	< 10²	< 10²	< 10²
CO 5: geimpfte Mischung t = 0	6 × 10⁶	6 × 10⁴	6 × 10⁵	6 × 10⁵
CO 6: geimpfte Mischung t = 3 h	< 10²	< 10²	< 10⁷	< 10²
CO 7: geimpfte Mischung t = 5 h	< 10²	< 10²	< 10²	< 10²
CO 8: geimpfte Mischung t = 6 h	< 10²	< 10²	< 10²	< 10²

GML = Gesamt-Mikroorganismenladung

Dieser zweite Test, der unter Verwendung einer größeren Menge flüssiger Mischung für Eiskrem (8 Liter) durchgeführt wurde und bei dem die Druckverhältnisse für das CO₂, die Temperatur und die Behandlungszeit gegenüber Test 1 unverändert gehalten wurden, ergab eine vollständige Eliminierung des Inokulums sowohl nach 3 Stunden als auch nach 5 und 6 Stunden.
Test 3
Zweck dieses Tests war es, zu prüfen, ob die Wirkung des mit Druck beaufschlagten CO₂ sogar dann vorhanden war, wenn das CO₂ nicht gründlich mit der flüssigen Mischung vermischt wurde, indem es durch die Mischung perlte, sondern wenn es im Luftraum des Behälters gehalten wurde, ohne gut mit der flüssigen Mischung für Eiskrem gemischt zu werden.
Der oben beschriebene Test 2 wurde wiederholt, mit der Variante, dass der Ansatz für das CO₂-Zufuhrrohr mit der Verbindung 6 an dem Behälter 1 verbunden wurde anstatt mit der Verbindung 7, so dass das CO₂ dem oberen Teil des Behälters 1 zugeführt wurde.

Die folgenden Proben wurden zum Zweck der bakteriologischen Prüfung genommen:
CO 9: Die Mischung wurde geimpft und auf eine Temperatur von +50°C erhitzt, während die Zufuhr von CO₂ mit einem Druck von 5,5 bar in den oberen Teil des Behälters 1 zu jedem Zeitpunkt aufrechterhalten wurde.
CO 10: Die Mischung wurde nach 3 Stunden aus dem Behälter 1 entnommen (+52°C).
CO 11: Die Mischung wurde nach 4 Stunden aus dem Behälter 1 entnommen (+50°C).
CO 12: Die Mischung wurde nach 6 Stunden aus dem Behälter 1 entnommen (+52°C). Ergebnisse des Vergleichstests 3 – Tabelle 3 Mikrobiologische Untersuchungen, durchgeführt an Proben im dritten Test. Werte aus gedrückt als Zahl der Zellen pro Gramm Probe

Probe	GML	S. aureus	Coliforme	Enterokokken
CO 9: geimpfte Mischung t = 0	> 10⁶	2 × 10³	10 × 10⁶	4 × 10⁵
CO 10: geimpfte Mischung t = 3 h	> 10⁶	27 × 10⁴	7 × 10⁶	1,5 × 10⁶
CO 11: geimpfte Mischung t = 4 h	> 10⁶	27 × 10³	8 × 10³	33 × 10⁵
CO 12: geimpfte flüssige Mischung t = 6 h	> 10⁶	26 × 10³	10 × 10⁶	15 × 10⁶

GML = Gesamtmikroorganismenladung

Wie ersichtlich ist, wurde sogar nach 6-stündigem Kontakt zwischen dem mit Druck beaufschlagten CO₂ und der flüssigen Mischung keine Verringerung der Mikroorganismenladung beobachtet, daher zeigen die Ergebnisse dieses Tests, dass die Pasteurisation mit CO₂ nur dann aktiv ist, wenn das CO₂ in engen Kontakt mit der flüssigen Mischung kommt.

Claims

Verfahren zum Pasteurisieren von flüssigen Mischungen für Eiskrem, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Erhitzen der flüssigen Mischung auf eine Temperatur unterhalb der Koagulationstemperatur, die zwischen ungefähr 50°C und ungefähr 59°C liegt, und gleichzeitiges Einbringen von gasförmigem Kohlendioxid in die erhitzte Mischung bei einem Druck im Bereich zwischen 5 und 6 bar über einen Zeitraum von 3 bis 6 Stunden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur ungefähr gleich 55°C ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einbringen von gasförmigem CO₂ bei einem Druck von ungefähr 5,5 bar stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bewirkt wird, dass das gasförmige CO₂ durch die behandelte flüssige Mischung perlt.