WO2020078960A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung eines flüssigen lebensmittels oder dergleichen abzufüllenden produkts - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur behandlung eines flüssigen lebensmittels oder dergleichen abzufüllenden produkts Download PDF

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WO2020078960A1
WO2020078960A1 PCT/EP2019/077900 EP2019077900W WO2020078960A1 WO 2020078960 A1 WO2020078960 A1 WO 2020078960A1 EP 2019077900 W EP2019077900 W EP 2019077900W WO 2020078960 A1 WO2020078960 A1 WO 2020078960A1
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food
stage
preservation
homogenization
product
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PCT/EP2019/077900
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Roland Feilner
Stefan Hoeller
Thomas OEHMICHEN
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Krones Ag
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/32—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with electric currents without heating effect
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
    • A23L2/42—Preservation of non-alcoholic beverages
    • A23L2/50—Preservation of non-alcoholic beverages by irradiation or electric treatment without heating

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for treating a liquid food or the like product to be filled according to the preamble of claims 1 and 9, respectively.
  • Pulsed electric fields are principally suitable for the non-thermal preservation of food through microbial inactivation.
  • cell membranes in the food are perforated by the electrical fields. This so-called electroporation leads, for example, to cell water escaping while the cell structure is essentially retained and solid cell components can be retained in the cells.
  • the food is located between electrodes during the PET treatment and is subjected to electrical pulses, field strengths of 10 to 80 kV / cm and pulse durations of 500 ns to 4 ps having proven successful. After reversible and / or irreversible perforation, both intracellular substances can be released and extracellular substances can penetrate the cells. This also simplifies the production / treatment of the food.
  • the goal is the most gentle, non-thermal inactivation of microorganisms in liquid or semi-solid foods.
  • the advantages compared to thermal preservation lie in a lower process-related impairment of color, aroma, texture and nutritional value of the food, for example fruit juices, milk products or liquid egg.
  • a system for treating liquid foods such as fruit juices or milk products is known from DE 36 89 935 T2.
  • the products are heated in two stages by means of a heat exchanger and a downstream heater and degassed in a vacuum.
  • the products are then exposed to a pulsed electrical field (PEF) and thus made durable, and finally cooled in two stages and filled aseptically.
  • PEF pulsed electrical field
  • dissolved gases and / or product bubbles are removed so far that they could no longer impede the uniform formation of pulsed electrical fields. This is possible even with comparatively low negative pressures and a small liquid surface.
  • this is used for the treatment and in particular preservation of a liquid food or the like product to be filled and comprises a preservation step in which the food is subjected to a pulsed electric field for microbial inactivation by cellular perforation (electroporation) (PEF treatment) ).
  • the food / product is further homogenized in a homogenization step assigned to the preservation step.
  • Liquid foodstuffs or similar products are characterized in the sense of the invention in that they are suitable for transport in lines by pumping / suction and a corresponding filling in containers, in particular bottles.
  • the homogenization step is preferably carried out before, in particular immediately (without an intermediate treatment step) before the PEF treatment, that is to say before the pulsed electric field is introduced into the food / product.
  • homogenization takes place after preheating the product. Homogenization at such an elevated temperature is more effective than cold homogenization because of the activation of molecules and also enables more efficient cell disruption by means of electroporation.
  • the product viscosity drops, which enables lower energy consumption and smaller devices.
  • the homogenization step is carried out after, in particular immediately (without an intermediate treatment step) after the PEF treatment.
  • the PEF treatment By entering the pulsed electric field in the food / product, its temperature is increased, which further improves the efficiency of the homogenization.
  • the food preferably passes through the homogenization step and the preservation step, optionally also an assigned degassing step, in succession in the form of an essentially continuous product stream. In contrast to a batch process, this enables simplified and more efficient production.
  • the method comprises a degassing step in which the food / product is degassed under vacuum at a temperature of at least 30 ° C. and in particular with the formation of a trickle film, which is preferably turbulent. This enables an efficient reduction of the residual oxygen content in the food.
  • the food / product is preferably introduced into a degassing chamber by means of swirl bodies and / or swirl plates.
  • the product is degassed before, in particular immediately before the homogenization step, in order to remove not only gas bubbles but also a large part of dissolved oxygen, for example in the range from 70% to 95% of the dissolved oxygen.
  • the residual oxygen content of the product after degassing is a maximum of 1 ppm for a product viscosity of less than 20 mPa * s (based on 20 ° C) and a maximum of 3 ppm for a product viscosity of 20 to 50 mPa * s (based on 20 ° C) ).
  • the degassing step thus also serves to preserve the food / product. In addition, floating of ingredients after bottling can be avoided. This significantly improves product quality.
  • the food / product preferably has a viscosity of at least 20 mPa * s and is degassed after preheating, but before the PEF treatment, at a temperature of 30 to 60 ° C. and a degassing pressure of 50 to 200 mbar.
  • degassing is practical at a temperature of 30 ° C and a degassing pressure of 50 to 100 mbar or at a temperature of 60 ° C and a degassing pressure of 200 mbar.
  • foods / products with a viscosity of at least 20 mPa * s are degassed after the PEF treatment, for example at a temperature of 60 to 90 ° C and a degassing pressure of 200 to 700 mbar, for example at 60 ° C and 200 mbar or 90 ° C and 700 mbar.
  • the method preferably comprises a preheating step in which the food is preheated before the PEF treatment and a cooling step in which the food is cooled after the PEF treatment.
  • waste heat obtained in the cooling step is used at least partially in the preheating step.
  • the waste heat can preferably be transferred in a secondary circuit, in particular by means of water, to a tubular heat exchanger on the inlet side.
  • a secondary circuit Compared to a direct heat exchange from product to product, the use of a secondary circuit enables the use of tubular heat exchangers, which are also suitable for the treatment of higher viscosity products, for example for those with a viscosity of more than 20 mPa * s.
  • tubular heat exchangers On the (shell-side) secondary side of tubular heat exchangers, conveying higher-viscosity products is generally problematic because of the dead areas present there or otherwise unfavorable flow geometry. These difficulties can be reliably and energy-efficiently avoided by energy recovery using a secondary circuit, which is preferably operated with water.
  • preheating in tubular heat exchangers and then at least partially using twisted tubes is advantageous. At least partial preheating on tubes with cross-twists is particularly favorable.
  • the twists / cross twists enable particularly efficient heating. As a result, the heat exchangers can be built smaller and the product is heated more quickly, which reduces the amount of heat input and increases the product quality.
  • the method comprises the treatment steps lined up as follows: preheating step; Degassing step; Homogenization step, preservation step (PEF treatment); and cooling step. This is preferably followed by steps for filling the food / product into containers, in particular bottles, and packaging them in containers.
  • this product is designed for the treatment of a liquid food or the like and comprises a preservation stage which is used to apply a pulsed electric field (PEF treatment) to the food for microbial inactivation cellular perforation of the food is formed, and according to the invention a homogenization level assigned to the preservation level for homogenizing the food.
  • PEF treatment pulsed electric field
  • the homogenization stage is preferably upstream of the preservation stage, in particular directly.
  • the (or a further) homogenization stage could follow the preservation stage.
  • the homogenization stage is preferably preceded by a degassing stage for degassing the food and for reducing its oxygen content, in particular in the range from 70% to 95%.
  • the device preferably comprises an inlet-side tube heat exchanger for preheating the food at least before the PEF treatment and an outlet-side tube heat exchanger for cooling the food at least after the PEF treatment, and in particular a secondary circuit for transporting waste heat, for example by means of Water, from the tube heat exchanger on the outlet side to the tube heat exchanger on the inlet side.
  • the device has a cleaning system with which cleaning and / or rinsing liquid, for example in the form of lye, acid and / or water, can be conveyed, at least through the homogenization stage and the preservation stage.
  • the electrical field is then maintained when cleaning the device. This can improve the cleaning effect of the cleaning liquid, for example by increasing the temperature of the cleaning medium due to the energy input.
  • the device has a sterilization system with which a sterilization medium can be conveyed at least through the homogenization stage and the preservation stage.
  • the sterilization medium can have an elevated temperature of, for example, at least 100 ° C., particularly at least 120 ° C.
  • the electrical field is maintained when the system is sterilized
  • the device can have an aseptic buffer tank for holding treated food / product. The aseptic buffer tank is then preferably arranged directly before the food is filled. Fluctuations in filling or product treatment can thus be compensated for particularly efficiently.
  • the stated object can alternatively also be carried out with a variant be solved, which is based on a combination of the preservation step / the preservation stage with a degassing step / a degassing stage, and in which the homogenization step / the homogenization stage are only optional.
  • the method then also serves to treat and in particular preserve a liquid food or the like to be filled and comprises a preservation step in which the food is subjected to a pulsed electric field for microbial inactivation by cellular perforation (PEF treatment).
  • PEF treatment cellular perforation
  • the food / product is then degassed in a degassing step assigned to the preservation step.
  • the degassing step can then be carried out in accordance with at least one of the embodiments described above and / or below and combined accordingly with at least one of the other treatment steps described above and / or below, for example with the described homogenization step and / or preheating step and / or cooling step .
  • the corresponding device can then also be designed for the treatment of a liquid food product or the like and comprises a preservation stage which is used to apply a pulsed electrical field (PEF treatment) to the food for microbial inactivation by cellular perforation of the food. is formed by means of (electroporation), and according to the invention a degassing stage assigned to the preservation stage for degassing and in particular for reducing the oxygen content of the food / product.
  • PEF treatment pulsed electrical field
  • the degassing stage can then be designed in accordance with at least one of the embodiments described above and / or below and accordingly with at least one one of the other treatment stages described above and / or below can be combined, for example with the described homogenization stage and / or the preheating stage (with an inlet-side tube heat exchanger) and / or the cooling stage (with an outlet-side tube heat exchanger).
  • the treatment stages present in each case can be controlled together in a manner known in principle.
  • the devices / systems described for the treatment and, in particular, preservation of liquid foods can advantageously, possibly also, among other things, have a filling system, in particular a beverage filling system for filling containers, in particular beverage containers such as barrels or bottles.
  • a filling system in particular a beverage filling system for filling containers, in particular beverage containers such as barrels or bottles.
  • Figure 1 shows an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a flow diagram through a first embodiment of the device
  • FIG. 3 shows a flow diagram through a second embodiment of the device.
  • FIG. 4 shows a flow diagram through an alternative variant of the device
  • the method 1 for the treatment and in particular preservation of a liquid food 2 or the like product to be filled comprises, in a preferred embodiment, a preheating step 3 for preheating the food 2, a degassing step 4 for degassing the food Food 2 in particular including a reduction in its oxygen content, a homogenization step 5 for homogenizing food 2, a preservation step 6 for PEF treatment of food 2 and a cooling step 7 for cooling food 2.
  • Food 2 runs through the above treatment steps at least from preheating to cooling as an essentially continuous product stream (direction of arrow).
  • the food 2 is liquid, that is to say conveyable by means of pumps, and could in principle be replaced by another product, for example a cosmetic product, with a comparable consistency.
  • the food 2 is heated in the preheating step 3 to a first temperature T1, which is essentially maintained in the degassing step 4 and is, for example, 30-60 ° C.
  • the degassing step 4 serves in particular to reduce the oxygen content in the food 2.
  • the degassing step 4 is optional, depending on the food 2 and the required product quality.
  • the first temperature T1 is essentially maintained in the homogenization step 5 in order to optimize the effectiveness of the homogenization and / or the resulting product quality. Otherwise the food 2 is homogenized in a manner known in principle
  • the preservation step 6 causes the temperature of the food 2 to rise to a second temperature T2, for example from 30 ° C. to a second temperature T2 of 60 ° C.
  • the second temperature T2 is preferably at most 90 ° C. in favor of preserving flavors, colors or the like valuable components of the food 2.
  • the PEF treatment takes place, for example, with an energy input of 100-120 kJ per kg (food).
  • the thermal energy input is less than 0.1 pasteurization units.
  • the process duration of the PEF treatment is, for example, 30-40 s.
  • Such a PEF treatment brings about a stable preservation of the food 2 at usual storage temperatures of, for example, at most 10 ° C. for a shelf life of, for example, at least 4 weeks.
  • the food 2 is cooled to a third temperature T3 for a subsequent filling step 8. If necessary, the cooled food 2 is temporarily stored in a buffer tank before filling (not shown in FIG. 1).
  • Waste heat QA obtained in the cooling step 7 is returned to the preheating step 3 by means of a secondary medium which does not come into contact with the food 2 and is in particular water and is consequently used there to preheat the food 2 to the first temperature T 1. Differences between the amount of heat obtained in the cooling step 7 and the amount of heat required in the preheating step 3 can be compensated for by additional heating or cooling of the secondary medium during the recirculation (not shown in FIG. 1).
  • the food 2 has, for example, a viscosity of 20-50 mPa * s (based on 20 ° C.) and is then preferably heated to a first temperature T 1 of 30-60 ° C.
  • the degassing step 4 then takes place essentially at the first temperature T1 and a degassing pressure PE of 50-200 mbar, for example at a first temperature T1 of 30 ° C. and a degassing pressure PE of 50-100 mbar or at a first temperature T1 of 60 ° C and a degassing pressure PE of 200 mbar.
  • the food 2 in particular with a product viscosity of at least 20 mPa * s, could also be degassed after the PEF treatment / preservation step 6 (not shown in FIG. 1), for example at a second temperature T2 of 60- 90 ° C and a degassing pressure PE of 200-700 mbar, for example at 60 ° C and 200 mbar or 90 ° C and 700 mbar.
  • the degassing step 4 is designed such that not only gas bubbles present in the food 2 are expelled, but also a large part of the oxygen dissolved in the food 2, for example in the range from 70% to 95% of the dissolved oxygen.
  • the residual oxygen content of food 2 after degassing step 4 is at most 1 ppm with a product viscosity of less than 20 mPa * s (based on 20 ° C) and at most 3 ppm with a product viscosity of 20-50 mPa * s (at 20 ° C).
  • FIG. 2 shows with the device 11 a preferred simple embodiment for the treatment and in particular preservation of the liquid food 2 or the like product to be filled.
  • the liquid food 2 is kept in a storage tank 12 and serially by a product pump 13 through a preheating stage 14 for the described preheating of the food 2 to the first temperature T1, through a homogenization stage 15 for the described homogenization of the food 2, through a preservation stage 16 PEF treatment of the food 2, through a cooling stage 17 for the described cooling of the food 2 to the third temperature T3 and finally into an aseptic buffer tank 18 for the temporary storage of the treated food 2 prior to filling in a principally known filling machine or filling system 19.
  • Preservation level 16 is designed, for example, as an independently operating PEF system for the continuous processing of 50-10,000 liters of liquid product per hour, preferably with media connections for cleaning-in-place (CIP) and sterilizing-in-place (SIP).
  • CIP cleaning-in-place
  • SIP sterilizing-in-place
  • an optional cleaning system 20a for conveying cleaning and / or rinsing liquid is indicated by dashed lines at least through the homogenization stage 15 and the preservation stage 16, as is an optional sterilization system 20b for conveying a sterilizing agent (see block arrows) at least through the homogenization stage 15 and the preservation stage 16.
  • the cleaning system 20a and / or the sterilization system 20b is preferably designed for a CIP / SIP of all product-carrying surfaces of the respective treatment stages (although this is not shown for the embodiments described below).
  • FIG. 3 shows with the device 21 a preferred extended embodiment for treating and in particular preserving the liquid food 2 or the like product to be filled.
  • System components described with respect to the device 11 are provided with identical reference numerals and are not described again due to essentially identical functions.
  • a degassing stage 22 for the described degassing and reduction of the oxygen content of the food 2, comprising: a degassing chamber 22a; a suction pump 22b for generating the degassing pressure PE in the degassing chamber 22a; and a feed pump 22c for the degassed food 2.
  • the food 2 can be introduced into the degassing chamber 22a by means of swirl bodies and / or swirl plates (not shown) and is preferably degassed therein with the formation of a turbulent trickle film. This enables a particularly efficient reduction in the residual oxygen content in the food 2.
  • the secondary circuit 23 accordingly conducts a secondary medium 24, preferably water, to the secondary flow 17a of the cooling stage 17 and conducts the secondary medium 24 heated there by the PEF-treated food 2 from the secondary return 17b of the cooling stage 17 via an optional correction heat exchanger 26 by means of a secondary circuit pump 27 to the secondary flow 14a of the preheating stage 14.
  • the transmission medium 24 emits at least a portion of the waste heat QA to the liquid food 2 to be preheated and flows from the secondary return 14b of the preheating stage 14 via an optional cooler 25 back to the secondary flow 17a.
  • the secondary circuit 23 thus uses the energy released during the cooling of the treated food 2 / product for preheating the untreated food 2 / product.
  • the secondary medium 24 can be cooled if the secondary-side flow temperature at the preheating stage 14 would otherwise be too high (if too much heat / energy is generated in the preservation stage 16 and waste heat QA is produced in the cooling stage 17), or is heated , if the secondary-side flow temperature at the preheating stage 14 would otherwise be too low, for example when the device 21 is started up.
  • the cooler 25, the correction heat exchanger 26 and / or the secondary circuit pump 27 could be arranged at any point in the secondary circuit 2, depending on the energy balance of the treatment stages of the device 21.
  • the preheating stage 14 and the cooling stage 17 preferably comprise tubular heat exchangers.
  • the secondary circuit 23 can be used advantageously in all of the described embodiments and variants.
  • FIG. 4 shows, as an optional variant, a device 31 which does not need the homogenization stage 15, but otherwise essentially the device 21 described above corresponds, ie has a degassing stage 22. Accordingly, a method for combining the degassing step 4 with the preservation step 6 can be carried out. In this case, the secondary circuit 23 or the heat recovery in the cooling step 7 (see FIG. 1) could optionally also be omitted.
  • the homogenization stage 15 can alternatively or additionally also be arranged downstream of the preservation stage 16 and in particular directly after it.
  • the homogenization of the food 2 then takes place essentially at the second temperature T2, that is to say for example at 60-90 ° C.

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Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln eines flüssigen Lebensmittels oder dergleichen abzufüllenden Produkts, umfassend einen Konservierungsschritt, in dem das Lebensmittel zur mikrobiellen Inaktivierung durch zelluläre Perforation mit einem gepulsten elektrischen Feld beaufschlagt wird (PEF-Behandlung). Dadurch, dass das Lebensmittel ferner in einem dem Konservierungsschritt zugeordneten Homogenisierungsschritt homogenisiert wird, lässt sich die Haltbarkeit des Lebensmittels besonders effizient und bei optimierter Produktbeschaffenheit erhöhen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines flüssigen Lebensmittels
oder dergleichen abzufüllenden Produkts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines flüssigen Le- bensmittels oder dergleichen abzufüllenden Produkts gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9.
Gepulste elektrische Felder (PEF) eignen sich prinzipiell zur nicht-thermischen Konservierung von Lebensmitteln durch mikrobielle Inaktivierung. Zu diesem Zweck werden Zellmembranen im Lebensmittel durch die elektrischen Felder perforiert. Diese sogenannte Elektroporation führt beispielsweise dazu, dass Zellwasser austritt, während die Zellstruktur im Wesentlichen erhalten bleibt und feste Zellbestandteile in den Zellen zurückgehalten werden können.
Das Lebensmittel befindet sich bei der PET-Behandlung zwischen Elektroden und wird mit elektrischen Pulsen beaufschlagt, wobei sich Feldstärken von 10 bis 80 kV/cm und Pulsdauern von 500 ns bis 4 ps bewährt haben. Nach reversibler und/oder irreversibler Perforation können sowohl intrazelluläre Stoffe freigesetzt werden als auch extrazelluläre Stoffe in die Zellen ein- dringen. Dadurch lässt sich auch die Produktion / Behandlung des Lebensmittels vereinfachen.
Ziel ist eine möglichst schonende, nicht-thermische Inaktivierung von Mikroorganismen in flüs- sigen oder halbfesten Lebensmitteln. Vorteile gegenüber einer thermischen Konservierung lie gen in einer geringeren prozessbedingten Beeinträchtigung von Farbe, Aroma, Textur und Nährwert der Lebensmittel, beispielsweise von Fruchtsäften, Milchprodukten oder Flüssigei.
Beispielsweise ist aus DE 36 89 935 T2 ein System zur Behandlung flüssiger Lebensmittel wie Fruchtsäften oder Milchprodukten bekannt. Demnach werden die Produkte zweistufig mittels Wärmetauscher und nachgeschaltetem Erhitzer erwärmt und im Vakuum entgast. Anschlie- ßend werden die Produkte einem gepulsten elektrischen Feld (PEF) ausgesetzt und dadurch haltbar gemacht, schließlich zweistufig abgekühlt und aseptisch abgefüllt. Bei der Entgasung werden gelöste Gase und/oder Produktblasen so weit entfernt, dass sie eine gleichmäßige Ausbildung gepulster elektrischer Felder nicht mehr behindern könnten. Dies ist schon bei vergleichsweise geringen Unterdrücken und kleiner Flüssigkeitsoberfläche möglich.
Aus EP 1 085 827 A1 ist ferner ein PEF-System mit vorgelagerter Kaltentgasung und Erhit- zung sowie anschließendem Kühler und aseptischem Verpacker bekannt. Nachteilig ist hier beispielsweise die ineffiziente Entgasung bei vergleichsweise niedriger Temperatur. Da ein Zellaufschluss mittels Elektroporation wenigstens hinsichtlich der Produkthaltbarkeit und der Produktqualität vorteilhaft ist, besteht zunehmend Bedarf für eine Optimierung der PEF-Behandlung flüssiger Lebensmittel und entsprechend verbesserte Behandlungsanlagen.
Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Demnach dient dieses zur Behandlung und insbesondere Konservierung eines flüssigen Lebensmittels oder derglei- chen abzufüllenden Produkts und umfasst einen Konservierungsschritt, in dem das Lebens- mittel zur mikrobiellen Inaktivierung durch zelluläre Perforation (Elektroporation) mit einem ge- pulsten elektrischen Feld beaufschlagt wird (PEF-Behandlung). Erfindungsgemäß wird das Lebensmittel / Produkt ferner in einem dem Konservierungsschritt zugeordneten Homogeni- sierungsschritt homogenisiert.
Flüssige Lebensmittel oder dergleichen Produkte sind im Sinne der Erfindung dadurch cha- rakterisiert, dass sie sich für einen Transport in Leitungen durch Pumpen / Saugen und eine entsprechende Abfüllung in Behälter, insbesondere Flaschen, eignen.
Durch die Homogenisierung des Lebensmittels / Produkts erhält man eine gleichmäßigere Konsistenz des Lebensmittels. Ferner kann eine Produktfraktionierung innerhalb der Mindest- haltbarkeitsdauer verhindert werden, beispielsweise ein unerwünschtes Aufschwimmen von Produktstücken und/oder Fraktionen. Beispielsweise wird die Emulsionsstabilität bei Fetten, Fruchtbestandteilen oder dergleichen verbessert. Zudem erhalten flüssige Lebensmittel, wie Frucht- und Gemüsesäfte oder Milchprodukte, eine glattere Struktur. Meist verbessert sich auch der Geschmack des Lebensmittels, welches dann als vollmundiger empfunden wird.
Vorzugsweise wird der Homogenisierungsschritt vor, insbesondere unmittelbar (ohne zwi- schengeschalteten Behandlungsschritt) vor der PEF-Behandlung durchgeführt, also vor dem Eintrag des gepulsten elektrischen Felds in das Lebensmittel / Produkt. Beispielsweise erfolgt die Homogenisierung nach einer Vorwärmung des Produkts. Eine Homogenisierung bei derart erhöhter Temperatur ist im Vergleich zur Kalthomogenisierung effektiver wegen einer Aktivie- rung von Molekülen und ermöglicht zudem einen effizienteren Zellaufschluss mittels Elektro- poration. Außerdem sinkt die Produktviskosität, was einen geringeren Energieeinsatz und klei nere Apparate ermöglicht.
Alternativ oder ergänzend wird der Homogenisierungsschritt nach, insbesondere unmittelbar (ohne zwischengeschalteten Behandlungsschritt) nach der PEF-Behandlung durchgeführt. Durch den Eintrag des gepulsten elektrischen Felds in das Lebensmittel / Produkt wird dessen Temperatur erhöht, wodurch sich die Effizienz der Homogenisierung weiter verbessert. Vorzugsweise durchläuft das Lebensmittel den Homogenisierungsschritt und den Konservie- rungsschritt, gegebenenfalls auch einen zugeordneten Entgasungsschritt, nacheinander in Form eines im Wesentlichen kontinuierlichen Produktstroms. Dies ermöglicht im Gegensatz zu einem Batch-Prozess eine vereinfachte und effizientere Produktion.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Entgasungs- schritt, in dem das Lebensmittel / Produkt unter Vakuum bei einer Temperatur von wenigstens 30°C und insbesondere unter Ausbildung eines Rieselfilms, der vorzugsweise turbulent ist, entgast wird. Dies ermöglicht eine effiziente Reduzierung des Restsauerstoffgehalts im Le- bensmittel.
Vorzugsweise wird das Lebensmittel / Produkt beim Entgasungsschritt in eine Entgasungs- kammer mittels Drallkörpern und/oder Drallblechen eingebracht.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausführungsform wird das Produkt vor, insbesondere unmit- telbar vor dem Homogenisierungsschritt entgast, um dabei neben Gasblasen auch einen Großteil an gelöstem Sauerstoff zu entfernen, beispielsweise im Bereich von 70% bis 95% des gelösten Sauerstoffs.
Beispielsweise beträgt der Restsauerstoffgehalt des Produkts nach Entgasung höchstens 1 ppm bei einer Produktviskosität von weniger als 20 mPa*s (bezogen auf 20°C) und höchs- tens 3 ppm bei einer Produktviskosität von 20 bis 50 mPa*s (bezogen auf 20°C).
Somit kann Oxidation wertvoller Inhaltsstoffe im Laufe der Produktverarbeitung, bei der Lage- rung bis hin zum Verzehr durch den Endverbraucher unterdrückt oder vermieden werden. Der Entgasungsschritt dient somit ebenso der Konservierung des Lebensmittels / Produkts. Zudem lässt sich ein Aufschwimmen von Inhaltsstoffen nach der Abfüllung vermeiden. Dadurch wird die Produktqualität deutlich verbessert.
Vorzugsweise hat das Lebensmittel / Produkt einer Viskosität von mindestens 20 mPa*s und wird nach einer Vorwärmung, jedoch vor der PEF-Behandlung, bei einer Temperatur von 30 bis 60°C und einem Entgasungsdruck von 50 bis 200 mbar entgast. Beispielsweise ist die Entgasung bei einer Temperatur von 30°C und einem Entgasungsdruck von 50 bis 100 mbar praktikabel oder bei einer Temperatur von 60 °C und einem Entgasungsdruck von 200 mbar.
Alternativ oder ergänzend werden Lebensmittel / Produkte mit einer Viskosität von mindestens 20 mPa*s nach der PEF-Behandlung entgast, beispielsweise bei einer Temperatur von 60 bis 90 °C und einem Entgasungsdruck von 200 bis 700 mbar, also beispielsweise bei 60 °C und 200 mbar oder 90 °C und 700 mbar.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren einen Vorwärmschritt, in dem das Lebensmittel vor der PEF-Behandlung vorgewärmt wird, und einen Abkühlschritt, in dem das Lebensmittel nach der PEF-Behandlung abgekühlt wird. Insbesondere wird im Abkühlschritt gewonnene Abwärme zumindest teilweise im Vorwärmschritt genutzt. Die Abwärme kann hierfür bevorzugt in einem Sekundärkreislauf, insbesondere mittels Wasser, zu einem eingangsseitigen Röhrenwärme- tauscher übertragen werden.
Die Nutzung eines Sekundärkreislaufs ermöglicht gegenüber einem direkten Wärmetausch von Produkt zu Produkt den Einsatz von Röhrenwärmetauschern, die sich auch für die Be- handlung höherviskoser Produkte eignen, beispielsweise für solche mit einer Viskosität von mehr als 20 mPa*s. Auf der (mantelseitigen) Sekundärseite von Röhrenwärmetauschern ist eine Förderung höherviskoser Produkte wegen der dort vorhandenen Totbereiche oder ander- weitig ungünstiger Strömungsgeometrie generell problematisch. Diese Schwierigkeiten lassen sich durch eine Energierückgewinnung mittels eines Sekundärkreislaufs, der bevorzugt mit Wasser betrieben wird, zuverlässig und energieeffizient vermeiden.
Insbesondere für Lebensmittel / Produkte mit einer Viskosität von mindestens als 20 mPa*s ist eine Vorwärmung in Röhrenwärmetauschern und dann zumindest anteilig mittels gedrallter Rohre vorteilhaft. Besonders günstig ist eine zumindest teilweise Vorwärmung an Rohren mit Kreuzdrallungen. Die Drallungen / Kreuzdrallungen ermöglichen eine besonders effiziente Er- wärmung. Die Wärmetauscher können folglich kleiner gebaut werden, und das Produkt wird schneller erhitzt, wodurch der Wärmemengeneintrag sinkt und die Produktqualität steigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die wie folgt aneinander gereihten Behandlungsschritte: Vorwärmungsschritt; Entgasungsschritt; Homogenisierungs- schritt, Konservierungsschritt (PEF-Behandlung); und Abkühlungsschritt. Vorzugsweise folgen darauf Schritte zur Abfüllung des Lebensmittels / Produkts in Behälter, insbesondere Flaschen, und deren Verpackung in Gebinden.
Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Demnach ist diese zur Behandlung eines flüssigen Lebensmittels oder dergleichen abzufüllenden Produkts ausgebildet und umfasst eine Konservierungsstufe, die zur Beaufschlagung des Lebensmittels mit einem gepulsten elektrischen Feld (PEF-Behandlung) zur mikrobiellen Inaktivierung durch zelluläre Perforation des Lebensmittels ausgebildet ist, sowie erfindungsgemäß eine der Kon- servierungsstufe zugeordnete Homogenisierungsstufe zur Homogenisierung des Lebensmit- tels. Damit lassen sich die bezüglich des Anspruchs 1 beschriebenen Vorteile erzielen.
Vorzugsweise ist die Homogenisierungsstufe der Konservierungsstufe, insbesondere unmit- telbar, vorgeschaltet. Alternativ oder ergänzend könnte die (oder eine weitere) Homogenisie- rungsstufe der Konservierungsstufe nachgeschaltet sein. Damit lassen sich die bezüglich der entsprechenden Verfahrensschritte beschriebenen Vorteile erzielen.
Vorzugsweise ist der Homogenisierungsstufe eine Entgasungsstufe zur Entgasung des Le- bensmittels und zur Reduzierung seines Sauerstoffgehalts um insbesondere im Bereich von 70% bis 95% vorgeschaltet. Damit lassen sich die bezüglich der entsprechenden Verfahrens- schritte beschriebenen Vorteile erzielen.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen eingangsseitigen Röhrenwärmetauscher zur Vor- wärmung des Lebensmittels wenigstens vor der PEF-Behandlung und einem ausgangsseiti- gen Röhrenwärmetauscher zur Abkühlung des Lebensmittels wenigstens nach der PEF-Be- handlung sowie insbesondere einen Sekundärkreislauf zum Transport von Abwärme, bei- spielsweise mittels Wasser, aus dem ausgangsseitigen Röhrenwärmetauscher zum eingangs- seitigen Röhrenwärmetauscher. Damit lassen sich die bezüglich der entsprechenden Verfah- rensschritte beschriebenen Vorteile erzielen.
In einer weiteren günstigen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Reinigungsanlage auf, mit der Reinigungs- und/oder Spülflüssigkeit, beispielsweise in Form von Lauge, Säure und/o- der Wasser, wenigstens durch die Homogenisierungsstufe und die Konservierungsstufe, ge- fördert werden kann. In einer bevorzugten Variante wird das elektrische Feld beim Reinigen der Vorrichtung dann aufrechterhalten. Hierdurch kann die Reinigungswirkung der Reini- gungsflüssigkeit verbessert werden, beispielsweise dadurch, dass die Temperatur des Reini- gungsmediums durch den Energieeintrag erhöht wird.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Sterilisierungs- anlage auf, mit der ein Sterilisationsmedium wenigstens durch die Homogenisierungsstufe und die Konservierungsstufe gefördert werden kann. Das Sterilisationsmedium kann dabei eine erhöhte Temperatur von beispielsweise wenigstens 100°C, besonders wenigstens 120°C, auf- weisen. In einer bevorzugten Variante wird das elektrische Feld beim Sterilisieren der Anlage aufrechterhalten Optional kann die Vorrichtung einen aseptischen Puffertank für die Aufnahme von behandel- tem Lebensmittel / Produkt aufweisen. Der aseptische Puffertank ist dann bevorzugt direkt vor der Abfüllung des Lebensmittels angeordnet. Somit können Schwankungen bei der Abfüllung bzw. bei der Produktbehandlung besonders effizient ausgeglichen werden.
Obwohl die oben beschriebene Erfindung und deren Ausführungsformen auf der Grundlage einer Kombination des Konservierungsschritts / der Konservierungsstufe mit dem Homogeni- sierungsschritt / der Homogenisierungsstufe eine besonders effiziente Konservierung und Qualitätsverbesserung bei flüssigen Lebensmitteln oder dergleichen abzufüllenden Produkten ermöglicht, kann die gestellte Aufgabe alternativ auch mit einer Variante gelöst werden, die auf einer Kombination des Konservierungsschritts / der Konservierungsstufe mit einem Entga- sungsschritt / einer Entgasungsstufe basiert, und bei der der Homogenisierungsschritt / die Homogenisierungsstufe lediglich optional sind.
Demnach dient das Verfahren dann ebenso zur Behandlung und insbesondere Konservierung eines flüssigen Lebensmittels oder dergleichen abzufüllenden Produkts und umfasst einen Konservierungsschritt, in dem das Lebensmittel zur mikrobiellen Inaktivierung durch zelluläre Perforation mit einem gepulsten elektrischen Feld beaufschlagt wird (PEF-Behandlung). Erfin- dungsgemäß wird das Lebensmittel / Produkt dann in einem dem Konservierungsschritt zuge- ordneten Entgasungsschritt entgast.
Der Entgasungsschritt kann dann gemäß wenigstens einer der voranstehend und/oder nach- folgend beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt und entsprechend mit wenigstens ei- nem der anderen voranstehend und/oder nachfolgend beschriebenen Behandlungsschritte kombiniert werden, beispielsweise mit dem beschriebenen Homogenisierungsschritt und/oder Vorwärmungsschritt und/oder Abkühlungsschritt.
Die entsprechende Vorrichtung kann dann ebenso zur Behandlung eines flüssigen Lebens- mittels oder dergleichen abzufüllenden Produkts ausgebildet sein und umfasst eine Konser- vierungsstufe, die zur Beaufschlagung des Lebensmittels mit einem gepulsten elektrischen Feld (PEF-Behandlung) zur mikrobiellen Inaktivierung durch zelluläre Perforation des Lebens- mittels (Elektroporation) ausgebildet ist, sowie erfindungsgemäß eine der Konservierungsstufe zugeordnete Entgasungsstufe zur Entgasung und insbesondere zur Reduzierung des Sauer- stoffgehalts des Lebensmittels / Produkts.
Die Entgasungsstufe kann dann gemäß wenigstens einer der voranstehend und/oder nachfol- gend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein und entsprechend mit wenigstens einer der anderen voranstehend und/oder nachfolgend beschriebenen Behandlungsstufen kombiniert werden, beispielsweise mit der beschriebenen Homogenisierungsstufe und/oder der Vorwärmungsstufe (mit eingangsseitigem Röhrenwärmetauscher) und/oder der Abküh- lungsstufe (mit ausgangsseitigem Röhrenwärmetauscher).
Die jeweils vorhandenen Behandlungsstufen lassen sich auf prinzipiell bekannte Weise ge- meinsam steuern.
Die beschriebenen Vorrichtungen / Systeme zur Behandlung und insbesondere Konservierung flüssiger Lebensmittel können in vorteilhafter weise, gegebenenfalls auch unter anderem, eine Abfüllanlage, insbesondere eine Getränkeabfüllanlage zur Abfüllung von Behältern, insbeson- dere von Getränkebehältern wie Fässer oder Flaschen aufweisen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 ein Fließschema durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung;
Figur 3 ein Fließschema durch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung; und
Figur 4 ein Fließschema durch eine alternative Variante der Vorrichtung;
Wie die Figur 1 in schematischer Darstellung erkennen lässt, umfasst das Verfahren 1 zur Behandlung und insbesondere Konservierung eines flüssigen Lebensmittels 2 oder derglei- chen abzufüllenden Produkts in einer bevorzugten Ausführungsform einen Vorwärmungs- schritt 3 zum Vorwärmen des Lebensmittels 2, einen Entgasungsschritt 4 zum Entgasen des Lebensmittels 2 insbesondere einschließlich einer Reduzierung seines Sauerstoffgehalts, ei- nen Homogenisierungsschritt 5 zur Homogenisierung des Lebensmittels 2, einen Konservie- rungsschritt 6 zur PEF-Behandlung des Lebensmittels 2 und einen Abkühlungsschritt 7 zum Abkühlen des Lebensmittels 2.
Daran kann sich beispielsweise direkt oder unter Zwischenspeicherung des flüssigen Lebens- mittels 2 ein prinzipiell bekannter Abfüllschritt 8 zur Abfüllung des Lebensmittels 2 in Behälter 9, insbesondere Flaschen, anschließen sowie ein Verpackungsschritt 10 zur Verpackung der Behälter 9 in (nicht dargestellten) Gebinden.
Das Lebensmittel 2 durchläuft die obigen Behandlungsschritte wenigstens von der Vorwär- mung bis zur Abkühlung als im Wesentlichen kontinuierlicher Produktstrom (Pfeilrichtung). Das Lebensmittel 2 ist flüssig, das heißt mittels Pumpen förderbar, und könnte prinzipiell durch ein anderweitiges Produkt, beispielsweise ein kosmetisches Produkt, mit vergleichbarer Kon- sistenz ersetzt werden.
Das Lebensmittel 2 wird im Vorwärmungsschritt 3 auf eine erste Temperatur T1 erwärmt, die im Entgasungsschritt 4 im Wesentlichen aufrechterhalten wird und beispielsweise 30-60 °C beträgt. Der Entgasungsschritt 4 dient insbesondere der Reduzierung des Sauerstoffgehalts im Lebensmittel 2.
Der Entgasungsschritt 4 ist optional, je nach Lebensmittel 2 und geforderter Produktqualität.
Vorzugsweise wird die erste Temperatur T1 im Homogenisierungsschritt 5 im Wesentlichen aufrechterhalten, um die Effektivität der Homogenisierung und/oder die daraus resultierende Produktqualität zu optimieren. Ansonsten erfolgt die Homogenisierung des Lebensmittels 2 auf prinzipiell bekannte Weise
Der Konservierungsschritt 6 bewirkt aufgrund des elektromagnetischen Energieeintrags zur die PEF-Behandlung eine Temperaturerhöhung des Lebensmittels 2 auf eine zweite Tempe- ratur T2, beispielsweise von 30°C auf eine zweite Temperatur T2 von 60 °C. Die zweite Tem- peratur T2 beträgt vorzugsweise höchstens 90 °C zugunsten eines Erhalts von Geschmacks- stoffen, Farbstoffen oder dergleichen wertvoller Bestandteile des Lebensmittels 2.
Die PEF-Behandlung erfolgt beispielsweise bei einem Energieeintrag von 100-120 kJ pro kg (Lebensmittel). Der thermische Energieeintrag beträgt dabei weniger als 0,1 Pasteurisierungs- einheiten. Die Prozessdauer der PEF-Behandlung beträgt beispielsweise 30-40 s.
Eine derartige PEF-Behandlung bewirkt eine stabile Konservierung des Lebensmittels 2 bei üblichen Lagertemperaturen von beispielsweise höchstens 10 °C während einer Haltbarkeits- dauer von beispielsweise wenigstens 4 Wochen.
Im Abkühlungsschritt 7 wird das Lebensmittel 2 auf eine dritte Temperatur T3 für einen nach- folgenden Abfüllschritt 8 abgekühlt. Gegebenenfalls wird das abgekühlte Lebensmittel 2 vor der Abfüllung in einem Puffertank zwischengespeichert (in Figur 1 nicht dargestellt).
Im Abkühlungsschritt 7 gewonnenen Abwärme QA wird mittels eines mit dem Lebensmittel 2 nicht in Berührung kommenden Sekundärmediums, das insbesondere Wasser ist, zum Vor- wärmungsschritt 3 zurückgeführt und dort folglich zur Vorwärmung des Lebensmittels 2 auf die erste Temperatur T 1 verwendet. Unterschiede zwischen der im Abkühlungsschritt 7 gewonnenen und der im Vorwärmungs- schritt 3 benötigten Wärmemenge können durch zusätzliche Erwärmung oder Kühlung des Sekundärmediums bei der Rückführung ausgeglichen werden (in Figur 1 nicht dargestellt).
Das Lebensmittel 2 hat beispielsweise eine Viskosität von 20-50 mPa*s (bezogen auf 20°C) und wird dann vorzugsweise auf eine erste Temperatur T 1 von 30-60°C erwärmt.
Der Entgasungsschritt 4 erfolgt dann im Wesentlichen bei der ersten Temperatur T1 und einem Entgasungsdruck PE von 50-200 mbar, beispielsweise bei einer ersten Temperatur T1 von 30°C und einem Entgasungsdruck PE von 50-100 mbar oder bei einer ersten Temperatur T1 von 60 °C und einem Entgasungsdruck PE von 200 mbar.
Alternativ oder ergänzend könnte das Lebensmittel 2, insbesondere bei einer Produktviskosi- tät von mindestens 20 mPa*s, auch nach der PEF-Behandlung / dem Konservierungsschritt 6 entgast werden (in Figur 1 nicht dargestellt), beispielsweise bei einer zweiten Temperatur T2 von 60-90 °C und einem Entgasungsdruck PE von 200-700 mbar, also beispielsweise bei 60 °C und 200 mbar oder 90 °C und 700 mbar.
Der Entgasungsschritt 4 ist derart ausgelegt, dass nicht nur im Lebensmittel 2 vorhandene Gasblasen ausgetrieben werden, sondern auch ein Großteil von dem im Lebensmittel 2 ge- lösten Sauerstoff, beispielsweise im Bereich von 70% bis 95% des gelösten Sauerstoffs.
Beispielsweise beträgt der Restsauerstoffgehalt des Lebensmittels 2 nach dem Entgasungs- schritt 4 höchstens 1 ppm bei einer Produktviskosität von weniger als 20 mPa*s (bezogen auf 20°C) und höchstens 3 ppm bei einer Produktviskosität von 20-50 mPa*s (bei 20°C).
Die stark schematisierte Figur 2 zeigt mit der Vorrichtung 1 1 eine bevorzugte einfache Aus- führungsform zur Behandlung und insbesondere Konservierung des flüssigen Lebensmittels 2 oder dergleichen abzufüllenden Produkts.
Demnach wird das flüssige Lebensmittel 2 in einem Vorlagetank 12 vorgehalten und von einer Produktpumpe 13 seriell durch einen Vorwärmungsstufe 14 zum beschriebenen Vorwärmen des Lebensmittels 2 auf die erste Temperatur T1 , durch eine Homogenisierungsstufe 15 zur beschriebenen Homogenisierung des Lebensmittels 2, durch eine Konservierungsstufe 16 zur beschriebenen PEF-Behandlung des Lebensmittels 2, durch eine Abkühlungsstufe 17 zum beschriebenen Abkühlen des Lebensmittels 2 auf die dritte Temperatur T3 und schließlich in einen aseptischen Puffertank 18 zur Zwischenspeicherung des behandelten Lebensmittels 2 vor dessen Abfüllung in einer prinzipiell bekannten Abfüllmaschine bzw. Abfüllanlage 19 ge- fördert.
Die Konservierungsstufe 16 ist beispielsweise als eigenständig arbeitendes PEF-System für die kontinuierliche Verarbeitung von 50-10.000 Liter Flüssigprodukt pro Stunde ausgebildet, vorzugsweise mit Medienanschlüssen zum Cleaning-In-Place (CIP) und Sterilizing-In-Place (SIP).
In der Figur 2 ist entsprechend eine optionale Reinigungsanlage 20a zum Fördern von Reini- gungs- und/oder Spülflüssigkeit (siehe Blockpfeile) wenigstens durch die Homogenisierungs- stufe 15 und die Konservierungsstufe 16 gestrichelt angedeutet, ebenso eine optionale Steri- lisierungsanlage 20b zum Fördern eines Sterilisationsmittels (siehe Blockpfeile) wenigstens durch die Homogenisierungsstufe 15 und die Konservierungsstufe 16.
Vorzugsweise ist die Reinigungsanlage 20a und/oder die Sterilisierungsanlage 20b für ein CIP/SIP sämtlicher produktführender Oberflächen der jeweils vorhandenen Behandlungsstu- fen ausgelegt (obwohl dies für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen nicht dar- gestellt ist).
Die Figur 3 zeigt mit der Vorrichtung 21 eine bevorzugte erweiterte Ausführungsform zur Be- handlung und insbesondere Konservierung des flüssigen Lebensmittels 2 oder dergleichen abzufüllenden Produkts. Bezüglich der Vorrichtung 1 1 beschriebene Anlagenkomponenten sind hierbei mit identischen Bezugszeichen versehen und aufgrund im Wesentlichen identi scher Funktionen nicht nochmals beschrieben.
Demnach ist zwischen der Vorwärmungsstufe 14 und der Homogenisierungsstufe 15 zusätz- lich eine Entgasungsstufe 22 zur beschriebenen Entgasung und Reduzierung des Sauerstoff- gehalts des Lebensmittels 2 vorhanden, umfassend: eine Entgasungskammer 22a; eine Ab- saugpumpe 22b zur Erzeugung des Entgasungsdrucks PE in der Entgasungskammer 22a; und eine Förderpumpe 22c für das entgaste Lebensmittel 2.
Das Lebensmittel 2 kann mittels Drallkörpern und/oder Drallblechen (nicht dargestellt) in die Entgasungskammer 22a eingebracht werden und wird darin vorzugsweise unter Ausbildung eines turbulenten Rieselfilms entgast. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Reduzierung des Restsauerstoffgehalts im Lebensmittel 2. Ferner ist ein Sekundärkreislauf 23 zur Wärmerückgewinnung durch Rückführung von in der Abkühlungsstufe 17 beim Abkühlen des behandelten Lebensmittels 2 gewonnener Abwärme QA zur Vorwärmungsstufe 14 vorhanden.
Der Sekundärkreislauf 23 leitet demnach ein Sekundärmedium 24, vorzugsweise Wasser, zum Sekundärvorlauf 17a der Abkühlungsstufe 17 und leitet das dort vom PEF-behandelten Le- bensmittel 2 erhitzte Sekundärmedium 24 vom Sekundärrücklauf 17b der Abkühlungsstufe 17 über einen optionalen Korrekturwärmetauscher 26 mittels einer Sekundärkreispumpe 27 zum Sekundärvorlauf 14a der Vorwärmungsstufe 14. Dort gibt das Übertragungsmedium 24 zumin- dest einen Anteil der Abwärme QA an das vorzuwärmende flüssige Lebensmittel 2 ab und fließt vom Sekundärrücklauf 14b der Vorwärmungsstufe 14 über einen optionalen Kühler 25 wieder zurück zum Sekundärvorlauf 17a.
Der Sekundärkreislauf 23 nutzt somit bei der Abkühlung des behandelten Lebensmittels 2 / Produkts freiwerdende Energie zur Vorwärmung des unbehandelten Lebensmittels 2 / Pro- dukts. Mit dem Korrekturwärmetauscher 26 kann das Sekundärmedium 24 gekühlt werden, falls die sekundärseitige Vorlauftemperatur an der Vorwärmstufe 14 ansonsten zu hoch wäre (falls in der Konservierungsstufe 16 zu viel Wärme/Energie erzeugt wird und als Abwärme QA in der Abkühlungsstufe 17 anfällt), oder geheizt werden, falls die sekundärseitige Vorlauftem- peratur an der Vorwärmungsstufe 14 ansonsten zu niedrig wäre, beispielsweise beim Hoch- fahren der Vorrichtung 21.
Prinzipiell könnten der Kühler 25, der Korrekturwärmetauscher 26 und/oder die Sekundärkreis- pumpe 27 an beliebigen Stellen im Sekundärkreislauf 2 angeordnet werden, je nach Energie- bilanz der Behandlungsstufen der Vorrichtung 21.
Es versteht sich von selbst, dass das Lebensmittel 2 primärseitig durch die Vorwärmungsstufe 14 und die Abkühlungsstufe 17 fließt und somit entsprechend den hygienischen Anforderun- gen vom Sekundärkreislauf 23 getrennt ist.
Zu diesem Zweck und im Hinblick auf die Viskosität des Lebensmittels 2 umfassen die Vor- wärmungsstufe 14 und die Abkühlungsstufe 17 vorzugsweise Rohrwärmetauscher.
Der Sekundärkreislauf kann 23 bei allen beschriebenen Ausführungsformen und Varianten vorteilhaft eingesetzt werden.
Die Figur 4 zeigt als optionale Variante eine Vorrichtung 31 , die ohne die Homogenisierungs- stufe 15 auskommt, ansonsten aber im Wesentlichen der zuvor beschriebenen Vorrichtung 21 entspricht, also eine Entgasungsstufe 22 aufweist. Entsprechend kann damit ein Verfahren zur Kombination des Entgasungsschritts 4 mit dem Konservierungsschritt 6 durchgeführt werden. Hierbei könnte der Sekundärkreislauf 23 bzw. die Wärmerückgewinnung im Abkühlungsschritt 7 (siehe Figur 1 ) optional auch weggelassen werden.
Bezüglich der Vorrichtungen 1 1 und/oder 21 bereits beschriebene Anlagenkomponenten sind in der Figur 4 mit identischen Bezugszeichen versehen und aufgrund im Wesentlichen identi scher Funktion nicht nochmals beschrieben.
Ferner ist in der Figur 4 gestrichelt angedeutet, dass die Homogenisierungsstufe 15 alternativ oder ergänzend auch stromabwärts der Konservierungsstufe 16 angeordnet sein kann und insbesondere unmittelbar daran anschließend. Die Homogenisierung des Lebensmittels 2 er- folgt dann im Wesentlichen mit der zweiten Temperatur T2, also beispielsweise bei 60-90 °C.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (1 ) zur Behandlung eines flüssigen Lebensmittels (2) oder dergleichen abzu- füllenden Produkts, umfassend einen Konservierungsschritt (6), in dem das Lebensmittel (2) zur mikrobiellen Inaktivierung durch zelluläre Perforation mit einem gepulsten elektri schen Feld beaufschlagt wird (PEF-Behandlung), dadurch gekennzeichnet, dass das Lebensmittel (2) ferner in einem dem Konservierungsschritt (6) zugeordneten Homoge- nisierungsschritt (5) homogenisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Homogenisierungsschritt (5) vor, insbesondere unmittelbar vor dem Konservierungsschritt (6) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Homogenisierungsschritt (5) nach, insbe- sondere unmittelbar nach dem Konservierungsschritt (6) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, ferner mit einem Entgasungsschritt (4), in dem das Lebensmittel (2) unter Vakuum bei einer Temperatur (T1 ) von wenigstens 30°C und insbesondere unter Ausbildung eines Rieselfilms entgast wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Lebensmittel (2) eine Viskosität von mindestens 20 mPa*s, bezogen auf 20°C, aufweist und bei einer Temperatur von 30-60°C sowie einem Entgasungsdruck (PE) von 50-200 mbar entgast wird, insbesondere vor dem Kon- servierungsschritt (6).
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, ferner mit einem Entgasungs- schritt (4), in dem das Lebensmittel (2) vor, insbesondere unmittelbar vor dem Homoge- nisierungsschritt (5) entgast und dabei der Sauerstoffgehalt im Lebensmittel (2) reduziert wird, insbesondere um im Bereich von 70% bis 95%.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, ferner mit einem Vorwärm- schritt (3), in dem das Lebensmittel (2) vor der PEF-Behandlung vorgewärmt wird, und mit einem Abkühlschritt (7), in dem das Lebensmittel (2) nach der PEF-Behandlung ab- gekühlt wird
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei im Abkühlschritt (7) gewonnene Abwärme (QA) zu- mindest teilweise im Vorwärmschritt (3) genutzt wird und hierfür in einem Sekundärkreis- lauf (23), insbesondere mittels Wasser, zu einem eingangsseitigen Rö h re n wärmetau - scher zurückgeführt wird.
9. Vorrichtung (11 , 21 ) zur Behandlung eines flüssigen Lebensmittels (2) oder dergleichen abzufüllenden Produkts, umfassend eine Konservierungsstufe (16), die zur Beaufschla- gung des Lebensmittels (2) mit einem gepulsten elektrischen Feld (PEF-Behandlung) zur mikrobiellen Inaktivierung durch zelluläre Perforation des Lebensmittels (2) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine der Konservierungsstufe (16) zugeordnete Homogeni- sierungsstufe (15) zur Homogenisierung des Lebensmittels (2).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Homogenisierungsstufe (15) der Konservie- rungsstufe (16), insbesondere unmittelbar, vorgeschaltet ist.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Homogenisierungsstufe (15) eine Ent- gasungsstufe (22) zur Entgasung des Lebensmittels (2) und zur Reduzierung seines Sauerstoffgehalts, um insbesondere im Bereich von 70% bis 95%, vorgeschaltet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , ferner mit einer Vorwärmungsstufe (14), insbesondere umfassend einen eingangsseitigen Röhrenwärmetauscher, zur Vorwär- mung des Lebensmittels (2) vor der PEF-Behandlung und einer Abkühlungsstufe (17), insbesondere umfassend einen ausgangsseitigen Röhrenwärmetauscher, zur Abküh- lung des Lebensmittels (2) nach der PEF-Behandlung.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner mit einem Sekundärkreislauf (23) zum Transport von Abwärme (QA) mittels eines Sekundärmediums (24), insbesondere mittels Wasser, aus der Abkühlstufe (17) zur Vorwärmstufe (14).
14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 13, ferner mit einer Reinigungs- anlage (20a) zum Fördern von Reinigungs- und/oder Spülflüssigkeiten wenigstens durch die Homogenisierungsstufe (15) und die Konservierungsstufe (16), und/oder mit einer Sterilisierungsanlage (20b) zum Fördern von Sterilisationsmitteln wenigstens durch die Homogenisierungsstufe (15) und die Konservierungsstufe (16).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Konservierungsstufe (16) derart eingerichtet ist, dass darin vorhandene Reinigungsflüssigkeiten, Spülflüssigkeiten und/oder Sterilisa tionsmittel mit einem gepulsten elektrischen Feld beaufschlagt werden können.
16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 15, ferner umfassend eine Ab- füllanlage (19), insbesondere eine Getränkeabfüllanlage zur Abfüllung des Lebensmittels (2) oder dergleichen Produkts in Behälter (9), insbesondere in Getränkebehälter wie Fäs- ser oder Flaschen.
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GÓNGORA-NIETO M M ET AL: "Energy analysis of liquid whole egg pasteurized by pulsed electric fields", JOURNAL OF FOOD ENGINEERING, BARKING, ESSEX, GB; INTERNATIONAL FOOD INFORMATION SERVICE (IFIS), FRANKFURT-MAIN, DE, vol. 57, 31 May 2003 (2003-05-31), pages 209 - 216, XP002685771, ISSN: 0260-8774, DOI: 10.1016/S0260-8774(02)00299-6 *

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