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Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisation und gleichzeitigen Veredlung
von festen und flüssigen Nahrungs- und Genußmitteln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Sterilisation und gleichzeitigen Veredlung von festen oder flüssigen Nahrungs-
und Genußmitteln auf kaltem Wege.
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Die Haltbarmachung bzw. Sterilisation von Nahrungs- und Genußmitteln
unter Anwendung von Wärme, wobei das zu sterilisierende Gut auf eine Temperatur
gebracht wird, bei der alle Keime abgetötet werden, ist seit langem bekannt. Es
hat sich jedoch gezeigt, daß bei dem sog. Einkochvorgang geschmackliche Veränderungen
der Nahrungs- und Genußmittel eintreten, die als unangenehm empfunden werden. Auch
vertragen manche Nahrungsmittel keinen länger dauernden Einkochvorgang, weil sie
hierbei in sich zerfallen und dann keinen angenehmen Anblick mehr ergeben, wie z.
B. viele Fischarten. Man ist daher in derartigen Fällen vielfach zur chemischen
Haltbarmachung auf kaltem Ziege übergegangen. Jedoch kann man hierbei nicht von
einer Dauerkonserve sprechen, da die so behandelten Nahrungs- und Genußmittel nur
beschränkt haltbar sind und bei längerem Lagern dem Verderb ausgesetzt sind.
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Man hat daher bereits versucht, Nahrungs- und Genußmittel auf kaltem
Wege haltbar zu machen mit Hilfe von ultraviolettem Licht, dessen Strahlen einen
Teil der in den Nahrungs- und Genußmitteln enthaltenen Mikroorganismen abtötet.
Derartige Versuche sind insbesondere bei Milch gemacht worden, jedoch mit einem
nur wenig befriedigenden Ergebnis. Denn es hat sich gezeigt, daß durch diese Behandlungsmethode
nur ein Teil der zu verniclitenden Mikroorganismen abgetötet wurde und daß somit
eine dauerhafte Konservierung nicht erreicht werden konnte.
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Auch mit Hilfe eines Ultraschallfeldes gelingt es, einen Teil der
in den Nahrungs- und Genußmitteln enthaltenen Bakterien oder Bazillen zu vernichten.
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Eine vollkommene Konservierung konnte aber auch mit I Hilfe der Ultraschalltechnik
nicht erreicht werden. alkan hat auch versucht, Nahrungs- und Genußmittel mit Hilfe
von ultrakurzen, elektromagnetischen Schwingungen haltbar zu machen. Das Ergebnis
war jedoch das gleiche wie bei den vorstehend beschriebenen Verfahren. Es konnte
eine dauerhafte Frischhaltung der mit ultrakurzen elektromagnetischen Schwingungen
behandelten Nahrungs- und Genußmittel nicht erzielt werden. Die ursache für das
Fehlschlagen dieser bekannten Versuche liegt darin, daß jede dieser Schwingungsarten
lediglich in der Lage ist, nur einen Teil bzw. gewisse Arten von Kleinlebewesen
abzutöten, so daß stets noch ein Teil von Mikroben übrigblieb und so die behandelten
Nahrungs- und Genußmittel verdarben.
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Die oben dargelegten Nachteile der bisher angewandten oder bereits
im Versuchsstadium steckengebliebenen Verfahren zur Frischhaltung von Nahrungs-
und Genußmitteln werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß das zu sterilisierende
Gut gleichzeitig der Wirkung eines starken l'ltrakurzwellen-, eines Ultraschall-
und eines Ultraviolettstrahlers ausgesetzt wird. Man könnte im Rahmen der Erfindung
auch daran denken, die zu behandelnden Nahrungs- und Genußmittel diesen drei Strahlungsarten
nacheinander auszusetzen. Jedoch hat die Erfahrung gezeigt, daß insbesondere die
gleichzeitige Anwendung der drei genannten Schwiagungsarten besonders wirkungsvoll
ist und den erstrebten Zweck, nämlich eine dauerhafte Frischhaltung der behandelten
Nahrungs-und Genußmittel, in einwandfreier Weise erreicht.
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Ein sehr wichtiges Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens
bezieht sich auf die Sterilisation von Milch. Bei einer Behandlung von Nlilch nach
der Erfindung wird keine geschmackliche Veränderung bewirkt, so daß der Geschmack
der sterilisierten Milch dem der Frischmilch vollkommen gleich ist. Insbesondere
bei der Käsebereitung ist dies von großer -Wichtigkeit, denn im Gegensatz zu der
Sterilisation von Milch auf warmem "ege, bei der eine beträchtliche, nicht nur geschmackliche
Veränderung hervorgerufen wird, wird i)ei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine völlige
Keimfreiheit der Milch ohne jede weitere geschmackliche oder sonstige Veränderung
bewirkt.
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Alsdann wird der auf diese Weise keimfrei gemachten Nlilch die jeweils
gewünschte Reinzucht von Milchsäure- und anderen Bakterien zugesetzt, die man bei
der Erzeugung einer bestimmten Käsesorte benötigt.
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In ähnlicher Weise kann man bei der Bereitung Frucht- oder Traubensäften
vorgehen. Diese werden durch die Behandlung mittels der drei genannten Schwingungsarten
völlig keimfrei und somit für unbegrenzte Zeit haltbar gemacht. Will man nun aus
diesen Frucht- oder Traubensäften eine bestimmte Weinsorte durch Vergärung erzcugen,
so braucht man dem sog. Süßmost nur den oder die jeweils gewünschten Hefestämme
zuzusetzen, um auf diese Weise einen bestimmten Gärungsprozeß und damit eine ganz
bestimmte Weinsorte zu erzielen. Gerade bei der Bereitung von Wein ist es wichtig,
die ungesteuerte Gärung zu vermeiden. Würde man vor dem Zusetzen der betreffenden
Hefestämme den Süßmost etwa durch Erwärmen keimfrei machen, so würde hierdurch bereits
eine wesentliche geschmackliche Veränderung des Enderzeugnisses bexvirkt werden.
Ferner wird insbesondere bei Weinen und Trinkbranntweinen durch das erfindungsgemäße
Verfahren eine Beschleunigung des natürlichen Alterungsvorganges erreicht, weil
hierdurch die Veresterung, d. h. die Bildung höherer Alkohole, in Gegenwart von
Säure beschleunigt wird. Dabei entstehen Bukett- und Geschmackstoffe, welche die
Qualität des Weines zum großen Teil bedingen. Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich, in billigen Weinen, bei denen die Bildung dieser Stoffe nicht oder nur
in geringem Maße vor sich geht, durch die kombinierte Behandlung mit den drei Schwingungsarten
diese Stoffe anzureichern und damit die geschmackliche Qualität des Enderzeugnisses
und damit seine Marktgängigkeit wesentlich zu steigern.
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Man kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch bei fertigen, also
bereits vergorenen Weinen mit Vorteil anwenden. Bekanntlich entsteht namentlich
bei Rotweinen sehr leicht eine Trübung, die ihre Ursache insbesondere durch kolloidal
verteilte Stoffe hat, die infolge ihrer feinen Verteilung sehr lange schwebend bleiben
und die Trübung des Weines bedingen. Diese Trübung läßt sich durch die kombinierte
Behandlung mit den drei Schwingungsarten beseitigen, wobei die kolloidal verteilten
Stoffe zum Ausfiocken und Absetzen gebracht werden.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung eine Anordnung, bei der an den gegenüberliegenden
Seiten eines geschlossenen, zur Aufnahme des zu sterilisierenden bzw. zu behandelnden
Gutes dienenden, aus Isolierstoff, insbesondere aus keramischem Material bestehenden
Behälters ein Ultraschallstrahler und senkrecht hierzu an den beiden anderen einander
gegenüberliegenden Seiten des Behälters je eine mit einem starken Ultrakurzwellenstrahler
verbundene Kondensatorplatte angeordnet sind, während im Innern des Behälters ein
oder mehrere starke Ultraviolettstrahler vorgesehen sind.
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Die Ultraviolettstrahler tauchen entweder in das zu behandelnde Gut
selbst ein oder sind oberhalb des Gutes unter Verwendung von Reflektoren angeordnet.
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Der zur Aufnahme des zu behandelnden Gutes dienende Behälter kann
als Trog oder Tank ausgebildet sein, der nach Einbringen des Gutes geschlossen wird.
Zur Behandlung von Flüssigkeiten aller Art, insbesondere von Milch, Fruchtsäften,
Wein o. dgl., nach der Durchflußmethode kann der Behälter auch als aufrecht stehender,
insbesondere zylindrischer Behälter ausgebildet sein, an dessen unterem Ende einEinflußrohr
und an dessen oberem
Ende ein Ausfluß rohr unter zweckmäßiger Einschaltung
von an sich bekannten Filtern angeordnet sind. Hierbei str(imt das zu behandelnde
flüssige Gut in ständigem Fluß durch den Behälter und verläßt ihn in sterilem und
veredeltem Zustand.
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Zur Erzeugung des starken Ultraschal feldes kann ein Piezoquarz dienen,
der in einem ölbad sich befindet, in welches der Behälter eintaucht, wodurch eine
Kopplung des Behälters mit dem Ultraschallstrahler erreicht wird.
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Es kann aber auch ein anderer an sich bekannter Ultraschallerzeuger,
z. 13. ein magnetostriktiver Oszillator, unmittell)ar in den Boden des Behälters
eingebaut sein. Auch kann die Anordnung so getroffen werden, daß der Ultraschallerzeuger
in den Behälter bzw. in das zu behandelnde Gut selbst eintaucht.
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Wie bereits oben dargelegt, ist es wichtig, daß die drei Schwingungsarten,
Ultraviolett, Ultraschall und Ultrakurzwelle, gleichzeitig zur Einwirkung gelangen.
Die Wirkung wird noch wesentlich verstärkt bzw. beschleunigt, wenn die Feldstärke
dieser drei Schwingungsarten möglichst groß ist.
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Dies würde normalerweise eine relativ große Apparatur bedingen. Nun
gibt aber die Erfindung ein Mittel zur Erzeugung sehr starker Feldintensitäten an,
ohne daß der technische Aufwand übermäßig gesteigert wird. Im Gegenteil, es können
gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung verhältnismäßig kleine Schwingungserzeuger
verwendet werden, die durch eine Impulsgeberanordnung, welche beispielsweise die
benötigte Anodenspannung oder Betriebsspannung denStrahlern bzw. Schwingungserzeugern
zuführt, kurzzeitig hochgetastet, d. h. äußerst kurzzeitig in irgendeinem wählbaren
Rhythmus stark überlastet werden. Die Dauer eines einzelnen Tastimpulses beträgt
hierbei nur etwa 106 bis IO-7 Sek. Es läßt sich ohne Gefahr für die Lebensdauer
der einzelnen Strahler bzw.
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Schwingungserzeuger eine kurzzeitige, sehr hohe intermittierende Überlastung
durchführen, die das Mehrfache der Normalbelastung sein kann, ohne daß die als Integral
über diese einzelnen Belastungsstöße zu denkende Gesamtbelastung unzulässig hoch
wird. Es kann nun für alle drei Schwingungserzeuger ein gemeinsamer Impulsgeber
vorgesehen sein. Auch kann die Anordnung so getroffen werden, daß jedem Schwingungserzeuger
ein Impulsgeber zugeordnet ist.
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Die einzelnen Tastimpulse werden in dem Impulsgeber z. B. aus einer
sinusförmigen Steuerwechselspannung abgeleitet und in dem bzw. den Impulsgebern
durch Ubersteuerung einer Elektronenröhre mit nachfolgender Differentiation und
Verstärkung in äußerst kurzzeitige Spannungsstöße von sehr hoher Spannung und möglichst
rechteckiger Kurvenform umgeformt, deren Folgefrequenz gleich der Frequenz der dem
Impulsgeber zugeführten Steuerwechselspannung ist.
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Die Erzeugung der ultrakurzen Tastimpulse kann aber auch in anderer
Weise, z. B. durch Aufladung eines Kondensators mittels eines gleichgerichteten
Wechselstromes und darauffolgender Entladung über eine Funkenstrecke, geschehen,
wobei die Folgefrequenz der einzelnen Tastimpulse wiederum gleich der Frequenz der
dem Kondensator zugeführten Wechselspannung ist.
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Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Wirkungsweise ist in der
Zeichnung eine der möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Die iii der Zeichnung gezeigte erfindungsgemäße Anordnung arbeitet
nach der Durchflußmethode uiid ist insbesondere zur Behandlung von Flüssigkeiten,
insbesondere von Milch, Frucht- oder Traubensäften und Weinen o. dgl., geeignet.
Der durch einen dichtschließenden Deckel geschlossenen Behälter 1 besitzt an seinem
unteren Ende ein Einflußrohr G. durch das die zu behandelnde Flüssigkeit zugeführt
wird, und an seinem oberen Ende ein Ausflußrohr 7, durch das die fertig behandelte
Flüssigkeit den Behälter verläßt, um den an sich bekannten -Nl)fül leinrichtungen
zugeführt zu werden. Der Boden des aus Isolierstoff, insbesondere aus keramischem
Material, bestehenden Behälters taucht in ein Ölbad 8, in dem ein Ultraschallerzeuger
2 in Form eines Piezoquarzes g sich befindet.
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Das Ölbad 8 dient lediglich zur Kopplung des Ultraschallerzeugers
2 mit dem Behälter 1. Die erzeugten 1Tltrascha11schxvingungen durchsetzen das Gefäß
in seiner gesamten Länge und wirken hierbei auf die zu behandelnde Flüssigkeit ein.
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Senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Ultraschallschwingungen
ist auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Behälters 1 je eine Kondensatorplatte
3 angebracht, die unmittelbar mit dem in der Zeichnung nicht dargestellten Ultrahochfrequenzerzeuger
verbunden sind. Infolgedessen bildet sich ein starkes Feld elektromagnetischer Ultrakurzwellen
zwischen den beiden Kondensatorplatten 3 aus, das die zu behandelnde Flüssigkeit
auf ihrem Weg durch den Behälter 1 passieren muß.
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Im oberen Teil des Behälters I ist ein starkerUltraviolettstrahler
4 im Brennpunkt bzw. in der Brennlinie eines Reflektors 5 angebracht, dessen Strahlen
die zu liehandelnde Flüssigkeit durchdringen. Es ergibt sich somit, daß die zu behandelnde
Flüssigkeit auf ihrem Weg vom Einfluß rohr 6 zum Ausflußrohr 7 gleichzeitig der
Einwirkung der drei Schwingungsarten ausgesetzt ist, nämlich der Ultraschall-, der
elektromagnetischen Ultrahochfrequenz-und der ultraviolettstrahlung, deren intensität
hzxv. Feldstärken, wie oben dargelegt, durch die impulsmäßige Hochtastung außerordentlich
stark und somit sehr wirksam sind.
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PATENTANSPROCHE 1. Verfahren zur Sterilisation und gleichzeitigen
Veredlung von festen und flüssigen Xahrungs- und Genußmitteln auf kaltem Wege, dadurch
gekennzeichnet, daß das zu sterilisierende Gut gleichzeitig der Wirkung eines starken
Ultrakurzrvellen-, eines Ultraschall- und eines Ultraviolettstrahlers ausgesetzt
wird.