DE102004018788B3

DE102004018788B3 - Verfahren zum Kühlen und/oder Gefrieren feuchter Produkte

Info

Publication number: DE102004018788B3
Application number: DE102004018788A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Ulrich Prof. Dr.-Ing. Schlünder; Lothar Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.h.c. Mörl; Mirko Dipl.-Ing. Peglow; Matthias Dipl.-Ing. Ihlow
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2024-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und/oder Gefrieren feuchter Produkte, insbesondere Lebensmittel, wobei das feuchte Produkt in eine Behandlungskammer eingebracht und deren Innendruck soweit gesenkt wird, dass das Produkt infolge Verdampfung von Produktfeuchte abkühlt und/oder gefriert. Die Produktfeuchte kann Wasser, eine wasserhaltige Flüssigkeit oder eine andere, im vorgegebenen Druck- und Temperaturbereich verdampfbare Flüssigkeit bzw. ein entsprechendes Flüssigkeitsgemisch sein.
Als eine erfindungswesentliche Maßnahme, die dem bei bekannten Lösungen nachteiligen Verkleben/Zusammenfrieren des Produkts entgegenwirkt, erfolgt eine Fluidisierung des Produkts mittels Vibrationseinwirkung während des Kühlens und/oder Gefrierens. Eine zweite erfindungswesentliche Maßnahme ist die Aufbringung von Flüssigkeit oder Flüssigkeitsgemischen auf das zu kühlende und/oder zur gefrierende feuchte Produkt vor und/oder während des Kühlens und/oder Gefrierens. So wird nicht ausschließlich die für das Kühlen und/oder Gefrieren erforderliche verdampfte und/oder sublimierte Flüssigkeitsmenge der Produktflüssigkeit entzogen. Es wird im wesentlichen für das Kühlen und/oder Gefrieren die das Produkt benetzende Flüssigkeit verdampft und/oder sublimiert, wodurch wertvolle Inhaltsstoffe und Substanzen dem Produkt erhalten bleiben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und/oder Gefrieren feuchter Produkte, insbesondere Lebensmittel, wobei das feuchte Produkt in eine Behandlungskammer eingebracht und der Druck in der Behandlungskammer soweit gesenkt wird, dass das Produkt infolge Verdampfung von Produktfeuchte abkühlt und/oder gefriert. Die Produktfeuchte kann Wasser, eine wasserhaltige Flüssigkeit oder eine andere, im vorgegebenen Druck- und Temperaturbereich verdampfbare Flüssigkeit bzw. ein entsprechendes Flüssigkeitsgemisch sein.

Seit längerem sind Verfahren zum Kühlen und/oder Gefrieren von Wasser (nachfolgend abkürzend als Kühlen/Gefrieren bezeichnet) bekannt, bei denen Wasser infolge Druckabsenkung verdampft und die für die Verdampfung erforderliche Energie aus dem Wasservorrat unter Bildung von Eis gewonnen wird (z. B. DE 3818820 A1 ).

Aus der DE 19748362 A1 ist auch ein Verfahren zum Kühlen/Gefrieren wasserhaltiger Produkte bekannt, bei dem ein wasserhaltiges Produkt in eine Vakuumkammer eingebracht wird und durch eine Vakuumpumpe der Kammerdruck soweit abgesenkt wird, dass Wasserdampf aus dem Produkt entweicht und das Produkt durch die direkte Verdampfungskälte abkühlt. Der Wassergehalt des Produkts muss so groß sein, dass die gewünschte Kühl-Temperatur durch direkte Verdampfung erreichbar ist. Erforderlichenfalls muss dem Produkt vor dem Kühlprozess das während der Direktverdampfung entzogene Wasser zugesetzt werden. Eine Reihe von Lebensmitteln muss vor dem Kühlen/Gefrieren bei höheren Temperaturen behandelt werden (Kochen, Backen, Dünsten, Dämpfen, Pasteurisieren, Blanchieren, Brühen ect.). Hierzu ist es aus der DE 19748362 A1 bekannt, dass diese Wärmebehandlung innerhalb der noch offenen Vakuumkammer erfolgen kann. Für den anschließenden Kühlprozess muss dann nur noch die Vakuumkammer geschlossen werden und mit dem Evakuiervorgang begonnen werden.

Weil jedoch die feuchten Produkte während des Kühlens/Gefrierens verkleben bzw. zusammenfrieren, ist die Anwendbarkeit dieses Verfahrens stark eingeschränkt.

Es besteht deshalb die Aufgabe, die bekannten Lösungen insbesondere für eine Anwendbarkeit auf Lebensmittel so weiterzuentwickeln, dass ein Verkleben bzw. Zusammenfrieren des Produkts während des Kühlens/Gefrierens vermieden oder stark reduziert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei insbesondere die Fluidisierung des Produkts mittels Vibrationseinwirkung während des Kühlens/Gefrierens eine erfindungswesentliche Maßnahme darstellt und dem Verkleben bzw. Zusammenfrieren des Produkts entgegenwirkt.

In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung kann das Aufbringen zusätzlicher Produktfeuchte und/oder mindestens einer anderen Flüssigkeit auf das Produkt so erfolgen, dass das Produkt bei Normaldruck mit einer wasserhaltigen Lösung (z.B. Gelatine) beschichtet wird. Alternativ kann nach dem Absenken des Drucks in der Behandlungskammer Produktfeuchte und/oder mindestens eine andere Flüssigkeit eingedüst werden, die sich dabei in stark unterkühlten Hagel verwandeln, der sich unter die aufgewirbelten Produktpartikel mischt und diese kühlt/gefriert.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Viskosität der zusätzlich aufzubringenden Produktfeuchte und/oder Flüssigkeit mittels geeigneter Zusatzstoffe auf einen vorgebbaren Wert eingestellt. Diese Maßnahme ist insbesondere beim Gefrieren von Obst oder Gemüse bzw. deren Zubereitungen zweckmäßig, um das Fruchtwasser und damit wertvolle Inhaltstoffe wie Geschmacksstoffe, Vitamine etc. im Produkt zu erhalten. In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Filmbildner geeignete Zusatzstoffe auf das zu kühlende/gefrierende Produkt aufgebracht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich unmittelbar aus den Unteransprüchen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Dabei zeigen
1 die schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens mit Vibrationseinwirkung während des Kühlens/Gefrierens,
2 die schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens mit Aufbringen zusätzlicher Produktfeuchte vor und/oder während des Kühlens/Gefrierens,
3 die schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Vibrationseinwirkung während des Kühlens/Gefrierens und Aufbringung zusätzlicher Produktfeuchte vor und/oder während des Kühlens/Gefrierens.
Die 1 stellt einen allgemeinen Fall der, mit dem während des Kühlens/Gefrierens feuchter Produkte, im Vakuum der Neigung des Verklebens bzw. Zusammenfrierens entgegengewirkt wird. Das feuchte Produkt 1 befindet sich dazu in der Behandlungskammer 2. Diese Behandlungskammer 2 wird mittels einer oder mehrerer Vibrationseinrichtungen 3 in Schwingung versetzt. Diese Schwingungen übertragen sich auf das Produkt 1 und bewegen bzw. fluidisieren das Produkt 1. In der Behandlungskammer 2 wird mittels der Vakuumbalast-Pumpe 4 direkt und/oder durch Zwischenschaltung eines Rezipienten 5 indirekt ein Vakuum erzeugt. Dieses Vakuum bzw. die Druckabsenkung in der Behandlungskammer 2 kann schlagartig oder nach einem vorgewählten Druck-Zeit-Programm erfolgen. Das Druck-Zeit-Programm kann entweder über die Vakuumbalast-Pumpe 4 oder über die Stellventile 6, 7 und 8 erfolgen. Mit Hilfe der Stell- und Regelmöglichkeit mittels Vakuumbalast-Pumpe 4 und/oder den Stellventilen 6, 7 und 8 kann das feuchte Produkt gezielt gekühlt und/oder eingefroren werden, wobei die Neigung des Produktes 1 zum Verkleben bzw. Zusammenfrieren durch gleichzeitige Vibration der Behandlungskammer 2 und durch Übertragung der Vibrationen/Schwingungen auf das feuchte Produkt 1 vermieden wird. Das Kühlen/Gefrieren des feuchten Produktes erfolgt im Wesentlichen durch Verdampfung bzw. Sublimation eines Teils der Produktfeuchte infolge der Druckabsenkung. Die Behandlungskammer 2 kann zur Vermeidung von Wärmeeinbrüchen mit Isolierung 9 ausgeführt und/oder durch geeignete Einrichtungen gekühlt werden.
Die 2 stellt einen Fall dar, mit dem vor und/oder während des Kühlens/Gefrierens zusätzliche Produktfeuchte und/oder eine andere Flüssigkeit oder Flüssigkeitsgemisch auf das Produkt aufgebracht wird. Das feuchte Produkt 1 befindet sich dazu in der Behandlungskammer 2. Die Baugruppen 4 bis 9 in 2 besitzen die gleiche Funktion wie die entsprechenden Baugruppen in 1.
Die Behandlungskammer 2 ist mit einer oder mehrerer Flüssigkeitsverteilungseinrichtungen 10 ausgestattet. Diese Flüssigkeitsverteilungseinrichtungen 10 können dabei an und/oder in der Behandlungskammer positioniert werden. Die Flüssigkeitseinbringung kann dabei aus allen erdenklichen Richtungen erfolgen. Die Position der Flüssigkeitsverteilungseinrichtung 10 zum feuchten Produkt 1 soll unter anderem über den Weg zum feuchten Produkt den Aggregatzustand der auf dem feuchten Produkt zu verteilenden Flüssigkeit beeinflussen. Die Flüssigkeit oder das Flüssigkeitsgemisch wird aus einem Vorratsbehälter 11 mittels Pumpe 12 zur Flüssigkeitsverteilungseinrichtung gepumpt. Der Vorratsbehälter ist von einem Doppelmantel 13 zur Kühlung oder Beheizung umgeben. Zur verbesserten Flüssigkeitsverteilung kann Druckluft an die Flüssigkeitsverteilungsverteilungseinrichtung 10 angeschlossen werden. Im Vorratsbehälter 11 werden Flüssigkeitseigenschaften wie z.B. Zusammensetzung, Temperatur, Viskosität eingestellt. Das Aufbringen zusätzlicher Feuchte und/oder einer anderen Flüssigkeit oder Flüssigkeitsgemisch während des Kühlens/Gefrierens durch Vakuum bzw. Druckabsenkung kann bei unerwünschten Verbrauch an Produktwasser durch die Fremdflüssigkeit reduziert werden. Durch die gezielte Wahl, Zusammensetzung und Eigenschaften der Flüssigkeit können durch die Aufbringung dieser Flüssigkeit vor und/oder während des Kühlens/Gefrierens die Produkteigenschaften maßgeblich beeinflusst werden. Das Kühlen/Gefrieren des feuchten Produktes erfolgt im Wesentlichen durch Verdampfung bzw. Sublimation eines Teils der Produktfeuchte und/oder aufgebrachter Flüssigkeit infolge der Druckabsenkung. Die Druckabsenkung erfolgt analog den Beschreibungen zur 1.
Die 3 stellt schematisch den Fall der erfindungsgemäßen Verfahrens- und Vorrichtungsvariante des Kühlens/Gefrierens feuchten Produkts mit Vibrationseinwirkung während des Kühlens/Gefrierens und Aufbringung zusätzlicher Produktfeuchte vor und/oder während des Kühlens/Gefrierens dar. Diese Verfahrensvariante kombiniert die in den Abbildungen 1 und 2 beschriebenen nicht erfindungsgemäßen Varianten und deren Vorteile. Die Baugruppen 1 bis 13 in 3 besitzen die gleiche Funktion wie die entsprechenden Baugruppen in 1 und 2.

Claims

Verfahren zum Kühlen und/oder Gefrieren feuchter Produkte, bei dem das feuchte Produkt in eine Behandlungskammer eingebracht und der Druck in der Behandlungskammer soweit gesenkt wird, dass das Produkt infolge Verdampfung von Produktfeuchte abkühlt und/oder gefriert, und folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: • Fluidisierung des Produkts mittels Vibrationseinwirkung während des Kühlens und/oder Gefrierens, • Aufbringen zusätzlicher Produktfeuchte und/oder mindestens einer anderen Flüssigkeit auf das Produkt vor und/oder während des Kühlens und/oder Gefrierens, wobei die Viskosität und/oder die Filmbildungseigenschaft der zusätzlich aufzubringenden Produktfeuchte und/oder Flüssigkeit mittels geeigneter Zusatzstoffe auf einen vorgebbaren Wert eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den feuchten Produkten um Lebensmittel handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkung in der Behandlungskammer schlagartig oder nach einem vorgewählten Druck-Zeit-Programm erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlich aufgebrachte Flüssigkeit in dem während des Kühlens und/oder Gefrierens bestehenden Druck- und Temperaturbereich verdampft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Filmbildner geeignete Zusatzstoffe auf das zu kühlende und/oder zu gefrierende Produkt aufgebracht werden.