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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ihre Verwendung zum Abkühlen von Lebensmitteln, insbesondere von Wurst- und/oder Fleischwaren.
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Stand der Technik
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Bei der Herstellung und/oder Bereitstellung von Lebensmitteln sowohl für menschliche als auch für tierische Verbraucher erfolgt in vielen Fällen eine thermische Behandlung der hierfür eingesetzten Lebensmittel. Zur weiteren Bearbeitung, dem Vertrieb und/oder dem Verzehr der Lebensmittel ist jedoch eine an die thermische Behandlung anschließende Abkühlung der Lebensmittel auf eine Zieltemperatur erforderlich. Der Abkühlungsvorgang soll hierbei unter einem möglichst geringen Verbrauch an Ressourcen, insbesondere an Wasser und/oder Energie, erfolgen.
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Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Abkühlen von Wurst- und/oder Fleischwaren bekannt, wobei die darin eingebrachten Würste durch Duschen mit Wasserstrahlen, welche die Würste möglichst vollständig umspülen, abgekühlt werden. Nachteilig hierbei ist, dass zum Duschen der Würste große Mengen an Duschwasser erforderlich sind, wodurch der Wasserverbrauch für den Betrieb derartiger Vorrichtungen unerwünscht hoch ist. Eine Einführung von Rückführungsanlagen für das Duschwasser führt jedoch zu einem erhöhtem Aufwand sowohl bei der Herstellung als auch bei dem Betrieb derartiger Vorrichtungen.
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Die
EP 1 424 014 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen von Lebensmitteln, wobei ein Flüssigkeitsnebel in einem Behandlungsraum, in welchem die Lebensmittel angeordnet sind, erzeugt und zur Benetzung der abzukühlenden Lebensmittel auf deren Oberfläche gerichtet wird. Durch Verdampfen des Flüssigkeitsnebels auf den Oberflächen der Lebensmittel erfolgt eine Verdunstungskühlung, ein Abkühlen der Lebensmittel auf eine Zieltemperatur. Die minimale, durch die Verdunstungskühlung erreichbare Temperatur, die auch als „Kühlgrenztemperatur“ bezeichnet wird, hängt jedoch von einem Feuchtigkeitsgehalt und einer Temperatur einer Atmosphäre in dem Behandlungsraum ab und liegt unter üblichen Bedingungen in einem Bereich von 0 °C bis 30 °C. Je nach Zustand der Atmosphäre in dem Behandlungsraum ist es daher allein mit der Verdunstungskühlung nicht unter allen Umständen möglich, die geforderte Zieltemperatur auch tatsächlich zu erreichen.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen von Lebensmitteln, insbesondere von Wurst- und/oder Fleischwaren, auf eine Zieltemperatur bereitzustellen, mit denen sich die Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden lassen.
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Insbesondere soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen von Lebensmitteln bereitgestellt werden, mit denen sich die Zieltemperatur unabhängig von einer Feuchtigkeit und einer Temperatur einer Atmosphäre in dem Behandlungsraum unter Beibehaltung einer gleichbleibenden Qualität der Lebensmittel erreichen lässt.
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Darüber hinaus soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen von Lebensmitteln auf eine Zieltemperatur bereitgestellt werden, welche gegenüber vergleichbaren Einrichtungen aus dem Stand der Technik einen geringeren Verbrauch an Ressourcen, insbesondere an Wasser und/oder an Energie, aufweisen.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, eine Vorrichtung und ihre Verwendung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
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Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
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Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Abkühlen von Lebensmitteln auf eine Zieltemperatur, das wenigstens die Schritte a) bis c) umfasst. Hierbei können die Schritte a) bis c) in der angegebenen Reihenfolge, d.h. zunächst Schritt a), dann Schritt b) und schließlich Schritt c) durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung können insbesondere die Schritte b) und c) zumindest zeitweise zur gleichen Zeit durchgeführt werden. Die Schritte a) bis c) umfassen hierbei die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Bereitstellen der Lebensmittel in einem Behandlungsraum, wobei die Lebensmittel eine Kerntemperatur oberhalb einer Zieltemperatur aufweisen;
- b) Zuleiten eines fluiden Mediums in den Behandlungsraum, wodurch die Lebensmittel zumindest teilweise derart mit dem fluiden Medium beaufschlagt werden, dass sich das fluide Medium zumindest teilweise auf einer Oberfläche der Lebensmittel in Form eines Films niederschlägt; und
- c) Zuführen von Frischluft in den Behandlungsraum, wodurch der Film aus dem fluiden Medium auf der Oberfläche der Lebensmittel zumindest teilweise derart zur Verdunstung gebracht wird, dass sich die Kerntemperatur der Lebensmittel verringert.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung können hierbei die Schritte b) und c) so lange durchgeführt werden, bis die Kerntemperatur der Lebensmittel die Zieltemperatur erreicht hat oder unterschreitet.
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Gemäß Schritt a) werden zunächst die Lebensmittel bereitgestellt, die dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden sollen. Unter "Lebensmittel" werden hierbei sämtliche Substanzen oder Zubereitungen verstanden, die für den menschlichen und/oder tierischen Verzehr vorgesehen oder geeignet sind. Die Lebensmittel können hierbei mit einer Umverpackung, wie z.B. einer Folie, einem Naturdarm und/oder einem Kunstdarm, versehen sein. Je nach Art der bereitgestellten Lebensmittel kann es aber auch möglich sein, unverpackte Lebensmittel, deren Oberfläche eine insbesondere gegen äußere Einflüsse vergleichsweise unempfindliche Ausgestaltung, wie beispielsweise eine Schale und/oder eine Haut, aufweist, ohne etwaige vorhandene Umverpackung mit dem vorliegenden Verfahren zu behandeln.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann sich insbesondere zum Abkühlen von Wurstund/oder Fleischwaren, die in der Regel mit einer Umverpackung in Form etwa einer Folie, eines Naturdarms und/oder eines Kunstdarms versehen sein können, einsetzen lassen. Die Wurst- und/oder Fleischwaren, insbesondere in Form von Würsten oder Würstchen, können im Laufe ihrer Herstellung einer thermischen Behandlung, wie etwa einem Pasteurisier- oder einem Kochvorgang, unterzogen werden, welche ein anschließendes Abkühlen der beteiligten Wurstwaren erforderlich machen kann.
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Unter dem "Abkühlen" der Lebensmittel wird hierbei ein Vorgang verstanden, bei welchem die Temperatur der der Abkühlung unterzogenen Lebensmittel am Ende des Verfahrens, die auch als „Zieltemperatur“ bezeichnet wird, einen geringeren Wert, z. B. in °C, aufweist als zu Beginn des Verfahrens. Die Zieltemperatur kann hierbei insbesondere von der Art der eingesetzten Lebensmittel und den Anforderungen an ihre Weiterverarbeitung abhängen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann hierzu die Zieltemperatur in einem Bereich von einschließlich 0 °C bis einschließlich 30 °C liegen.
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Um auf die erfindungsgemäße Weise ein Abkühlen der Lebensmittel zu ermöglichen, weisen die gemäß Schritt a) bereitgestellten Lebensmittel folglich eine Kerntemperatur auf, die oberhalb der Zieltemperatur liegt. In Bezug auf die dem vorliegenden Verfahren unterzogenen Lebensmittel wird hierbei von der so genannten "Kerntemperatur" der Lebensmittel ausgegangen, welche die Temperatur der Lebensmittel in demjenigen Bereichen im Innern der Lebensmittel beschreibt, die am weitesten von der Oberfläche der Lebensmittel entfernt sein können. Diese Unterscheidung kann insbesondere dann von Bedeutung sein, wenn es beispielsweise in einem Kochvorgang auf ein vollständiges Garen des dem Kochvorgang unterzogenen Lebensmittels oder in einem Pasteurisiervorgang auf ein vollständiges Pasteurisieren des dem Pasteurisiervorgang unterzogenen Lebensmittels ankommen kann.
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Die dem vorliegenden Verfahren zu unterziehenden Lebensmittel werden gemäß Schritt a) in einem Behandlungsraum bereitgestellt. Unter einem "Behandlungsraum" wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, die in Form eines von seiner Umgebung getrennten Reaktionsgefäßes ausgestaltet ist, welche sich insbesondere für den Einsatz in der Bio- und/oder Lebensmitteltechnik eignet. Wegen der im vorliegenden Verfahren auftretenden Temperaturen und der im Bio- und/oder Lebensmittelbereich in besonderem Maße angezeigten Hygieneanforderungen kann hierzu insbesondere ein Behandlungsraum in Form einer Kammer eingesetzt werden, welche zumindest an ihrer inneren, den Lebensmitteln zugewandten Seite mit metallischen Oberflächen versehen ist. Andere Ausgestaltungen, insbesondere Kunststoffoberflächen, sind jedoch denkbar. Der Behandlungsraum kann hierbei eine separate Kammer darstellen, welche zur Aufnahme einer Anzahl von gleichartigen Lebensmitteln (Batch) ausgestaltet ist, wobei die Lebensmittel nach der Durchführung des Verfahrens aus der Kammer entfernt werden können. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Behandlungsraum aber auch zumindest einen Teil einer Anlage zur Durchführung eines Bio- und/oder Lebensmittelverfahrens darstellen, welche sich kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich mit den abzukühlenden Lebensmitteln bestücken lassen kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung können die gemäß Schritt a) bereitgestellten Lebensmittel insbesondere während und/oder nach Schritt a) in dem Behandlungsraum einem Reinigungsvorgang, welcher etwa in Form eines Duschens der Lebensmittel durchgeführt werden kann, unterzogen werden. Hierzu kann sich dasselbe fluide Medium, das auch in Schritt b) Verwendung findet, einsetzen lasen. Im Unterschied zu Schritt b) kann es hierbei jedoch weder gewünscht noch erforderlich sein, dass sich das fluide Medium bereits in diesem Verfahrensstadium zumindest teilweise auf der Oberfläche der sich in dem Behandlungsraum befindlichen Lebensmittel in Form eines Films niederschlagen kann.
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Gemäß Schritt b) wird ein fluides Medium in den Behandlungsraum eingeleitet, welches die Lebensmittel zumindest teilweise derart beaufschlagt, dass sich das fluide Medium zumindest teilweise auf einer Oberfläche der Lebensmittel in Form eines Films niederschlägt. Unter einem "fluiden Medium" kann hierbei insbesondere eine flüssige und/oder gasförmige Substanz verstanden werden, welche sich vorzugsweise über eine Leitung derart in den Behandlungsraum einbringen lässt, dass sie sich möglichst großräumig in dem Behandlungsraum verteilen kann. Besonders bevorzugt können hierbei wässrige Lösungen sein, insbesondere Wasser, dem unter Umständen weitere, insbesondere für das Verfahren geeignete und/oder förderliche Bestandteile etwa in Form von Mineralien, Desinfektionsmitteln und/oder weiteren Zusätzen beigemischt sein können.
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Das fluide Medium kann während Schritt b) vorzugsweise mittels eines Sprühverfahrens in den Behandlungsraum und damit auch zumindest teilweise auf die Oberfläche der sich darin befindlichen Lebensmittel eingebracht werden. Hierbei kann sich in dem Behandlungsraum vorzugsweise ein feiner Nebel aus dem fluiden Medium etwa in Form von feinen Wassertröpfchen ausbilden, die sich zumindest teilweise auf der Oberfläche der in den Behandlungsraum eingebrachten Lebensmittel in Form eines Films niederschlagen. Unter einem "Film" kann hierbei insbesondere eine dünne, d.h. eine vorzugsweise 1–1000 µm dicke Schicht aus dem fluiden Medium verstanden werden, welche die Oberfläche der Lebensmittel möglichst gleichmäßig bedeckt.
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Um die Lebensmittel nun erfindungsgemäß abkühlen zu können, wäre es vorteilhaft, wenn sich der auf der Oberfläche der Lebensmittel befindliche Film durch eine Verdunstung zumindest teilweise ablösen würde. Es ist allgemein bekannt, dass eine Verdunstung von Molekülen auf einer Oberfläche Energie benötigt, um die Moleküle von der Oberfläche ablösen zu können, wobei die Energie demjenigen Gegenstand, auf dessen Oberfläche sich die betreffenden Moleküle befinden, entzogen werden kann, was sich üblicherweise in einer Abkühlung der Temperatur des Gegenstands, zumindest in einem oberflächennahen Bereich des Gegenstands, äußern kann. Eine derartige Ablösung von Molekülen kann jedoch voraussetzen, dass die Konzentration an Molekülen in einer den Gegenstand umgebenden Atmosphäre einen bestimmten Wert unterschreitet, der auch als "Sättigung" bezeichnet wird. Die Sättigung kann hierbei insbesondere von der Temperatur in der den Gegenstand umgebenden Atmosphäre abhängen.
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Im Falle der vorliegenden Erfindung kann es daher bei der Durchführung von Schritt b) dazu kommen, dass das flüssige Medium, das in Form eines Films auf der Oberfläche der Lebensmittel vorliegt, ab einem gewissen Zeitpunkt nicht mehr von der Oberfläche der Lebensmittel ablöst, da die Konzentration des fluiden Mediums in dem Behandlungsraum bereits einen derartigen Wert angenommen haben kann, dass in der Atmosphäre des Behandlungsraums bereits eine Sättigung an fluidem Medium eingetreten sein kann. Folglich kann ab diesem Zeitpunkt keine Verdunstungskühlung auftreten und ein etwaiges Abkühlen der Lebensmittel kann höchstens noch so lange erfolgen, wie das in den Behandlungsraum eingebrachte fluide Medium eine geringere Temperatur als die bereitgestellten Lebensmittel aufweist.
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Um trotz dieser Situation die Lebensmittel in dem Behandlungsraum auch weiterhin abkühlen zu können, wird erfindungsgemäß Frischluft in den Behandlungsraum zugeführt. Unter „Frischluft" wird hierbei Luft mit einer Konzentration des fluiden Mediums unterhalb der Sättigungskonzentration verstanden. Eine derartige Zufuhr von Frischluft in den Behandlungsraum erfolgt spätestens zu dem Zeitpunkt, an welchem, wie oben beschrieben, aufgrund der Sättigung der Atmosphäre des Behandlungsraums an fluidem Medium darin keine Verdunstungskühlung mehr auftreten kann und welcher daher auch als „Umschaltpunkt von Verdunstungskühlung auf Luftkühlung“ bezeichnet werden kann. Andere Ausgestaltungen sind jedoch denkbar, etwa dass die Frischluft bereits vor oder auch gegebenenfalls nach dem genannten Zeitpunkt in den Behandlungsraum zugeführt werden kann.
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Insbesondere durch die Zuführung der Frischluft, die nicht bereits mit dem fluiden Medium gesättigt ist, kann es demnach gelingen, die Atmosphäre in dem Behandlungsraum derart zu verändern, dass der Film aus dem fluiden Medium auf der Oberfläche der Lebensmittel zumindest teilweise, vorzugsweise möglichst vollständig, insbesondere vollständig, zur Verdunstung gebracht werden kann. Auf diese Weise kann, wie oben beschrieben, eine Verdunstungskälte auf den betreffenden Oberflächen der Lebensmittel entstehen, was zu einer Abkühlung der Lebensmittel führen kann, und zwar zunächst beginnend in den oberflächennahen Bereichen der Lebensmittel bis schließlich hin zu ihrem Kern, wodurch sich letztlich auch die Kerntemperatur der Lebensmittel verringert.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann das vorliegende Verfahren zum Abkühlen von Lebensmitteln einen zusätzlichen Schritt d) umfassen. Gemäß Schritt d) erfolgt ein teilweises Abführen des fluiden Mediums aus dem Behandlungsraum. Auf diese Weise kann sich zusätzlich zu der in Schritt c) beschriebenen Maßnahme die Atmosphäre in dem Behandlungsraum derart ändern, dass sich eine Sättigung der Atmosphäre mit dem fluiden Medium rückgängig machen und/oder vollständig vermeiden lässt. Auf diese Weise kann sich während und/oder nach Schritt d) vorzugsweise ein Feuchtigkeitsgehalt in dem Behandlungsraum auf einen Wert unterhalb von 100 %, bevorzugt unterhalb von 60 %, einstellen. Der zusätzliche Schritt d) kann vorzugsweise zumindest zeitweise gleichzeitig mit den Schritten b) und/oder c) durchgeführt werden.
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Alternativ und/oder zusätzlich kann es hierbei sinnvoll sein, einen Teil des aus dem Behandlungsraum abgeführten fluiden Mediums zumindest teilweise in Form von so genannter "Umluft" wieder in den Behandlungsraum zurückzuführen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Feuchtigkeitsgehalt in dem Behandlungsraum auf einen derart geringen Wert abgesunken ist, dass sich auf der Oberfläche der Lebensmittel kein ausreichender Film mehr ausbilden kann, wodurch die Verdunstungskühlung möglicherweise gehemmt sein könnte. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit in vorteilhafter Weise der Gehalt an fluidem Medium sowohl in dem Behandlungsraum als auch auf der Oberfläche der Lebensmittel derart eingestellt werden, dass sich auf diese Weise eine möglichst effiziente Kühlung der Lebensmittel erzielen lassen kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Abkühlen von Lebensmitteln einen zusätzlichen Schritt e) umfassen. Gemäß Schritt e) erfolgt hierbei ein zusätzliches Kühlen des fluiden Mediums in dem Behandlungsraum derart, dass sich die Kerntemperatur der Lebensmittel über die während der Behandlungsschritte b), c) und/oder d) eingesetzten Maßnahmen weiter verringert. Hierbei wird der zusätzliche Schritt e) in vorteilhafter Weise zumindest teilweise gleichzeitig mit einem oder mehreren der Schritte b), c) und d) durchgeführt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann mit der Durchführung des Verfahrensschritts e) insbesondere zu dem Zeitpunkt begonnen werden, an welchem, wie oben beschrieben, aufgrund der Sättigung der Atmosphäre des Behandlungsraums an fluidem Medium darin keine Verdunstungskühlung mehr auftreten kann und welcher daher auch als „Umschaltpunkt von Verdunstungskühlung auf Luftkühlung“ bezeichnet werden kann, damit auf diese Weise einer zusätzliche Kühlung der in den Behandlungsraum eintretenden Frischluft erzielt werden kann.
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Unter "Kühlen" des fluiden Mediums wird hierbei eine Verringerung der Temperatur des fluiden Mediums durch geeignete Maßnahmen verstanden, die etwa darin bestehen können, dass vor und/oder während Schritt e) mindestens ein Kühler in Betrieb genommen werden kann. Als „Kühler“ kann hierbei jegliche Einrichtung eingesetzt werden, die sich dazu eignen kann, zumindest eine Kühlzone innerhalb des Behandlungsraums auf eine im Vergleich zu einem außerhalb der Kühlzone gelegenen Volumen geringere Temperatur bringen zu können. Beispielsweise kann der Kühler etwa in Form von Kühlplatten ausgestaltet sein, welche vorzugsweise oben oder seitlich an die Kühlzone in dem Behandlungsraum angrenzen. Weitere Ausgestaltungen sind denkbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens zum Abkühlen von Lebensmitteln auf eine Zieltemperatur kann ein zusätzlicher Schritt f) vorgesehen sein, wobei der Schritt f) ein Erwärmen des fluiden Mediums in dem Behandlungsraum umfasst. Hierbei kann Schritt f) vorzugsweise vor, während und/oder nach dem Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden. Eine Durchführung des zusätzlichen Schritts f) kann insbesondere dann erforderlich und/oder vorteilhaft sein, wenn etwa die Abkühlung der betreffenden Lebensmittel höchstens unter einem bestimmten Gradienten erfolgen soll. Weiterhin kann die Durchführung des zusätzlichen Schritts f) etwa dann angezeigt sein, um einen Koch- und/oder Pasteurisiervorgang in der vorliegenden Vorrichtung durchführen zu können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Vorrichtung zum Abkühlen von Lebensmitteln, insbesondere von Wurst- und/oder Fleischwaren, auf eine Zieltemperatur. Eine derartige Vorrichtung umfasst
- – mindestens einen Behandlungsraum zur Aufnahme der Lebensmittel;
- – mindestens eine Leitung zur Zuleitung eines fluiden Mediums in den Behandlungsraum;
- – mindestens einen Einlass zur Zuführung von Frischluft in den Behandlungsraum; und
- – mindestens einen Auslass zur zumindest teilweisen Abführung des fluiden Mediums aus dem Behandlungsraum.
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Zusätzliche Bestandteile sind denkbar. Die so beschriebene Vorrichtung kann insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zum Abkühlen von Lebensmitteln auf eine Zieltemperatur eingesetzt werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Leitung zur Zuleitung des fluiden Mediums in den Behandlungsraum eine Mehrzahl von Düsen aufweisen, die zur Aufbringung des fluiden Mediums auf die Lebensmittel eingerichtet sein können. Hierbei können die Düsen insbesondere in Form von Druckluft-Zerstäuberdüsen ausgestaltet sein.
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Insbesondere um eine möglichst effiziente Betriebsführung der vorliegenden Vorrichtung zu ermöglichen, können die Leitung, der Einlass und/oder der Auslass mit einer steuerbaren Einrichtung versehen sein, welche jeweils dazu eingerichtet sein kann, um einen zugehörigen Volumenstrom steuern zu können. Hierzu können der Einlass insbesondere mit mindestens einem ersten steuerbaren Ventil und/oder der Auslass mit mindestens einem zweiten steuerbaren Ventil versehen sein.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin eine Rückleitung umfassen, die vom Auslass zum Einlass verlaufen kann und welche zur zumindest teilweisen Rückführung des fluiden Mediums in den Behandlungsraum vorgesehen sein kann. Auch die Rückleitung kann insbesondere zu ihrer besseren Steuerbarkeit mit mindestens einem dritten steuerbaren Ventil versehen sein.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin über mindestens einen Kühler verfügen. Hierbei kann der Kühler, der vorzugsweise in Form von einer oder mehreren Kühlplatten ausgestaltet ist, vorzugsweise oben und/oder seitlich an eine Kühlzone in dem Behandlungsraum angrenzen.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin über eine Einrichtung zur Erwärmung des fluiden Mediums verfügen. Diese kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, um die Lebensmittel vor und/oder während des Abkühlvorgangs der Erwärmung zu unterziehen, etwa um einen Koch- und/oder Pasteurisiervorgang in der vorliegenden Vorrichtung durchzuführen oder einen vorgegebenen Temperaturgradienten während der Abkühlung der Lebensmittel einstellen zu können.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin eine Temperaturmesseinrichtung aufweisen. Diese kann sich insbesondere dazu eignen, um einen Temperaturverlauf in dem Behandlungsraum zu erfassen, um auf diese Weise auf einen Temperaturverlauf in den Lebensmitteln, insbesondere auf deren Kerntemperatur, schließen zu können. Die Vorrichtung selbst ist insbesondere derart ausgestaltet, dass sich bei ihrem Betrieb, vorzugsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, eine möglichst frei wählbare Zieltemperatur in einem Bereich von einschließlich 0 °C bis einschließlich 30 °C einstellen lässt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abkühlen von Wurst- und/oder Fleischwaren auf eine Zieltemperatur, wobei die Zieltemperatur vorzugsweise frei wählbar insbesondere in einem Bereich von einschließlich 0 °C bis einschließlich 30 °C liegen kann.
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Sowohl in Bezug auf weitere Details der Vorrichtung als auch auf Details ihrer Verwendung wird auf die oben- und/oder untenstehende Beschreibung zu dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
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Zusammengefasst sind die folgenden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung bevorzugt:
- 1. Verfahren zum Abkühlen von Lebensmitteln auf eine Zieltemperatur, mit den Schritten:
a) Bereitstellen der Lebensmittel in einem Behandlungsraum, wobei die Lebensmittel eine Kerntemperatur oberhalb einer Zieltemperatur aufweisen;
b) Zuleiten eines fluiden Mediums in den Behandlungsraum, wodurch die Lebensmittel zumindest teilweise derart mit dem fluiden Medium beaufschlagt werden, dass sich das fluide Medium zumindest teilweise auf einer Oberfläche der Lebensmittel in Form eines Films niederschlägt;
c) Zuführen von Frischluft in den Behandlungsraum, wodurch der Film aus dem fluiden Medium auf der Oberfläche der Lebensmittel zumindest teilweise derart zur Verdunstung gebracht wird, dass sich die Kerntemperatur der Lebensmittel verringert.
- 2. Verfahren nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei die Schritte b) und c) so lange durchgeführt werden, bis die Kerntemperatur der Lebensmittel die Zieltemperatur erreicht hat oder unterschreitet.
- 3. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen, wobei die Schritte b) und c) zumindest zeitweise gleichzeitig durchgeführt werden.
- 4. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen, wobei in Schritt b) ein Sprühverfahren eingesetzt wird.
- 5. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen, wobei das fluide Medium in Form eines wässrigen Mediums eingesetzt wird.
- 6. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen, mit dem zusätzlichen Schritt:
d) Teilweises Abführen des fluiden Mediums aus dem Behandlungsraum.
- 7. Verfahren nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei die Schritte b), c) und d) zumindest zeitweise gleichzeitig durchgeführt werden.
- 8. Verfahren nach einer der beiden vorangehenden Ausgestaltungen, wobei sich während oder nach Schritt d) ein Feuchtigkeitsgehalt in dem Behandlungsraum auf einen Wert unterhalb von 100 % verringert.
- 9. Verfahren nach einer der drei vorangehenden Ausgestaltungen, wobei das in Schritt d) teilweise aus dem Behandlungsraum abgeführte fluide Medium zumindest teilweise in den Behandlungsraum zurückgeführt wird.
- 10. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen mit dem zusätzlichen Schritt:
e) zusätzliches Kühlen des fluiden Mediums in dem Behandlungsraum, wodurch sich die Kerntemperatur der Lebensmittel weiter verringert.
- 11. Verfahren nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei die Schritte b), c), d) und e) zumindest zeitweise gleichzeitig durchgeführt werden.
- 12. Verfahren nach einer der beiden vorangehenden Ausgestaltungen, wobei vor oder während Schritt e) mindestens ein Kühler in Betrieb genommen wird.
- 13. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen mit dem zusätzlichen Schritt:
f) Erwärmen des fluiden Mediums in dem Behandlungsraum.
- 14. Verfahren nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei der Schritt f) vor, während und/oder nach dem Schritt b) durchgeführt wird.
- 15. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen, wobei die Lebensmittel mit einer Umverpackung umhüllt sind.
- 16. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen, wobei die Lebensmittel Wurst- und/oder Fleischwaren umfassen.
- 17. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen, wobei die Zieltemperatur in einem Bereich von einschließlich 0 °C bis einschließlich 30 °C liegt.
- 18. Vorrichtung (110) zum Abkühlen von Lebensmitteln auf eine Zieltemperatur (146), umfassend
– mindestens einen Behandlungsraum (112) zur Aufnahme der Lebensmittel,
– mindestens eine Leitung (114) zur Zuleitung eines fluiden Mediums in den Behandlungsraum (112),
– mindestens einen Einlass (118) zur Zuführung von Frischluft in den Behandlungsraum (112),
– mindestens einen Auslass (122) zur zumindest teilweisen Abführung des fluiden Mediums aus dem Behandlungsraum (112).
- 19. Vorrichtung (110) nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend ein Verfahren vorgesehen ist.
- 20. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110), wobei die Leitung (114) über eine Mehrzahl von Düsen (116) zur Aufbringung des fluiden Mediums auf die Lebensmittel verfügt.
- 21. Vorrichtung (110) nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei die Düsen (116) in Form von Druckluft-Zerstäuber-Düsen ausgestaltet sind.
- 22. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110), wobei der Einlass (118) mit mindestens einem ersten steuerbaren Ventil (120) versehen ist.
- 23. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110), wobei der Auslass (124) mit mindestens einem zweiten steuerbaren Ventil (126) versehen ist.
- 24. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110), weiterhin umfassend eine Rückleitung (126) vom Auslass (122) zum Einlass (118) zur zumindest teilweisen Rückführung des fluiden Mediums in den Behandlungsraum (112).
- 25. Vorrichtung (110) nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei die Rückleitung (126) mit mindestens einem dritten steuerbaren Ventil (128) versehen ist.
- 26. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110), wobei weiterhin mindestens ein Kühler (130) vorgesehen ist.
- 27. Vorrichtung (110) nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei der Kühler (130) an eine Kühlzone (132) in dem Behandlungsraum (112) angrenzt.
- 28. Vorrichtung (110) nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei der Kühler (130) oben an die Kühlzone (132) in dem Behandlungsraum (112) angrenzt.
- 29. Vorrichtung (110) nach einer der beiden vorangehenden Ausgestaltungen, wobei der Kühler (130) seitlich an die Kühlzone (132) in dem Behandlungsraum (112) angrenzt.
- 30. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110), wobei weiterhin eine Einrichtung zur Erwärmung des fluiden Mediums vorgesehen ist.
- 31. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110), wobei weiterhin eine Temperatur-Messeinrichtung vorgesehen ist.
- 32. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung, wobei die Zieltemperatur (146) in einem Bereich von einschließlich 0 °C bis einschließlich 30 °C liegt.
- 33. Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110), wobei die Lebensmittel Wurst- und/oder Fleischwaren umfassen.
- 34. Verwendung einer Vorrichtung (110) nach einer der vorangehenden Ausgestaltungen betreffend eine Vorrichtung (110) zum Abkühlen von Wurst- und/oder Fleischwaren auf eine Zieltemperatur (146).
- 35. Verwendung nach der vorangehenden Ausgestaltung, wobei die Zieltemperatur (146) in einem Bereich von einschließlich 0 °C bis einschließlich 30 °C liegt.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche und/oder hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
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Im Einzelnen zeigen:
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1: Schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs;
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2: Verlauf der Kerntemperatur bei fünf Wiener Würstchen im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Referenzverfahren;
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3: Verlauf der Kerntemperatur bei drei Lyoner Würsten im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Referenzverfahren.
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Ausführungsbeispiele
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In 1 ist schematisch der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 dargestellt. Gemäß 1a) werden Lebensmittel (nicht dargestellt) in einem Behandlungsraum 112 bereitgestellt. Über eine Leitung 114 wird ein fluides Medium zugeleitet, das in diesem Ausführungsbeispiel über eine Mehrzahl von Düsen 116 aus der Leitung 114 in den Behandlungsraum 112 gelangt. Die Vorrichtung 110 zum Abkühlen von Lebensmitteln umfasst weiterhin einen Einlass 118 zur Zuführung von Frischluft in den Behandlungsraum 112, wobei der Einlass 118 in diesem Verfahrensstadium mittels eines ersten steuerbaren Ventils 120 verschlossen ist, so dass noch keine Frischluft in den Behandlungsraum 112 gelangen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 zum Abkühlen von Lebensmitteln umfasst weiterhin einen Auslass 122 zur zumindest teilweisen Abführung des fluiden Mediums aus dem Behandlungsraum 112. Auch hier sorgt ein geschlossenes zweites steuerbares Ventil 124 dafür, dass in diesem Verfahrensstadium noch kein fluides Medium aus dem Behandlungsraum 112 abgeführt werden kann. Eine in diesem Ausführungsbeispiel weiterhin vorgesehene Rückleitung 126, welche vom Auslass 122 zum Einlass 118 geführt ist, ist ebenso durch ein drittes steuerbares Ventil 128 verschlossen, welches dadurch einen Rückfluss von fluidem Medium aus dem Auslass 122 zu dem Einlass 118 unterbindet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 zum Abkühlen von Lebensmitteln umfasst in diesem Ausführungsbeispiel weiterhin einen Luftkühler 130, welcher oben an eine Kühlzone 132 in dem Behandlungsraum 112 angrenzt.
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Während in 1a) ein vorgeschalteter Reinigungsvorgang (Duschen) für die Lebensmittel, welche im Behandlungsraum 112 bereitgestellt werden, dargestellt ist, zeigt 1b) einen Befeuchtungsvorgang, welcher durch Zuleiten des fluiden Mediums in den Behandlungsraum 112 ausgelöst wird. Hierdurch werden die Lebensmittel zumindest teilweise derart mit dem fluiden Medium beaufschlagt, dass sich das fluide Medium zumindest teilweise auf einer Oberfläche der Lebensmittel in Form eines Films niederschlägt. Eine erste Kühlung der Lebensmittel in der Kühlzone 130 erfolgt durch den hieran angrenzenden Luftkühler 132.
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Die Effektivität der Befeuchtung der Oberfläche der Lebensmittel kann durch das in 1c) dargestellte Verfahrensstadium erhöht werden, bei welchem ein Befeuchten der Lebensmittel mit Umluft erfolgt. Hierzu wird das dritte steuerbare Ventil 128 geöffnet, wodurch fluides Medium durch die Rückleitung 126 vom Auslass 122 zum Einlass 118 zurückgeführt werden kann.
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Um auch nach einer in dem Behandlungsraum 112 auftretenden Sättigung einer sich darin befindlichen Atmosphäre mit dem fluiden Medium eine Verdunstungskühlung zu erreichen, kann, wie in 1d) dargestellt, Frischluft über den Einlass 118 in den Behandlungsraum 112 zugeführt werden, wozu das erste steuerbare Ventil 120 entsprechend geöffnet wird. Um die Effektivität dieses Verfahrensschrittes zu erhöhen, wird in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig der Auslass 122 mittels des zweiten steuerbaren Ventils 124 geöffnet, so dass eine Abführung von fluidem Medium aus dem Behandlungsraum 112 möglich wird. Die Rückleitung 126 vom Auslass 122 zum Einlass 118 bleibt durch Schließen des dritten steuerbaren Ventils 128 versperrt.
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In 1e) ist der Verfahrensablauf nach einem Übergang von Verdunstungskühlung auf Luftkühlung schematisch dargestellt. Hierzu wird das erste steuerbare Ventil 120 geöffnet, so dass Frischluft vom Einlass 118 in den Behandlungsraum gelangen kann, während gleichzeitig der Kühler 130 angeschaltet wird, was eine zusätzliche Kühlung in der Kühlungszone 132 bewirkt. Die gleichzeitige Öffnung des zweiten steuerbaren Ventils 120 bewirkt eine Strömung der Frischluft und von im Behandlungsraum 112 verbliebenem fluiden Medium aus dem Behandlungsraum 112 zum Auslass 122. Die Rückleitung 126 bleibt durch Schließen des dritten steuerbaren Ventils 128 verschlossen. Das in 1e) dargestellte Verfahrensstadium entspricht einem Trocknen des Behandlungsraums 112 mit gleichzeitiger Luftkühlung.
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Nach erfolgtem Trocknen des Behandlungsraums 112 werden die sich darin befindlichen Lebensmittel in einem weiteren Verfahrensstadium des Luftkühlens, welches in 1f) dargestellt ist, weiter abgekühlt. Hierzu wird Frischluft durch Öffnen des ersten steuerbaren Ventils 120 aus dem Einlass 118 in den Behandlungsraum 112 geführt und durch den angeschalteten Kühler 130 im Bereich der Kühlzone 132 abgekühlt. Durch Öffnen des zweiten steuerbaren Ventils 124 und des dritten steuerbaren Ventils 128 bildet sich eine Strömung durch die Rückleitung 126 zurück zum Einlass 118 aus. Das Schließen eines weiteren zweiten steuerbaren Ventils 134 in dem Auslass 122 verhindert ein Entweichen von gekühlter Luft aus der Vorrichtung 110 und bewirkt auf diese Weise durch eine Kühlung mittels Umluft eine höhere Effizienz des Abkühlens der sich in dem Behandlungsraum 112 befindlichen Lebensmittel.
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In einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 zum Abkühlen von Lebensmitteln ausgestatteten Versuchsanlage wurden mehrere Versuche mit Wiener Würstchen (Saitenwürstchen) bzw. mit Lyoner Würsten durchgeführt. Um die Prozessparameter zu optimieren, wurden insgesamt 11 Versuche mit Wiener Würstchen und 3 Versuche mit Lyoner Würsten durchgeführt, wobei insbesondere die Benetzungszeiten der Würste sowie der Umschaltpunkt 136 von Verdunstungskühlung 138 auf Luftkühlung 140 variiert werden konnten.
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2 zeigt exemplarisch die Auswertung eines Versuches, bei welchem die Kerntemperatur T in °C von fünf Wiener Würstchen über der Zeit t in Minuten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren 142 im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Referenzverfahren 144 aufgetragen ist. Das Referenzverfahren 144 verläuft nach dem Stand der Technik und verzichtet daher insbesondere auf die Zuführung von Frischluft in den Behandlungsraum 112. Der Umschaltpunkt 136 von Verdunstungskühlung 138 auf Luftkühlung 140 liegt in diesem Ausführungsbeispiel bei einer Zeit t von ca. 10 Minuten. Aus der 2 ist hierbei zu erkennen, dass die Kerntemperatur T während der Phase der Verdunstungskühlung 138 im erfindungsgemäßen Verfahren 142 schneller zurückgeht als im Referenzverfahren 144. Auf diese Weise wird die gewünschte Zieltemperatur 146 in einem geringeren Zeitraum erreicht, wodurch sich die gesamte Zeit für die Durchführung des Verfahrens zum Abkühlen von Lebensmitteln verringert.
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Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass der gesamte Wasserverbrauch bei der Abkühlung der Wiener Würstchen im erfindungsgemäßen Verfahren 142 nur ca. 53 Liter betrug und somit im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Referenzverfahren 144 um insgesamt 68 % verringert werden konnte. Ebenso gelang es, den Energieverbrauch des Luftkühlers 130 von 24 kW im Referenzverfahren 144 auf 12 kW im erfindungsgemäßen Verfahren 142, d.h. um einen Wert von 50 %, zu verringern.
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In 3 ist exemplarisch eine Auswertung eines Versuchs mit drei Lyoner Würsten dargestellt. Hierbei ist die Kerntemperatur T in °C von drei Lyoner Würsten über der Zeit t in Minuten für das erfindungsgemäße Verfahren 142 aufgetragen und mit Daten aus dem aus dem Stand der Technik bekannten Referenzverfahren 144 verglichen. Der Umschaltpunkt 136 von Verdunstungskühlung 138 zu Luftkühlung 140 liegt in diesem Ausführungsbeispiel bei ca. 65 Minuten. Aus 3 ergibt sich, dass die Kerntemperaturen im erfindungsgemäßen Verfahren 142 bis zur 45. Minute parallel zum Referenzverfahren 144 verlaufen, während danach der Verlauf im erfindungsgemäßen Verfahren 142 im Vergleich zum Referenzverfahren 144 flacher verläuft, was eine um etwa 20 % längere Gesamtbehandlungszeit der Lyoner Würste im erfindungsgemäßen Verfahren 142 im Vergleich zum Referenzverfahren 144 nach sich zieht. Dieser Verlauf kann voraussichtlich durch weitere Versuche zur Optimierung der Verfahrensparameter noch verbessert werden.
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Auch in den in 3 dargestellten Versuchen mit Lyoner Würsten konnte der gesamte Wasserverbrauch im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Referenzverfahren 144 um 50 % auf 640 Liter im erfindungsgemäßen Verfahren gesenkt werden. Ebenso ließ sich der Energieverbrauch der Luftkühler 130 von 24 kW im Referenzverfahren 144 um 50 % auf 12 kW im erfindungsgemäßen Verfahren 142 senken.
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Sowohl eine optische als auch eine sensorische Beurteilung der in beiden Versuchsreihen eingesetzten Wiener bzw. Lyoner Würsten ergab, dass die Qualität im erfindungsgemäßen Verfahren 142 vergleichbar zur Qualität im Referenzverfahren 144 ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung weist insbesondere die folgenden Vorteile auf. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet eine gleichbleibende hohe Qualität der darin eingesetzten Lebensmittel, insbesondere der verwendeten Wurstwaren. Sowohl der Wasserverbrauch als auch der Energieverbrauch der Kühler konnten jeweils um 50 % oder mehr im Vergleich zu einem Referenzverfahren gesenkt werden. Damit können die beschriebenen Versuche bestätigen, dass die erfindungsgemäße Kombination aus Verdunstungskühlung mittels eines fluiden Mediums, das als Film auf der Oberfläche der Lebensmittel vorliegt und hiervon entfernt wird, und der sich hieran anschließenden Luftkühlung durch Zuführen von Frischluft in den Behandlungsraum eine wesentlich energieeffizientere Kühlung von Lebensmitteln bei einem wesentlich verringerten Wasserverbrauch ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 110
- Vorrichtung zum Abkühlen von Lebensmitteln
- 112
- Behandlungsraum
- 114
- Leitung zur Zuleitung des fluiden Mediums
- 116
- Düse
- 118
- Einlass zur Zuführung von Frischluft
- 120
- erstes steuerbares Ventil
- 122
- Auslass zur Abführung von fluidem Medium
- 124
- zweites steuerbares Ventil
- 126
- Rückleitung vom Auslass zum Einlass
- 128
- drittes steuerbares Ventil
- 130
- Luftkühler
- 132
- Kühlzone
- 134
- weiteres zweites steuerbares Ventil
- 136
- Umschaltpunkt von Verdunstungskühlung auf Luftkühlung
- 138
- Verdunstungskühlung
- 140
- Luftkühlung
- 142
- erfindungsgemäßes Verfahren
- 144
- aus dem Stand der Technik bekanntes Referenzverfahren
- 146
- Zieltemperatur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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