DE957514C

DE957514C - Verfahren zur Kurzzeit-Waermebehandlung von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE957514C
Application number: DEB8944A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Dahlke; Dr Rudolf Kuehnhold
Original assignee: DIERS HUBERTUS; MINDENER MOLKEREI E GmbH; Schmidt K G W
Current assignee: DIERS HUBERTUS; MINDENER MOLKEREI E GmbH; Schmidt K G W
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1950-08-26
Publication date: 1957-02-07

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

KLASSE 3Oi GRUPPE INTERNAT. KLASSE A 61 I —

B 8944 IVa/30 i

sind als Erfinder genannt worden

Zusatz zum Patent 963

Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Kurzzeit-Wärmebehandlung van Flüssigkeiten mit Steilaufheiizung auf Behandlungstemperaturein von etwa 70°, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüssigkeit mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50 bis i5o°/Sek. von 20⁰ in einem Zug« auf 70 bis 8o° aufgeheizt und 3 bis S Sekunden lang auf dieser Temperatur belassen, wird.

Wie das Hauptpatent ausführt, spielt für die Abtötung von schädlichen Mikroorganismen durch eine Wärmebehandlung nicht fmr, wie bisher angenommen, die Höhe der Behtaaidlungstemperatur und die Einwirkzeit dieser Temperatur eine Rolle, sondern, es hat auch die Aufheizgeschwindigkeit einen wesentlichen Einfluß. Es ist ferner dargelegt, daß es ein Optimum für die Aufheizgeschwindigkeit gibt und daß bei Arbeiten mit dieser optimalen Aufheizgeschwindigkeit die Behandlungstemperatur und/oder Verweidzeit auf einen Mitidestwert herabgesetzt werden, könnien.

Die; weiteren Arbeiten der Erfinder erstreckten sich nun darauf, zu untersuchen, inwieweit in den

bei Aufheizung mit der hohen, bzw. optimalen Geschwindigkeit zu erzielenden Effekt die Ausgangstemperatur, von der aus die zu behandelnde Substanz aufgeheizt, wird, eingeht. Diese Un.ter-5^ ^suchungen ergaben, daß es für diese nicht nur einen oberen Grenzwerf gibt, was zu erwarten war, son-"3erii,~datr sich, "auch, für diese Ausgangstemperatur optimale Werte bzw. Bereiche ermitteln lassen.

In deir Figur sind die Ergebnisse derartiger Versuche zusammengefaßt dargestellt. Als Abszisse ist die Ausgangsteniperatur T₀ aufgetragen, als Ordinate der Wert NZN₀ (N₀ = Ausgangskeimzahl, Λ⁷ = Restkeimzahl nach, der Behandlung) als Maß für die erreichte Schädigung. Die Aufbeizgeschwindigkeit lag beii den. Versuchen, im optimalen Bereich bei etwa o,o°/Sek., die Behandlyjigstemper.atur, auf die aufgeheizt wurde!, bei etwa 70 bis 75⁰, die Verweilzeit bei etwa, 3 Sekunden. Behandelt wurde - Rohmilch, Die bei der Behandlung übrigbleibenden. ao Keime sind Milchsäurestreptococoen als die resistentesten Keime, die bei den gewählten Behandlungsdaten noch genügend hohe Restkeimzahlen zum Studium des- zu untersuchenden Effektes ergeben. Das in der Figur dargestellte Ergebniis dieser Versuche zeigt klar das Vorhandensein einer ... . optimalen Ausgangstemperatur im Bereich von annähernd 40⁰. Es ist besonders interessant, daß diese Temperatur mit der für das -vegetative Leben · der Keime optimalen: zusammenfällt. Es ist bekannt, daß die Lebenstätigkeit dar verschiedenen Mikroorganismen (Wachstumsgeschwindigkeit, ZeI-

lenzahl,..Stoff wechsel) bei bestimmter Temperatur ein Optimum besitzt. Dieses liegt z. B. bei StreptO'-coccus laktis. bei 30· bis 40⁰ (s. Rippel-Bald.es, Grundriß der Mikrobiologie, S..134)., d.h. in dem aus der Figur ablesbaren, optimalen Ausgangstemperaturbereich für die Steilaufheizung.

Diese Feststellung dürfte einen wesentlichen Hinweis auf den Abtötungsmechanismus geben. Als interessante Parallele darf angeführt werden, daß man, auch bei demi Antibioticis,, wie z. B. Penicillin, die hauptsächliche Wirkung bei günstigsten Lebensbedingungen der Keime festgestellt, hat.

In Ausnutzung dieser Erkenntnisse schlägt die Erfindung vor, die zu behandelnde Flüssigkeit vor der Steikiufheizung mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50 bis i5o°Sek. auf eine Temperatur zu erwärmen, bei der optimale Lebensbedingungen für die zu vernichtenden Keime bestehen. Dieser Temperaturbereich liegt etwa bei 35 bis 40⁰.

B i e rw i rth hat in Kapitel 23 des Buches »Radio Frequency Heating«, 1947, auf S. 329 über Versuche berichtet, Milch mittels Hochfrequenzbeheizung mit einer Au.fheizgeschwindigkeit von etwa 420^/Sek. auf etwa 90⁰ und darüber aufzuheizen. Dabei wurde eine Ausgangstemperatur der Milch von 6o° benutzt. Eine solche Temperatur scheidet nach den der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnissen, für das vorliegende Patent aus. Sie liegt nicht nur weit oberhalb' des Temperaturbereiches., der optimale Lebensbedingungen, für die zu vernichtenden Keime gewährleistet, sondern auch schlechthin oberhalb der Grenzen, die noch eine ausreichende Temperaturspanne zwischen Ausgangs- und. Endtemperatur des patentierten Ver-■fahrens belassen. - -

Die Feststellung der optimalen Ausgangstemperatur für das Steilaufheizverfahren bedeutet einen wesentlichen Vorteil für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, da die verhältnismäßig hoch, liegende Ausgangstemperatur den mit der hohen Geschwindigkeit zu überbrückenden Temperaturbereich beschränkt; die Vorheizung bis zur Ausgangstemperatur, die gewöhnlich mit kleiner Geschwindigkeit erfolgen wird, ermöglicht eine Wärmerückgewinnung aus der behandelten Flüssigkeit durch Anwendung des Gegenstromprinzips. Das an sich bekannte Gegenstromprinzip besteht darin, daß man z.B. in Wärmeaustauschern, bekannter Bauart mit der behandelten. —- also auf der Behandlungstemperatur befindlichen —■ Substanz im Gegenstrom die unbehandelte Substanz aufheizt und dabei natürlich die behandelte Substanz in der erforderlichen Weise kühlt. Dadurch werden gleichzeitig die Forderungen der früheren Patente und der vorliegenden Erfindung erfüllt, daß nämlich- einerseits die behandelte Substanz schnell zumindest a,uf einen für die Substanz bezüglich ihrer Schonung ungefährlichen Wert gekühlt.. und_. andererseits die .zulaufende frische Substanz auf einen vorgeschriebenen Temperaturwert. -erwärmt- wird.

j Diese Forderungen sind durch besondere Anordnungen und Regeleinrichtungen ohne weiteres zu erfüllen, vorzugsweise unter Benutzung eines zusätzlichen Kühlmittels, durch das die Temperatur des in den Wärmeaustauscher eintretenden behandelten Gutes vorher oder gleichzeitig gesteuert werden kann. Als Beispiel dürfte eine Art doppelter Gegenströmer anzusehen sein, bei dem durch eine weitere von der zusätzlichen Kühlflüssigkeit durchflössen« Rohrleitung die behandelte Substanz regelbar gekühlt werden kann. Durch Regelung der zusätzlichen Kühlflüssigkeit, z.B. über ein Kontaktthermometer und ein von diesem gesteuertes Ventil, können alle gewünschten. Verhältnisse eingestellt werden. Soweit notwendig, kann natürlich die behandelte Substanz nach dem Verlassen des Wärmeaustauschers weiter herabgekühlt werden.

Da es erwünscht sein kann, die zutretende unbehandelte Substanz auf der optimalen Eintrittstemperatur eine gewisse, zur Erreichung der günstigsten Ausgangsbedingungen notwendige Zeit vor der Steilaufheizung zu halten, kann die einströmende Flüssigkeit nach der erfindungsgemäßen Vorwärmung auf eine optimale Ausgangstemperatür durch einen Sammelbehälter oder eine Rohrschlange von entsprechender Kapazität oder Länge geführt und hier, erforderlichenfalls durch weitere Wärmezufuhr (Wärmeaustausch oder Thermostat) oder Wärmeisolation, für die gewünschte Zeit auf dieser Temperatur gehalten werden, bevor sie der eigentlichen, Steilauf heizung zugeführt wird.

Auch die Erfindung- läßt sich in Verbindung mit einer zwei- oder mehrmaligen Behandlung anwenden.. Hierzu wird, etwa die einströmende Flüssigkeit auf die optimale Ausgangstemperatur, z. B₁Jn

der geschilderten. Weise, durch einen Gegenströmer gebracht und anschließend im Steilaufheizverfahren behandelt, wodurch die vegetativen Formen entweder vernichtet oder weitgehend reduziert werden. Die Substanz wird anschließend an die erste Behandlung längere Zeit (z. B. Stunden) auf der oben beschriebenen, optimalen Ausgangstemperatur gehalten, um dann, einer zweiten, Behandlung mit der optimalen Aufheizgeschtwindigkeit unterworfen zu ίο werden,. Dieses Verfahren kann einmal oder öfter wiederholt werden und eignet sich besonders für eine Abtötung der Sporen, wobei man bei der zweiten oder einer folgenden Behandlung die Behandlungstemperatur z. B. auf etwa ioo° steigern kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren, zur Kurzzeit-Wärmebehandlung von Flüssigkeiten mit Steilaufheizung auf Behandlungstemperaturen von etwa 70⁰ nach Patent 953 832, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vor der S teilauf heizung mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50· bis I5o°/Sek. auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der optimale Lebensbedingungen für die zu vernichtenden Keime bestehen.

2. Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung' der zu behandelnden. Substanz auf die für die Steilaufheizung optimale Ausgangstemperatur durch Wärmeaustausch mit der behandelten Substanz erfolgt.

3. Verfahren nach. Anspruch- 2, diadurch, gekennzeichnet, daß die Einregulierung der optimalen Ausgangstemperatur durch zusätzliche, geregelte Kühlung der behandelten, den Wärmeaustauscher passierenden. Substanz erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnde Substanz eine gewisse Zeit vor der Steilaufheizung auf der optimalen Ausgangstemperatur gehalten wird.

5. Verfahren, nach einem dar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die S teilauf heizung ausgehend von der optimalen Ausgangstemperatur mehrfach erfolgt, wobei gegebenenfalls die Temperatur-Zeit-Kurvein verschieden sein können.

6·. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den, wiederholten Steilaufheizungen die Substanz längere Zeit auf jeweils optimalen Ausgangstemperaturen gehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 531 181; USA.-Pa,tentschriften Nr. 1750730, 2 170 196,

2249036·, 2355887;

Morris B. Jacoibs : »The chemistry and techno·-

logie of food products«, Bd. 2, 1944, S. 68, 320;

Browa, Mo<yler und Bierwirth: »Theory

and application- of radio frequency heating«, 1947,

S. 329.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 609 781 1.57