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Verfahren zur Kurzzeit-Wärmebehandlung von Flüssigkeiten Zusatz zum
Patent 953 832 Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Kurzzeit-Wärmebehandlung
von Flüssigkeiten mit Steilaufheizung auf Behandlungstemperaturen von etwa 7o bis
8o°, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüssigkeit mit einer Aufheizgeschwindigkeit
von 5o biss '5o'/Sek. auf die genannte Temperatur aufgeheizt und wenige Sekunden
auf ihr belassen wird.
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Das Hauptpatent sieht weiter vor, daß an die Steilaufheizung und eine
kurzfristige Verweilzeit bei der Behandlungstemperatur eine Rückkühlung der behandelten
Substanz angeschlossen wird.
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Eine solche gewöhnlich schnell durchgeführte Rückkühlung ist auch
bei sonstigen Pasteurisierungs- und Sterilis.ierungsverfahren eine allgemein bekannte
und in Anwendung stehende Maßnahme, die den selbstverständlichen Zweck verfolgt,
die Einwirkung der Behandlungstemperatur auf das behandelte Gut zu begrenzen und
die Temperatur des Gutes wieder auf normale Raumtemperatur zurückzuführen.
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An dieser Stelle des Verfahrens haben die weiteren Untersuchungen
der Erfinder zu neuen überraschenden Erkenntnissen für die Haltbarmachung von Substanzen
geführt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß eine sich an die Aufheizung mit hoher
oder speziell für die Keimabtötung optimaler. Aufheizgeschwindigkeit, die Verweilzeit
bei der Bebandlungstemperatur
und die Rückkühlung anschließende
weitere Kühlhaltung für begrenzte Zeit, wofür im folgenden der Ausdruck »Nachkühlung«
benutzt werden soll, zu einer Herabsetzung der nach der Behandlung noch vorhandenen
Restkeimzahl (vegetative Keime und Sporen) führt.
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Zunächst seien beispielsweise Versuchsergebnisse erläutert. Es wurde
rohe Milch einer Steilaufheizung mit einer in einem optimalen Bereich liegenden
Aufheizgeschwindigkeit unterworfen, und zwar mit den Behandlungsdaten: Aufheizgeschwindigkeit
etwa go°/Sek., Behandlungstemperatur 74°. Die _Einwirkzeit wurde unter i. Sekunde
gehalten, um noch genügend Restkeime mit der behandelten Milch für die Beobachtung
der Wirkung der Nachkühlung zu behalten. Von der so behandelten Milch wurden eine
Reihe von Proben bei etwa + 8 bis -f- 120 aufbewahrt und jeden Tag die Keimzahl
nach dem Plattenzählverfahren bestimmt. Dabei ergab sich der in der folgenden Tabelle
aufgeführte Verlauf:
Als weiteres Beispiel seien die Beobachtungen -nach der Behandlung von frischer
Wurstmasse- angeführt. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit solcher breiartigen
Substanz erfolgte die Aufheizung im hoch- bzw. ultrahochfrequenten elektrischen
Wechselfeld. Die Steilaufheizung kann sich nach den angestellten zahlreichen Versuchen
auf die flüssige Phase als den wesentlichen Träger der Keimflora beschränken. Die
Aufheizgeschwindigkeit lag zwischen etwa 5o°/Selk. und etwa ioo°/Sek. Die Gesamtmasse
(feste und flüssige Phase) wurde in dem genannten Feld auf 8o bis 950 aufgeheizt.
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Wird die so behandelte Wurstmasse im Darm bei Zimmertemperatur von
24 bis 270 aufbewahrt, so ist die Haltbarkeit bei den beobachteten Proben verschieden.
Sie lag bei etwa 8 Tagen bis. zu mehreren Wochen (im Vergleich dazu Haltbarkeit
der normal hergestellten Wurst -unter denselben Bedingungen: nicht mehr als 2 Tage).
Diese Verschiedenheit der Haltbarkeit bei den einzelnen Proben behandelter Wurst
konnte nun nach den weiteren Untersuchungen der Erfinder zugunsten einer praktisch
unbegrenzten Haltbarkeit ausgeschaltet werden, wenn die Wurst nach der Behandlung
nicht direkt unter den angegebenen Temperaturen aufbewahrt wurde, sondern nach der
Behandlung für etwa 24. Stunden im Kühlraum bei etwa -f- 8° gehalten und danach
erst bei Temperaturen über 2o0 aufbewahrt wurde. Die so behandelten Würste blieben
bei Temperaturen von 2.4 bis 27° einwandfrei frisch.
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Dieses Versuchsergebnis zeigt, daß durch die besondere Art der Behandlung
eine Nachwirkung ausgelöst wird, die sich bei tieferen Temperaturen besonders auswirkt
und dabei offensichtlich zu einer völligen Ausschaltung der nach der eigentlichen
Wärmebehandlung noch vorhandenen Restkeime, im wesentlichen Sporen, führt.
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Um zu erreichen, daß die Nachwirkung in einer möglichst kurzen Zeit
zu einer vollständigen Abtötung bzw. Blockierung der nach der Wärmebehandlung noch
vorhandenen Restkeime führen kann und damit die Substanz haltbar wird, ist also
anschließend an die Wärmebehandlung die behandelte Substanz für eine bestimmte Zeit
einer für die Nachwirkung. möglichst optimalen Temperatur auszusetzen. Diese Temperatur,
bei der sich die Nachwirkung besonders günstig auswirkt, die l-Ialtezeit auf dieser
Temperatur also weitgehend beschränkt werden kann, was aus wirtschaftlichen Gründen
wesentlich ist, bestimmt sich aus dem Zusammenwirken verschiedener Einflüsse. Für
den günstigen Temperaturbereich ergibt sich danach, daß er hinreichend unterhalb
der für das Wachstum der Keime bzw. Auskeimen der Sporen optimalen Temperaturen
liegen, jedoch diesen Bereich wiederum auch nicht zu stark unterschreiten soll,
da dann alle Vorgänge (chemisch und biologisch) zu starkverzögert werden: So sank
z-.-B.-bei Speise=-. eis das nach dem Verfahren der Steilaufheizung behandelt wurde,
die direkt nach der Behandlung gemessene Restkeimzahl von etwa 5oo Keimen/cm3 bei
der- für das Speiseeis notwendigen Lagertemperatur von -30° nur sehr langsam ab;
erst nach wochenlanger- Lagerung.. ging. die ..Keimzahl auf.. unter loo/cm3 herunter.
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Die bei den geschilderten Nachkühlversuchen mit Milch und Wurstmasse
verwendete Temperatur von ungefähr -i- 8° dürfte günstig gewählt sein. Selbstverständlich
ist die optimale Nachwirkung nicht streng an diese Temperatur gebunden, sondern
erstreckt sich über einen gewissen Bereich von etwa 4. bis 120. Die notwendige Haltezeit
in diesem Temperaturbereich richtet sich, wie ohne weiteres verständlich ist, nach
der nach der Wärmebehandlung noch vorhandenen Restkeimzahl.
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Die geschilderten Beobachtungen ermöglichen. für die Haltbarmachung
von Substanzen zusammen mit den Erkenntnissen über die Abhängigkeit der Bakterienabtötung
von der Aufheizgeschwindigkeit neue Regeln für die Haltbarmachung von Substanzen
anzugeben: Die haltbar zu machende Substanz ist einer Temperaturbehandlung zu unterwerfen,
derart, daß sie oder bei breiartigen Stoffen zumindest bestimmte ihrer Phasen, vorzugsweise
die flüssige Phase, mit einer hohen (> etwa 5o°/Sek.) speziell mit einer der im
Gebiet der hohen Aufheizgeschwindigkeiten liegenden optimalen Aufheizgeschwindigkeit
auf die Behandlungstemperatur von etwa 70 bis 80° aufgeheizt wird. Die Behandlungstemperatur
braucht also nicht bis zu der sonst für die Sporenabtötung notwendigen Höhe von
über ioo°, vorzugsweise etwa 1200, getrieben zu werden, da die Auskeimung dieser
Sporen zu verderbniserregenden Keimen durch die Steilaufheizung direkt oder
infolge
der durch die Steilaufheizung ausgelösten und sich bei der Nachkühlung besonders
auswirkenden Nachwirkung blockiert wird. Diese Blokkierung kann auch für vegetative
Formen bezüglich der Stoffwechselvorgänge gelten, so daß die Behandlungstemperatur
unter Umständen sogar nur einen Wert anzunehmen braucht, der für eine starke Herabsetzung
der vegetativen Formen ausreicht. Diese Möglichkeit der Begrenzung der Behandlungstemperatur
bedeutet für die Schonung der Substanz einen wesentlichen Gewinn.
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Die Verweilzeit auf der Behandlungstemperatur kann auf wenige Sekunden
beschränkt sein, sie kann aber auch-vor allem bei Substanzen schlechter Wärmeleitfähigkeit
- bei einer bestimmten vorangegangenen Behandlungsart, auf die weiter unten eingegangen
wird, größere Werte erreichen, so daß mit der Behandlung zur Haltbarmachung gleichzeitig
eine Fertigbehandlung der Substanz erfolgen kann, wie z. B. bei Wurstwaren, die
normalerweise zu ihrer Fertigstellung eines Kochprozesses bedürfen.
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An die Wärmebehandlung soll sich die übliche Rückkühlung anschließen,
der erfindungsgemäß ein weiterer Kühlprozeß folgen soll, dessen Länge durch die
nach der Behandlung noch vorhandene Restkeimzahl bestimmt ist. Dieser Nachkühlprozeß
soll bei Temperaturen erfolgen, die für den Verlauf der Nachwirkung optimal sind,
so daß die Nachwirkung in möglichst kurzer Zeit zur völligen Ausschaltung der Restkeime
führt. Der Temperaturbereich, in dem die Nachwirkung stattfinden soll, ist in der
vorhergehenden Beschreibung näher definiert. Natürlich kann die Rückkühlung nach
der Wärmebehandlung des Hauptpatentes mit der Nachkühlung in einen Verfahrensschritt
zusammengelegt werden. Auch steht natürlich nichts im Wege, die Nachkühlungsbehandlung
über die erforderliche Zeitdauer beliebig hinaus auszudehnen. Bei behandelter Leberwurst
und bei Milch hat sich eine Kühltemperatur von -I- q.8° als hinreichend und günstig
erwiesen.
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Nach dieser Nachkühlung können die behandelten Substanzen auch höheren.
Temperaturen ausgesetzt werden, ohne daß eine Verderbnis eintritt.
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Es ergibt sich damit eine völlig neue Möglichkeit zur Haltbarmachung
von Substanzen unter Vermeidung der bisher notwendigen extrem hohen Temperaturen.
Das Verfahren ermöglicht damit auch erstmalig, Haltbarkeit zu erreichen, wo dies
bisher nicht möglich war, wie z. B. frische Wurst im Darm haltbar zu machen.