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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten eines Nahrungsmittelprodukts,
insbesondere zur Pasteurisation der Oberfläche eines Nahrungsmittelprodukts,
gemäß des einleitenden Teils
von Anspruch 1 und wie beispielsweise in
EP 0 261 929 A2 offenbart.
Nahrungsmittelprodukte im Rahmen dieser Erfindung schließen Hot
Dogs, Hähnchenfleischstreifen,
Truthahnbrust, Schinken, Käse und
andere vorgegarte Nahrungsmittelprodukte ein.
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Ein
Stand der Technik, der vom gleichen Anmelder stammt, jedoch erst
nach dem Prioritätsdatum
der vorliegenden Anmeldung (
EP-A-1
407 968 ) veröffentlicht
wurde, bezieht sich auf Bahnverpackungsvorrichtungen und Verfahren
eine Bahn durch eine Reihe von Stationen zu transportieren, um beispielsweise
aus einer unteren Bahn eine Komponente einer Verpackung zu erzeugen,
die ein Nahrungsmittel aufnimmt und von einer oberen Bahn verschlossen
wird.
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Aus
dem Stand der Technik sind andere Bahnverpackungsmaschinen und Verfahren
bekannt, beispielsweise
US-A-5,170,611 .
Die Vorrichtung verpackt ein Nahrungsmittelprodukt zwischen oberen
und unteren Bahnen. Eine Bahntransportfördereinrichtung transportiert
die untere Bahn durch eine Reihe von Stationen, welche die untere
Bahn in einer Formgebungsstation in die Komponente einer Verpackung
formen, die in einer Ladestation das Nahrungsmittel aufnimmt und
in einer Verschlußstation
mit der oberen Bahn verschlossen wird. Die Ausgangserfindung stellt
eine Pasteurisationsstation zur Pasteurisation des Nahrungsmittelprodukts
bereit. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die Pasteurisationsstation
zwischen der Ladestation und der Verschlußstation und pasteurisiert
das Nahrungsmittelprodukt in einfacher und effektiver Weise, wobei
sie leicht und nahtlos in die Verpackungslinie integriert ist.
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Die
vorliegende Erfindung kam während
weiterer Entwicklungsanstrengungen bezüglich der oben genannten Ausgangserfindung
auf, einschließlich
der Aufgabe, pathogene Mikroorganismen, welche die äußere Oberfläche des
Nahrungsmittelprodukts während
der Kühlung
oder der Handhabung vor der Verpackung erneut verunreinigt haben
könnten,
zu eliminieren. Pasteurisation ist zur Vernichtung der meisten krankheitsauslösenden Mikroorganismen
erwünscht.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Pasteurisation des
Nahrungsmittelprodukts in der Verpackung so effektiv und vollständig wie
möglich
zu machen.
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Die
vorliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Durch
Auftragen eines pasteurisierenden Mediums auf die Oberfläche des
Produkts mit gerichteten Düsen
bei einer hohen Geschwindigkeit ist es möglich, das Nahrungsmittelprodukt
physikalisch zu verdrängen
und das pasteurisierende Medium auf die gesamte Außenfläche des
Nahrungsmittelprodukts aufzutragen.
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Bei
dem vorliegenden Verfahren wird die Oberfläche des Nahrungsmittelprodukts
an der letztmöglichen
Stelle des Prozesses pasteurisiert, bevor es in der endgültigen Verpackung
versiegelt wird. Der Prozeß wird
sehr schnell mit einer kompakten Station durchgeführt, die
zu einer existierenden Verpackungslinie hinzugefügt ist, damit der Durchsatz
erhalten bleibt und größere Veränderungen
am Aufbau der Anlage, wie sie mit längeren Prozessen verbunden
wären,
vermieden werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann
in Verbindung mit der Bahnverpackungsvorrichtung und dem Verfahren
der besagten Ausgangsanmeldung oder mit anderen Verpackungsvorrichtungen,
wie etwa rotierenden Beutelverpackungsmaschinen, eigenständigen Dekontaminationssystemen
zur Oberflächenpasteurisation
von nicht verpackten Nahrungsmittelprodukten oder Bestandteilen
oder mit anderen Systemen angewendet werden. Für bevorzugte Ergänzungen
der Erfindung von Anspruch 1 wird auf die abhängigen Ansprüche verwiesen.
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Im
folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
isometrische Ansicht der Bahnverpackungsvorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung,
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2 eine
aus einem Bereich der Vorrichtung aus 1 teilweise
ausgeschnittene Seitenansicht,
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3 eine
Ansicht entlang der Linie 3-3 von 2,
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4 ähnlich wie 3,
und veranschaulicht die sequentielle Arbeitsweise,
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5 eine
Ansicht entlang der Linie 5-5 von 4,
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6 eine
vergrößerte Ansicht
eines Bereichs von 4,
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7 ähnlich wie 6,
und veranschaulicht die sequentielle Arbeitsweise,
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8 eine
isometrische Explosionsansicht, teilweise herausgeklappt aus einem
Bereich der Struktur von 6,
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9 eine
isometrische Ansicht eines Bereichs von 3,
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10 ähnlich wie 9,
und veranschaulicht die sequentielle Arbeitsweise.
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Ausgangsanmeldung
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1 zeigt
eine Verpackungsmaschine
10 und ist ähnlich der
1 aus
der
US-A-5,170,611 und verwendet gleiche
Bezugszeichen wo dies sinnvoll ist, um das Verständnis zu erleichtern. Wie im '611-Patent vermerkt
wird, umfaßt
die Verpackungsmaschine
10 im allgemeinen eine untere Bahnzufuhrstation
12 zum
Zuführen
einer unteren Bahn
14 aus flexiblem Verpackungsmaterial
von einer Vorratsrolle
16, eine Formgebungsstation
18,
eine Ladestation
20, eine obere Bahnzufuhrstation
22 zum Zuführen einer
oberen Bahn
25 aus flexiblem Verpackungsmaterial und eine
nachgelagerte Station
26, die die Verpackung verschließt. Wie
in dem '611-Patent
beschrieben, transportiert die von der Maschine
10 bereitgestellte
Bahntransportfördereinrichtung
die untere Bahn
14 durch die aufgeführte Reihe von Stationen, welche
die untere Bahn in einer Formgebungsstation
18 in die Komponente
einer Verpackung formen, die in der Ladestation
20 das
Nahrungsmittelprodukt, wie beispielsweise Hot Dogs P, aufnimmt und
in der Verschlußstation
26 mit
der oberen Bahn
25 verschlossen wird. Die Bahnen werden von
einer Indexiervorrichtung, wie im '611-Patent offenbart, vorgeschoben,
die von Steuereinrichtungen
250 und
278, die ebenfalls
im '611-Patent offenbart sind,
wobei darauf weiter Bezug genommen sei, gesteuert werden. Die Fördereinrichtung
bewegt sich in Transportrichtung vorwärts, wobei die Verschlußstation
26 in
dieser Richtung gesehen der Ladestation
20 nachgelagert
ist und die Ladestation
20 wiederum der Formgebungsstation
18 nachgelagert
ist.
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Die
Ausgangserfindung stellt eine Pasteurisationsstation 300 bereit,
die das Nahrungsmittelprodukt P pasteurisiert. Die Pasteurisationsstation 300 befindet
sich zwischen der Ladestation 20 und der Verschlußstation 26 und
ist der Ladestation 20 nach- und der Verschlußstation 26 vorgelagert.
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Die
Formgebungsstation 18 formt in die untere Bahn 14 eine
nach unten hängende
Produkthohlraumtasche 302, 1, 9, 3,
in welche das Nahrungsmittelprodukt P gemäß dem '611-Patent hineingegeben wird.
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Die
Pasteurisationsstation 300 umfaßt eine obere Kammer 304, 8,
die einen nach unten weisenden, der Produkthohlraumtasche 302, 3 gegenüberliegenden
Pasteurisierungshohlraum 306 besitzt, und die das Nahrungsmittelprodukt
P, wie noch beschrieben wird, pasteurisiert. Die obere Kammer 304 liegt über der
Bahn 14. Die Pasteurisationsstation umfaßt eine
untere Kammer 307, die durch einen Forminverter 308, 8, 3,
unter der Bahn und nach oben beweglich, 4, bereitgestellt
wird, um die Unterseite der Bahn 14 zu erfassen und das Nahrungsmittelprodukt
P nach oben in den Pasteurisierungshohlraum 306 der oberen
Kammer 304 zu schieben. Der Forminverter 308 wird
vorzugsweise von Servomotoren nach oben und unten bewegt, die vergleichbar
mit den im '611-Patent zum Anheben und
Herablassen des Formkastens an der Formgebungsstation 18 zum
Formen der besagten Produkthohlraumtasche, wie beispielsweise in
den 2, 4, 5 des '611-Patents gezeigt
wird, verwendeten Servomotoren sind. Die Servomotoren 310, 312, 2,
drehen zugehörige
Wellen 314, 316, die wiederum zugehörigen Hubarme 318, 320 von
der unteren, in 2 durch eine gestrichelte Linie
dargestellten Position zu einer oberen, in 2 durch
eine Vollinie dargestellten Position drehen, um wiederum den Forminverter 308,
wie die Pfeile 322, 324 zeigen, nach oben zu bewegen,
vergleichbar mit der Aufwärtsbewegung
durch die Hubarme 128 und 216 in 2 und 5 des '611-Patents. Rollenelemente 326, 328 an
den Enden der jeweiligen Arme 318, 320 rollen
entlang jeweiliger Führungsschlitze 330, 332 an
der Unterseite der Forminverters 308, vergleichbar mit
dem Rollenelement 132 in 5 des '611-Patents, das entlang
des Führungsschlitzes 134 rollt. Der
Forminverter wird für
die abwechselnde Auf- und Abbewegung von Kunststofflagerböcken 334, 336 geführt, die
entlang der vertikalen Führungen 338, 340 des
Rahmens 12 gleiten, vergleichbar den Kunststofflagerböcken 140 und
Führungen 144 des '611-Patents.
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Die
obere und die untere Kammer 304 und 307, 4–7,
passen so zusammen, daß sie
einen druckdichten Behälter 305 bilden,
der den Hohlraum 306 umschließt und nach außen dichtungsartig von
der Bahn 14, die zwischen den Elementen 304 und 307 gehalten
wird, versiegelt wird, wie an der Stelle 341 gezeigt ist.
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Die
Produkthohlraumtasche 302 der Bahn 14 hat einen
ersten Zustand, 9, 3, an der Pasteurisationsstation 300,
in dem die nach unten weisende Produkthohlraumtasche 302 eine
untere zentrale Wandung 342 und eine Mehrzahl sich davon nach
oben erstreckender Seitenwandungen 344 besitzt. Die Produkthohlraumtasche 302 hat
einen zweiten Zustand, 10, 4, an der
Pasteurisationsstation, in dem der Forminverter 308 die
zentrale Wandung 342 nach oben in eine hochgeschobene Stellung
schiebt, 10, und sich die Seitenwandungen 344 von
dieser zentralen Wandung aus nach unten erstrecken. Der Forminverter 308 besitzt
eine obere zentrale Wandung 346, 9, und eine
Mehrzahl sich davon nach unten erstreckender Seitenwandungen 348.
Im besagten zweiten Zustand ist die Produkthohlraumtasche 302 über der
Forminverter 308 drapiert und wird von diesem abgestützt, wobei die
zentrale Wandung 342 auf der zentralen Wandung 346 liegt
und die Seitenwandungen 344 sich entlang der Seitenwandungen 348 erstrecken.
Die Produkthohlraumtasche 302 ist anfänglich in einem Zustand wie
in 9 gezeigt und nimmt das Nahrungsmittelprodukt
P auf. Die Verpackung wird, wie in 10 gezeigt,
umgestülpt,
um das Nahrungsmittelprodukt P besser der Pasteurisierung auszusetzen. Die
obere Kammer 304 hat eine obere zentrale Wandung 350, 8,
und eine Mehrzahl sich davon nach unten erstreckender Seitenwandungen 352.
Im besagten ersten Zustand, 9, 3,
der Produkthohlraumtasche 302 liegt das Nahrungsmittel
P auf der zentralen Wandung 342 der Produkthohlraumtasche 302 auf
und wird von den Seitenwandungen 344 der Produkthohlraumtasche
zurückgehalten.
Im besagten zweiten Zustand, 10, 4, 5, der
Produkthohlraumtasche 302 liegt das Nahrungsmittelprodukt
P auf der zentralen Wandung 342 der Produkthohlraumtasche 302 auf
und wird seitlich von den Seitenwandungen 352 der oberen
Kammer 304 zurückgehalten.
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Die
Pasteurisierungskammer 304, 6, besitzt
einen Satz von einer oder mehreren Öffnungen 354 und einen
Satz von einer oder mehreren Öffnungen 356.
Die Öffnungen 354 lassen
ein pasteurisierendes Medium – Pasteurisierungsmedium –, vorzugsweise
Dampf, einströmen
und die Öffnungen 356 entlüften das
Pasteurisierungsmedium so, daß das
Pasteurisierungsmedium, wie an dem Pfeil 358 zwischen den Öffnungen 354 und 356 gezeigt, über das
Nahrungsmittelprodukt P fließt.
Die Öffnungen 356 befinden
sich in einem schwerkraftmäßig niedrig gelegenen
Abschnitt des Pasteurisierungshohlraums 306 und führen vorzugsweise
auch flüssiges
Kondensat aus dem Dampf ab. Zusätzlich
oder alternativ kann der Dampf durch einen weiteren Satz von einer oder
mehreren Öffnungen 360 entlüftet werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat die Pasteurisationsstation 300 einen Pasteurisierungszyklus,
der zwischen einer ersten und zweiten Betriebsart wechselt und dabei
einen Wechsel der Strömungsrichtung
des Pasteurisierungsmediums, vorzugsweise Dampf, über das
Nahrungsmittelprodukt P vorsieht. Bei der ersten Betriebsart wird
der Dampf durch die Öffnungen 354 eingebracht
und bei der zweiten Betriebsart wird der Dampf durch die Öffnungen 360 eingebracht.
In der ersten Betriebsart kann der Dampf durch die Öffnungen 365 und/oder durch
die Öffnungen 360 entlüftet werden.
In der zweiten Betriebsart kann der Dampf durch die Öffnungen 356 und/oder
durch die Öffnungen 354 entlüftet werden,
wobei letzteres Entlüften
bei Pfeil 362 in 7 gezeigt
wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird der Dampf gleichzeitig durch beide Sätze von Öffnungen 354 und 360 eingebracht.
Falls gewünscht,
ist eine Druck- und/oder
Temperaturabtastung an Druck- und/oder Temperaturfühleröffnungen 361/363 zu Überwachungszwecken
und zur besseren Prozeßkontrolle
vorgesehen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Pasteurisationsstation von einem Modul 364, 1, 8,
bereitgestellt, das aus einem Paar von seitlich beabstandet nebeneinander
liegenden Kammern 304 und 366, 6,
besteht und weiter bevorzugt aus einer Mehrzahl solcher Paare besteht,
wie beispielsweise jeweils eines in 8 bei 304, 368, 370 in
Reihe entlang der Richtung des Bahntransports gezeigt ist. Die andere
Kammer jedes Paares hat einen gleichen Satz von Öffnungen. So hat zum Beispiel
die Kammer 366, 6, einen Satz von einer oder
mehreren Öffnungen 372 und
einen weiteren Satz von einer oder mehreren Öffnungen 374 und kann
noch einen weiteren Satz von einer oder mehreren Öffnungen 376 haben.
Die Pasteurisationsstation kann ein oder mehrere Module 364 umfassen. Jedes
Modul 364 besitzt Strömungskanäle 378, 380, 382 und
kann weitere Strömungskanäle 384, 386 besitzen.
Während
der ersten Betriebsart des Pasteurisierungszyklus, 6,
wird Dampf durch den Strömungskanal 378 und
die Öffnungen 354 und 372 in die
jeweiligen Kammern 304 und 366 eingebracht und
durch die Öffnungen 356 und 374 und
die jeweiligen Strömungskanäle 380 und 382 entlüftet. Zusätzlich oder
alternativ kann der Dampf durch die jeweiligen Öffnungen 360 und 376 und
die jeweiligen Strömungskanäle 384 und 386 entlüftet werden. Flüssiges Kondensat
aus dem Dampf wird durch die jeweiligen Öffnungen 356 und 374 und
die jeweiligen Kanäle 380 und 382 abgeleitet.
Während
der zweiten Betriebsart des Pasteurisierungszyklus, 7,
wird Dampf durch die Strömungskanäle 384 und 386 und die
jeweiligen Öffnungen 360 und 376 in
die jeweiligen Kammern 304 und 366 eingebracht
und durch die jeweiligen Öffnungen 356 und 374 und
die jeweiligen Kanäle 380 und 382 entlüftet. Zusätzlich oder alternativ
kann der Dampf durch die jeweiligen Öffnungen 354 und 372 und
durch den Strömungskanal 378 entlüftet werden.
Nach Beendigung der Pasteurisierung wird die Verpackung durch das
Herablassen des Forminverters 308 wieder zurück in ihren
beschriebenen Anfangszustand umgestülpt, 9. Anschließend wird
die Verpackung, wie in besagtem '611-Patent,
weitertransportiert und an der Verschlußstation 26 mit der
oberen Bahn 25 verschlossen.
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Der
Begriff Pasteurisierung wird hier in Übereinstimmung mit seiner normalen
Wörterbuchdefinition
gebraucht, was eine Teilsterilisation einer Substanz bei einer Temperatur
und einer Expositionszeit einschließt, bei der unerwünschte Organismen,
ohne nennenswerte chemische Veränderung
der Substanz, zerstört
werden. Dies schließt
die Zerstörung von
pathogenen Organismen und/oder Verunreinigungsorganismen ein, um
die Haltbarkeit zu verlängern.
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Die
Ausgangserfindung kann mit unterschiedlichen, aus dem Stand der
Technik bekannten Bahnverpackungsvorrichtungen, einschließlich Bahnverpackungsmaschinen
mit kontinuierlicher Bewegung und Bahnverpackungsmaschinen mit getakteter
Bewegung, benutzt werden. Bevorzugt wird eine Mehrzahl von Verpackungen
des Nahrungsmittels gleichzeitig an der Pasteurisationsstation, 8–10,
verarbeitet, obgleich die Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte
Anzahl beschränkt ist.
Das bedeutet, die Erfindung umfaßt die Pasteurisierung von
einer oder mehreren Produktverpackungen. Darüber hinaus können weitere
Pasteurisationsstationen hinzugefügt werden und die Erfindung
umfaßt
eine oder mehrere Pasteurisationsstationen, wobei jede davon ein
oder mehrere Pasteurisierungskammern besitzt. Bevorzugt wird das
Nahrungsmittel, etwa durch einen Forminverter 308, umgestülpt, was
aber nicht notwendig ist und weggelassen werden kann. Das Pasteurisierungsmedium
ist vorzugsweise Dampf oder alternativ Heißluft oder überhitzter Dampf, jedoch können auch
andere Arten von Pasteurisierungsmedien verwendet werden.
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Vorliegende Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung eines
Nahrungsmittelproduktes P dadurch bereit, daß das Nahrungsmittelprodukt durch
die oben genannte Mehrzahl von Stationen, einschließlich der
Pasteurisationsstation 300, in der die Oberfläche des
Nahrungsmittelprodukts P durch Auftragen eines Pasteurisierungsmediums
thermisch pasteurisiert wird, transportiert wird. Die Verpackung mit
dem darin enthaltenen Nahrungsmittelprodukt wird in der Verschlußstation 26 unmittelbar
nach der Pasteurisierung verschlossen. Dabei liegen keine Prozeßschritte
zwischen der Pasteurisationsstation 300 und der Verschlußstation 26.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Oberfläche
des Nahrungsmittelprodukts an der Pasteurisationsstation 300 durch
Tröpfchenkondensation
an der Oberfläche
des Nahrungsmittelproduktes pasteurisiert, wobei die Entstehung
eines Kondensationsfilms dadurch verzögert wird, daß der Kondensationsfilm
von der Oberfläche
entfernt wird. Bei diesem Verfahren wird der Kondensatfilm von der Oberfläche des
Nahrungsmittelprodukts entfernt sobald er sich bildet. Dies geschieht
dergestalt, daß im wesentlichen
nur Tröpfchenkondensation
und nicht Filmkondensation stattfindet.
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Bei
der Fluiddynamik des Wärmeübergangs gibt
es bekanntlich zwei verschiedene Systeme der Kondensation von Dampf
auf kalten Oberflächen. Wenn
eine kalte Oberfläche
erstmalig Dampf ausgesetzt wird, tritt eine extrem hohe Wärmeübergangsrate
in einer sogenannten Tröpfchenkondensationsphase
auf. Mit dem Fortschreiten des Kondensationsprozesses bildet sich
ein Kondensatfilm auf der gesamten Oberfläche und die Wärmeübergangsrate verlangsamt
sich, wobei sich der Film aus kondensiertem Wasser als Isolator
verhält.
Die meisten Wärmeübergangsprozesse
mittels Wasserdampf basieren auf der filmartigen Kondensation, da
diese Art des Wärmeübergangs
leicht über
einen längeren Zeitraum
aufrechterhalten werden kann. Zwar ist die Wärmeübergangsrate bei der filmartigen
Kondensation hoch, jedoch ist die Wärmeübergangsrate bei der Tröpfchenkondensation
um eine ganze Größenordnung
höher.
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Das
Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet vorzugsweise
die höhere
Wärmeübergangsrate
der Tröpfchenkondensation.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird der Kondensatfilm von der Oberfläche des
Nahrungsmittelprodukts P durch gerichtete Düsen, die von den Öffnungen 354, 360, 372, 376,
bereitgestellt werden, entfernt sobald er entsteht. Bei einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
wird Hochgeschwindigkeitsdampf aus den Düsen angewendet um das Nahrungsmittelprodukt
P physikalisch zu verdrängen
und leicht von der Verpackungsoberfläche 342 mit einer
kleinen Lücke 402 abzuheben
und so den Dampf auf die gesamte äußere Oberfläche des Nahrungsmittelprodukts
P aufzutragen.
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Das
Pasteurisierungsmedium, vorzugsweise Dampf, wird in der Pasteurisationsstation 300 vorzugsweise
sowohl auf das Nahrungsmittelprodukt P als auch auf die innere Oberfläche der
Verpackung aufgetragen. Die Wärme
wird konvektiv von dem strömenden
und kondensierenden Dampf auf die Oberfläche des Nahrungsmittelprodukts übertragen, so
daß der
Betrag des Wärmeübergangskoeffizienten
der Oberfläche
ausreichen höher
liegt als der Betrag der Wärmeleitung
des Nahrungsmittelprodukts, so daß die Oberflächentemperatur
des Nahrungsmittelprodukts unverzüglich über eine Temperatur angehoben
wird, die für
möglicherweise
anwesende Mikroorganismen sofort tödlich ist. Vorzugsweise ist
die Zeit, in der die Oberfläche
des Nahrungsmittelprodukts P dem Pasteurisationsmedium bei ausreichend hohem
Wärmeübergang
ausgesetzt ist, gleich oder kleiner als fünf Sekunden.
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An
der Pasteurisationsstation 300 wird vorzugsweise sowohl
das Nahrungsmittelprodukt als auch die Verpackung pasteurisiert.
An der Verschlußstation 26 wird
die Verpackung mit einem von der oberen Bahn bereitgestellten Deckel 25 verschlossen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Deckel 25,
vorzugsweise unabhängig
von der Pasteurisation, beispielsweise durch UV, ultraviolette Strahlung,
sterilisiert, wie bei 404 gezeigt ist.
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Die
Pasteurisationsstation 300 umfaßt die besagten eine oder mehrere
Kammern, wie 304, von denen jede ein erstes und ein zweites
davon entferntes Ende 406, 408, besitzt. Das durch
den Dampf bereitgestellte Pasteurisierungsmedium strömt über das
Nahrungsmittelprodukt P, wie bei Pfeil 358, 6,
gezeigt, wobei der Dampf durch die Öffnungen 354 am äußeren Ende 406 einströmt und durch die Öffnungen 360 und/oder 356 am
zweiten äußeren Ende 408 entlüftet wird.
Wie zuvor beschrieben, kann die Zufuhr und das Entlüften des
Pasteurisierungsmediums zyklisch und abwechselnd an den ersten und
zweiten äußeren Enden 406 und 408 umgekehrt werden,
um einen Wechsel der Durchflußrichtung 358 und 362 des
Pasteurisierungsmediums über
das Nahrungsmittelprodukt P zu erzielen und außerdem einen Pulsationseffekt
der Strömung
zu erreichen. Wenn Dampf als Pasteurisierungsmedium verwendet wird,
um auf dem Nahrungsmittelprodukt zu kondensieren, wird vorzugsweise
sowohl der Dampf als auch das Kondensat, wie oben beschrieben, aus
der Kammer abgeführt.
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Durch
das Weglassen des genannten Meßfühlers kann
bei 361 eine weitere Öffnung
bereitgestellt werden. Alternativ kann eine solche Zusatzöffnung wie
bei der gestrichelten Linie bei 410 gezeigt hinzugefügt werden.
In einer ersten Betriebsart zur Spülung wird Pasteurisierungsmedium
durch die Öffnung 354 zugeführt und
durch wenigstens eine der Öffnungen 360, 356, 361, 410 entlüftet. In
einer zweiten Betriebsart zur Spülung
wird Pasteurisierungsmedium durch die Öffnung 360 zugeführt und
durch wenigstens eine der Öffnungen 354, 356, 361, 410, entlüftet. In
einer dritten Betriebsart zur Spülung
wird Pasteurisierungsmedium durch die beiden Öffnungen 354 und 360 zugeführt und
durch die Öffnung 361 und/oder
die Öffnung 410 und/oder
die Öffnung 356 entlüftet. Die Öffnung 361 und/oder
die Öffnung 410 liegt
zwischen den Öffnungen 354 und 360. Während der
ersten Betriebsart zur Spülung
strömt das
Pasteurisierungsmedium über
das Nahrungsmittelprodukt P in Richtung 358. In der zweiten
Betriebsart zur Spülung
strömt
das Pasteurisierungsmedium über
das Nahrungsmittelprodukt P in Richtung 362, entgegengesetzt
der Richtung 358. In einer Ausführungsform der besagten dritten
Betriebsart zur Spülung
strömt
das Pasteurisierungsmedium über
das Nahrungsmittelprodukt P in jede der beiden Richtungen 358 und 362 zur Öffnungen 361 und/oder
zur Öffnung 410.
Alternativ wird eine Betriebsart zur Spülung vorgesehen, bei der das
Pasteurisierungsmedium durch die Öffnung 361 und/oder
die Öffnung 410 zugeführt und
durch mindestens eine der Öffnungen 354, 356 entlüftet wird.
Wenn Dampf als Pasteurisierungsmedium verwendet wird um auf dem
Nahrungsmittelprodukt zu kondensieren, wird vorzugsweise, wie oben
beschrieben, sowohl der Dampf als auch das Kondensat aus der Kammer
abgeführt.
Bei den genannten Ausführungsformen
kann die Strömungsrichtung
umgekehrt werden, wobei beispielsweise die Öffnung 361 und/oder 410 der
Einlaß sein
kann und die Öffnung 354 und/oder 360 der
Auslaß.
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Im
Fall von Hot Dogs als Nahrungsmittelprodukt P erstreckt sich der
Hot Dog in Längsrichtung zwischen
dem ersten und zweiten faltigen Ende 412 und 414, 10,
wobei die Falten schematisch bei 416 und 418 gezeigt
sind. Das Pasteurisierungsmedium wird an den beiden faltigen Enden 412 und 414 durch
die entsprechenden Öffnungen 354 und 360 zugeführt, entweder
gleichzeitig oder zyklisch abwechselnd, und fließt in Längsrichtung entlang des Hot
Dogs wie bei 358 und 362 gezeigt. Alternativ strömt das Pasteurisierungsmedium
zuerst in Längsrichtung
entlang des besagten Hot Dogs und dann zu den beiden faltigen Enden 412 und 414.
Es wurde festgestellt, daß die
faltigen Enden der Hot Dogs schwieriger zu pasteurisieren sind als
die länglichen Oberflächen der
Hot Dogs. Dieses Problem wird bei dem vorliegenden System durch
die strategische Anordnung der Dampföffnungen an den Enden der Hot Dogs
und durch die Dampfströmung
durch die Kammer, die die Kondensation in den Falten 416, 418 bei ihrer
Entstehung entfernt, gelöst.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
umfaßt die
Pasteurisationsstation 300 eine Dampfdruckkammer. In die
besagte Kammer wird unter Druck stehendes Pasteurisierungsmedium
eingeführt,
welches das besagte Nahrungsmittelprodukt pasteurisiert. Die besagte
Kammer ist während
der Einführung
des Pasteurisierungsmediums vorzugsweise verschlossen. Nach Beendigung
des Dampfzyklus wird das Pasteurisierungsmedium entlüftet und
die Kammer wird geöffnet
und vom Druck entlastet. Vorzugsweise werden alle Belüftungsöffnungen 354, 360, 356, 361, 410 geöffnet, damit
der Kammerdruck so schnell wie möglich
abfällt,
bevor die Druckkammer 306 zur Atmosphäre geöffnet wird. Da der Druckentlastungsprozeß sich verlangsamt,
wenn der Druck sich dem Atmosphärendruck
annähert,
wurde festgestellt, daß die
Kammer auch dann geöffnet
werden kann, wenn etwas Restdruck immer noch in der Kammer verbleibt.
Dadurch sinkt die effektive Zykluszeit, wodurch die Durchsatzrate
ansteigt. Daher beinhaltet der Prozeß die Einführung von unter Druck stehendem
Pasteurisierungsmedium in die Druckkammer 306 um das Nahrungsmittelprodukt
zu pasteurisieren und dann, am Ende des Pasteurisierungszyklus,
das Öffnen
der Kammer vor dem vollständigen
Druckausgleich derselben dergestalt, daß die Kammer geöffnet wird
während
noch ein Restdruck in der Kammer verbleibt. Dadurch wird die Zykluszeit
verkürzt
und die Durchsatzrate erhöht.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird direkt nach der Pasteurisierung mit Dampf die überschüssige Feuchtigkeit
von dem Nahrungsmittelprodukt und der Packung durch sterile Hochgeschwindigkeitsluft
aus einer der Öffnungen 354, 360, 356, 361, 410 vor
dem Verschließen
der Verpackung in der Verschließstation
entfernt. Alternativ kann diese Entfernung der überschüssigen Feuchtigkeit mit steriler
Hochgeschwindigkeitsluft auch zwischen der Pasteurisationsstation 300 und
der Verschlußstation 26 durchgeführt werden.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung von unverpackten und
nicht umhüllten Nahrungsmittelprodukten
durch Oberflächenpasteurisation
der nicht umhüllten
Nahrungsmittelprodukte in einer unter Druck stehenden Kammer, vorzugsweise
unter Verwendung von kondensierendem Dampf, bereit. In einer weiteren
Ausführungsform
wird der Dampf wechselseitig von einem zum anderen Ende pulsierend
in die Kammer als gerichtete Strahlen eingebracht oder gleichzeitig
von beiden Enden wie oben beschrieben. Wünschenswerte Ergebnisse wurden
für einen
Pasteurisierungszyklus von einer bis fünf Sekunden erzielt, wobei
vier bis acht Pulsationen während
einer solchen Behandlungszeit eingesetzt wurden. Der Dampfstrahl
ist an den Enden 406 und 408 gerichtet, wodurch
die Vernichtung von Bakterien in den Falten 416, 418 maximiert
wird. Bei einer weiteren Ausführungsform
wird der Dampf kontinuierlich durch die Einlaßöffnungen zugeführt und
an der gegenüberliegenden
Seite durch die entsprechenden Entlüftungsöffnungen entlüftet. Obwohl
die Kammer entlüftet
wird, ist der Zustrom schneller als das Abströmen, so daß sich in der Kammer ein Druck aufbaut.
Es sind Drücke
von bis zu 4,1 bar (60 psig) verwendet worden.
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Es
wurde festgestellt, daß die
effektivsten Drücke
zum Abtöten
von Bakterien zwischen 0,7 und 4,1 bar (10 bis 60 psig) liegen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird der Dampf, statt durch eine spezielle Auslaßöffnung, durch den Dampfeinlaß auf der
gegenüberliegenden Seite
der Kammer entlüftet.
Die Strömungsrichtung des
Dampfes ist umgekehrt, so daß die
Einlaßöffnungen
als Auslaß fungieren
und umgekehrt. Bei einer solchen Ausführungsform ist wie schon oben
bemerkt, der Dampfzustrom schneller als der Abfluß von Dampf
und Kondensat, so daß sich
ein Druck in der Kammer aufbaut.
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Ein
kontinuierlicher Dampfdurchfluß von
den Einlaßöffnungen
zu den Auslaßöffnungen
ist wichtig. Dadurch wird vermieden, daß eine versiegelte Kammer gefüllt wird
und der Prozeß gestoppt
werden muß,
um anschließend
die Kammer zu entleeren. Die Eliminierung des Stopp-Schrittes und
des Entleerungsschrittes ist wünschenswert,
weil stattdessen in einer Ausführungsform
nur ein einfaches Entlüften der
Kondensatabflußleitung
bei Atmosphärendruck notwendig
ist. Der kontinuierliche Durchfluß hilft dabei, Kondensat von
dem Nahrungsmittelpro dukt zu entfernen und dadurch den Wärmeübergang
zu verbessern. Die Pasteurisierungsbehandlung kann unmittelbar von
einem Vakuumkühlungsschritt
gefolgt werden, der dazu dient, das Kondensat zu entfernen und gleichzeitig
eine Vakuumkühlung
durch Verdampfungskühle,
d.h. durch Verdampfen des Kondensats, zu erzielen. In anderen Ausführungsformen werden
statt kondensierendem Dampf überhitzter Dampf
und/oder andere biozide Gase verwendet. In noch einer weiteren Ausführungsform
wird eine Zweikammerwärmbehandlung
verwendet, d.h. kondensierender Dampf gefolgt von überhitzen
Dampf.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung eines nicht umhüllten Nahrungsmittelprodukts
durch Oberflächenpasteurisation
des nicht umhüllten
Nahrungsmittelprodukts in einer unter Druck stehenden Kammer dadurch
bereit, daß ein
Pasteurisierungsmedium in die Kammer zugeführt wird und langsamer aus
der Kammer entlüftet
wird, so daß der Druck
in der Kammer ansteigt und dadurch die Temperatur des Prozeßmediums
auf eine effektive Temperatur zum Abtöten von Bakterien ansteigt.
Wie oben bemerkt, stellt in einer bevorzugten Ausführungsform
das Verfahren eine ausreichend höhere Zuflußrate in
die Kammer bereit als die Abflußrate, um
einen Druck in der Kammer im Bereich von 0,7 bis 4,1 bar (10 bis
60 psig) aufzubauen. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen
von einem ersten und einem zweiten Satz von Öffnungen in die Kammer und
das Bereitstellen eines ersten Zyklus, bei dem das Pasteurisierungsmedium
in die Kammer durch die erste Öffnung
zugeführt
wird und das Pasteurisierungsmedium aus der Kammer durch die zweite Öffnung mit
einer niedrigeren Durchflußrate
aus der Kammer abgeführt
wird, und einem zweiten Zyklus, bei dem das Pasteurisierungsmedium
in die Kammer durch eine zweite Öffnung
zugeführt
wird und durch eine erste Öffnung
mit einer niedrigeren Durchflußrate
abgeführt
wird, so daß sich
ein Druck in der Kammer in jedem der beiden Zyklen aufbaut.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
beinhaltet das Verfahren das Bereitstellen von einer ersten und
einer zweiten Öffnung
in die Kammer und das Bereitstellen eines Pasteurisationszyklus,
bei dem das Pasteurisierungsmedium kontinuierlich in die Kammer
durch die erste Öffnung
fließt
und kontinuierlich durch die zweite Öffnung abgeführt wird,
um eine kontinuierliche Strömung
des Pasteurisierungsmediums über
das Nahrungsmittelprodukt während des
Pasteurisierungszy klus zu gewährleisten,
ohne die Kammer gegen Abfließen
zu versiegeln oder anderweitig das Entlüften des Pasteurisierungsmediums
aus der Kammer während
des Pasteurisierungszyklus zu blockieren. Ein solcher Pasteurisierungszyklus
kann von einem zweiten Pasteurisierungszyklus mit umgekehrter Fließrichtung,
wie oben bemerkt, gefolgt werden, z.B. durch Vertauschen der Funktionen
der Einlaß-
und Auslaßöffnungen
beim zweiten Pasteurisierungszyklus, wodurch ein kontinuierlicher Durchfluß in die
andere Richtung über
das Nahrungsmittelprodukt während
eines solchen zweiten Pasteurisierungszyklus erzielt wird. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
ist das Pasteurisierungsmedium Dampf und der kontinuierliche Durchfluß streift
den Kondensatfilm von dem Nahrungsmittelprodukt ab und verbessert
dadurch den Wärmeübergang.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
beinhaltet das Verfahren die Versorgung der Kammer mit Pasteurisierungsmedium
während
eines Pasteurisierungszyklus und direkt im Anschluß an den
Pasteurisierungszyklus folgend einen Vakuumkühlungsschritt, der das Pasteurisierungsmedium
aus der Kammer entfernt und das Produkt durch Vakuum kühlt. In
einer weiteren Ausführungsform
beinhaltet das Verfahren die Oberflächenpasteurisierung des Nahrungsmittelprodukts
mit einer Zweikammerwärmebehandlung,
die das Bereitstellen einer ersten, unter Druck stehenden Kammer
umfaßt,
in der das Nahrungsmittelprodukt mit kondensierendem Dampf pasteurisiert
wird. Anschließend
wird das Nahrungsmittelprodukt in eine zweite unter Druck stehende Kammer
transferiert, in der das Nahrungsmittelprodukt mit überhitztem
Dampf in der zweiten, unter Druck stehenden Kammer pasteurisiert
wird.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
besitzt die obere zentrale Wandoberfläche 346, 8,
der Forminverter 308 eine Vielzahl von Rippen oder Stegen 420,
die sich quer zur Längsrichtung
der Hot Dogs P oder anderen, sich längs erstreckenden, röhrenförmigen Nahrungsmittelprodukten
erstrecken, damit die Oberflächenkontaktzone
mit diesen minimiert wird (das bedeutet, es besteht nur eine Vielzahl von
Punktkontakten), um so die Exposition der gesamten äußeren Oberfläche des
Hot Dogs P zu dem Pasteurisierungsdampf zu verbessern und zu maximieren.
Bei Anwendungen, bei denen es erwünscht ist, die Hot Dogs nebeneinander
aufgereiht anzuordnen, kann eine andere Anordnung von Stegen 422 auf
der oberen Oberfläche 346 des
Forminverters 308 vorgesehen werden, wobei die Stege 422 sich parallel
zur Längsrichtung
der Hot Dogs P erstrecken und Rillen 424 dazwischen besitzen,
um die Hot Dogs in Reihe zu halten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist es möglich,
die Verpackung in einer invertierten Position auf den Forminverter
an der Pasteurisationsstation 300 abzustützen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Hot Dogs physikalisch verdrängt und von der Verpackungsoberfläche 342 der
invertierten Verpackung abgehoben und/oder eine Bewegung des Hot Dogs
in der Kammer wird an der Pasteurisationsstation 300 durch
Hochgeschwindigkeitsdampf, vorzugsweise aus den oben genannten Düsen, ausgelöst, unabhängig davon
ob die Stege 420 und/oder 422 verwendet werden
oder nicht. Bei weiteren alternativen Ausführungsformen kann das Nahrungsmittelprodukt
von der Verpackung verdrängt
oder anderweitig innerhalb der Kammer bewegt werden durch verschiedene
mechanische Mittel, wie beispielsweise Anheben, Rütteln, Schieben
oder Ziehen. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Transferzone zwischen
der Pasteurisationsstation 300 und der Verschlußstation 26 durch
eine geschlossene Kammer versiegelt oder in anderer Weise keimfrei.