DE202006015636U1

DE202006015636U1 - Vorrichtung zum Abtöten von Schadorganismen an rieselfähigen pflanzlichen Produkten

Info

Publication number: DE202006015636U1
Application number: DE202006015636U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2016-10-13

Abstract

Vorrichtung zum Abtöten von Schadorganismen an der Oberfläche und/oder in einer Randschicht von rieselfähigen pflanzlichen Produkten, umfassend eine Kammer mit einem Gasstrom zum Vereinzeln und Verwirbeln der pflanzlichen Produkte innerhalb der Kammer; wobei der Gasstrom derart ausgerichtet ist, dass dessen Wirkung zumindest teilweise der Schwerkraft entgegengerichtet ist; mindestens eine Quelle, mittels der UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie aussendbar ist, wobei die Quelle derart angeordnet ist, dass alle Oberflächenbereiche der pflanzlichen Produkte während des Vereinzelns und Verwirbelns in der Kammer mindestens einmal mit UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie beaufschlagbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mittels der Schadorganismen an rieselfähigen pflanzlichen Produkten abgetötet werden können. Unter dem Begriff Schadorganismen sollen nachfolgend Kleinstorganismen wie beispielsweise Hefepilze, Schimmelpilze, Viren, Bakterien, Larven oder Insekten verstanden werden, die durch Verzehr oder Kontakt eine schädigende Wirkung bei Mensch oder Tier hervorrufen können. Als rieselfähige pflanzliche Produkte seien beispielhaft -jedoch nicht beschränkend – Gewürze, Körner, Kräuter, Hülsenfrüchte, Kaffeebohnen, Tabakschnitzel, Nüsse, Saatgut aller Pflanzen, Korkschnitzel, Holzmehl, Strohhäcksel, Stärkegranulat oder Früchte wie Feigen, Pistazien und Rosinen genannt.
Pflanzliche Produkte, die als Nahrungsmittel für Mensch oder Tier verwendet werden sollen, müssen hierzu bestimmte Qualitätsnormen erfüllen. Zum einen soll sichergestellt werden, dass keine gesundheitlichen Risiken aus dem Verzehr resultieren, zum anderen erwartet der Verbraucher eine gleich bleibende und ihm vertraute Qualität der Produkte.
Aufgrund der natürlichen landwirtschaftlichen Wuchsbedingungen sowie Ernte, Trocknung und Lagerung haften pflanzlichen Produkten oftmals Keime bzw. Mikroorganismen, beispielsweise in Form von Hefen, Schimmel oder Bakterien an, welche einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten dürfen, um beispielsweise als Nahrungsmittel oder Futtermittel Verwendung zu finden. So wurden beispielsweise von der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie Richt- und Warnwerte für verschiedene Keimarten zum Beurteilen der Qualität von Lebensmitteln erarbeitet. Darüber hinaus können tierische Schädlinge ein erhebliches Qualitätsproblem für pflanzliche Produkte darstellen.
Es sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Reduzieren von Keimen und Schädlingen an pflanzlichen Produkten bekannt, bei denen die Oberflächen von pflanzlichen Produkten mit keimtötenden Gasen, heißem Dampf, Chemikalien oder energiereicher Strahlung beaufschlagt werden.
So sind beispielsweise Vorrichtungen bekannt, bei denen Gewürze und Kräuter in einer Kammer mit dem Gas Ethylenoxid behandelt werden. Hierbei konnten bezüglich der Keimreduktion an den Gewürzen und Kräutern gute Ergebnisse erzielt werden, jedoch ist das Behandeln mit Ethylenoxid aufgrund der toxischen/kanzerogenen Wirkung des Gases in vielen Ländern – und so auch in Deutschland – seit geraumer Zeit verboten.
In DE 37 21 762 A1 wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der die Oberfläche von Lebensmitteln, insbesondere Gewürze und Trockenfrüchte, mittels Dampf befeuchtet wird, welche anschließend auf einem Förderband liegend durch ein Mikrowellenfeld geführt werden. Ein Nachteil derartiger Vorrichtungen besteht darin, dass die Mikrowellen das Produkt vollständig durchdringen, so dass häufig Vitamine oder andere wünschenswerte Lebensmittelbestandteile zerstört werden. Lebensmittel sind jedoch hauptsächlich an der Oberfläche oder in einer dünnen Randschicht mit Keimen belastet, so dass die Entkeimung der Schale häufig ausreichen würde, um den Qualitätsanforderungen zu entsprechen. Ein weiterer Nachteil der Vorrichtung ist die Produktführung mittels Förderband, da hierbei das Mikrowellenfeld gestört wird und eine gleichmäßige Produkterwärmung problematisch ist. Außerdem ist die Mikrowellenbehandlung mit einem hohen apparativen und energetischen Aufwand verbunden.
Aus OS 38 11 236 ist es bekannt, Arzneimittel bzw. Drogen und Gewürze zu befeuchten und diese in einer mit einem Inertgas gefüllten Kammer unter Druck zu behandeln, um anhaftende Mikroorganismen abzutöten. Nachteile dieses Verfahrens sind ebenfalls der hohe energetische und apparative Aufwand sowie die erforderliche Rücktrocknung der Produkte.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Abtöten von Schadorganismen an rieselfähigen pflanzlichen Produkten zu schaffen, mittels der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können. Insbesondere soll sichergestellt werden, dass das Abtöten der Schadorganismen auf der gesamten Oberfläche eines zu behandelnden Produkts weitgehend gleichmäßig mit einer bestimmten Wirktiefe in einer Randschicht des Produktes erfolgt, dass das Produkt nicht kritisch erwärmt wird, eine Rücktrocknung nicht erforderlich ist, die Inhaltsstoffe des Produktes nach der Behandlung weitgehend unverändert vorliegen und die Technologie in-line in einen Produktionsprozess integrierbar ist.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtöten von Schadorganismen an rieselfähigen pflanzlichen Produkten umfasst eine Kammer mit einem exakt dosierten Gasstrom zum Vereinzeln und Verwirbeln sowie dem Transport der pflanzlichen Produkte innerhalb der Kammer, wobei der Gasstrom derart ausgerichtet ist, dass dessen Wirkung zumindest teilweise der Schwerkraft entgegengerichtet ist; mindestens eine Quelle, mittels der UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie aussendbar ist, wobei die Quelle derart angeordnet ist, dass alle Oberflächenbereiche der pflanzlichen Produkte während des Vereinzelns und Verwirbelns in der Kammer mindestens einmal mit UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie beaufschlagbar sind. Dabei kann die Quelle vollständig in der Kammer angeordnet oder aber auch in einer Kammerwand integriert sein.
Alle drei Energieformen – UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie – sind geeignet, Schadorganismen an pflanzlichen Produkten abzutöten. Bei einer UV-Energie abgebenden Quelle ist es vorteilhaft, wenn die Quelle kurzwellige UV-Energie mit zumindest einem Wellenlängenanteil von ≤230 nm abgibt. Werden die Oberflächen von pflanzlichen Produkten mit einer derartigen Energie beaufschlagt, lässt sich je nach Strahlungsintensität die Anzahl von vermehrungsfähigen Schadorganismen, die den pflanzlichen Produkten anhaften bzw. die sich in einer Randschicht der pflanzlichen Produkte befinden, um etwa zwei bis drei Zehnerpotenzen verringern.
Besonders geeignet zum Bekämpfen von Schadorganismen ist eine Elektronenenergie abgebende Quelle. Befindet sich ein Partikel eines pflanzlichen Produktes im Wirkbereich einer solchen Elektronenquelle, so wird die Elektronenenergie nicht nur an der Oberfläche des Partikels wirksam, sondern diese dringt in das Partikelinnere ein, wobei schrittweise Energie abgegeben wird. Mit Elektronenenergie können daher nicht nur Schadorganismen auf der Partikeloberfläche abgetötet werden, sondern auch in der Randschicht eines Partikels. Bei entsprechender Partikelgröße und/oder entsprechender Energie können die Elektronen ein Partikel auch vollständig durchdringen. Über die an der Elektronenquelle einstellbare Energie der Elektronen ist daher die Behandlungstiefe an pflanzlichen Produkten gezielt einstellbar. Die Gesamtverweildauer eines Partikels im Wirkbereich einer Elektronenquelle und der Elektronenstrom der Quelle bestimmen die Energiedosis (absorbierte Energie pro Masse).
Das Verwirbeln der pflanzlichen Produkte in einer Kammer bewirkt, dass die einzelnen Partikel der pflanzlichen Produkte ständig ihre Lage zur Energiequelle ändern. Bei einer Ausführungsform ist die Kammer derart ausgebildet, dass der Wirkbereich einer UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie abgebenden Quelle die Kammer vollständig ausfüllt, so dass die pflanzlichen Produkte innerhalb des Wirkbereichs der Energiequelle verwirbelt werden, dadurch ihre Lage zur Energiequelle ständig ändern, wodurch im zeitlichen Mittel alle Oberflächenbereiche mit Energie beaufschlagt und somit auf allen Oberflächenbereichen bzw. in allen Randschichtbereichen Schadorganismen abgetötet werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform füllt der Wirkbereich einer UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie abgebenden Quelle nur einen Teilbereich der Kammer aus, wobei die pflanzlichen Produkte während des Verwirbelns bei steigenden und fallenden Bewegungen den Wirkbereich mehrfach und in veränderter Lageposition zur Energiequelle durchqueren, wodurch im zeitlichen Mittel ebenfalls alle Oberflächenbereiche der pflanzlichen Produkte mit Energie beaufschlagt werden.
Der Gasstrom in einer Kammer kann beispielsweise mittels eines Gebläses innerhalb der Kammer erzeugt werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, ein unter Druck stehendes Gas zum Verwirbeln der pflanzlichen Produkte in eine Kammer einzuleiten. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kammer über Mittel verfügt, die den durch das einströmende Gas entstehenden Überdruck in der Kammer abbauen. Diese Mittel können beispielsweise ein Überdruckventil oder eine Auslassöffnung umfassen. Als Gas sind beispielsweise ein Schutzgas bzw. Inertgas oder auch Luft geeignet. Als Schutzgas bzw. Inertgas sind alle Gase geeignet, die das Entstehen unerwünschter Reaktionsprodukte innerhalb oder an den pflanzlichen Produkten während der Behandlung verhindern. Als Gas können beispielsweise Kohlenstoffdioxid, Stickstoff, Helium oder Argon verwendet werden.
Da mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Schadorganismen an pflanzlichen Produkten abgetötet werden sollen, ist es angebracht, keine zusätzlichen Schadorganismen in die Kammer hineinzutragen. Eine Ausführungsform umfasst daher eine Einrichtung, mittels der das in die Kammer eingelassene Gas vor dem Kammereintritt sterilisierbar oder zumindest keimreduzierbar ist.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine Einrichtung, mittels der das in die Kammer eingeleitete Gas über Umgebungstemperatur erwärmbar ist. Durch die zugeführte Wärmeenergie kann die Wirksamkeit der applizierten UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie gegen Schadorganismen erhöht werden.
Wird in einer Kammer nur eine Energiequelle eingesetzt, ist es vorteilhaft, wenn die Kammer an der der Quelle gegenüberliegenden Seite einen Reflektor aufweist, der die bis dahin vordringende Energie der Quelle reflektiert. Dadurch wird das allseitige Beaufschlagen der pflanzlichen Produkte weiter verbessert. Anstelle des Reflektors kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch auch weitere Energiequellen umfassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird Wasser als Dampf oder in zerstäubter Form in die Kammer eingelassen und benetzt die Oberfläche der Produktpartikel. Durch das Beaufschlagen des Wassers mit ionisierender Energie entstehen Wasserradikale, die die Wirkung gegen Schadorganismen wesentlich erhöhen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann über Mittel verfügen, mit denen ein Chargenbetrieb durchführbar ist, d. h., eine bestimmte Menge pflanzlicher Produkte wird in die Kammer eingelassen, verwirbelt, mit Energie behandelt, anschließend vollständig aus der Kammer entfernt, worauf die nächste Charge folgt. Alternativ sind auch Mittel einsetzbar, die eine durchlaufende Behandlung pflanzlicher Produkte ermöglichen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Elektronenauffänger innerhalb der Kammer installiert. Mittels eines Elektronenauffängers ist die Energie von Elektronen bzw. deren Anzahl, die ausgehend von einer Elektronenquelle durch die verwirbelten pflanzlichen Produkte bis zum Elektronenauffänger hindurchgelangen, erfassbar. In Abhängigkeit von einem daraus ermittelten Wert können Parameter des Gasstromes (beispielsweise Richtung und Stärke des Gasstromes) bzw. der Elektronenquelle (beispielsweise Richtung oder Stärke der ausgesendeten Elektronenenergie) verändert und somit der Prozess des Beaufschlagens der pflanzlichen Produkte mit Elektronenenergie gesteuert bzw. eine Qualitätssicherung des Prozesse gewährleistet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reflektor gleichzeitig auch als Elektronenauffänger ausgebildet.
Da mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Schadorganismen an pflanzlichen Produkten abgetötet werden sollen, ist es erstrebenswert, wenn an den Kammerinnenwänden selbst möglichst wenige Schadorganismen haften. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann daher auch derart gestaltet sein, dass die Kammerinnenwände mit UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie beaufschlagbar sind. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die entsprechende Energiequelle beweglich ausgebildet ist oder/und die Ausbreitung der Energie in entsprechender Weise gezielt gesteuert wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Strömungsverhalten des Gasstromes in der Kammer einstellbar. Hierbei kann der Gasstrom beispielsweise gezielt ausgerichtet oder der Gasstrom selbst verwirbelt in die Kammer eingelassen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt, mittels der die Anzahl von vermehrungsfähigen Schadorganismen, die einer Gewürzmischung anhaften, reduziert werden soll. Dazu wird eine Charge der Gewürzmischung in eine Kammer 1 gegeben, in welcher die Partikel 2 der Gewürzmischung mittels eines der Fallbewegung der Partikel 2 entgegen gerichteten Gasstroms 3 vereinzelt und verwirbelt werden. Hierbei wird der Gasstrom 3 erzeugt, indem Luft über einen Gaseinlass 4 an der Unterseite der Kammer 1 in den Kammerinnenraum eingelassen wird. Die Kammer 1 verfügt ebenfalls über nicht dargestellte Mittel, mit denen der durch das eingelassene Gas in der Kammer 1 entstehende Überdruck ausgeglichen wird.
Ein weiterer Bestandteil der Vorrichtung ist eine Elektronenquelle 5, welche Elektronenenergie über ein Elektronenaustrittsfenster 6 in die Kammer 1 abgibt. Durch das Verwirbeln der Gewürzpartikel 2 in der Kammer 1 werden die Partikel 2 mehrfach durch den Wirkbereich der Elektronenquelle 5 geführt, wodurch sichergestellt wird, dass im statistischen Mittel die gesamte Oberfläche eines Partikels 2 mit Elektronenenergie beaufschlagt wird, was wiederum zur Folge hat, dass sich an der Oberfläche oder einer Randschicht der Partikel 2 befindende Schadorganismen durch die einwirkende Elektronenenergie abgetötet werden.
Das allseitige Beaufschlagen der Partikel 2 mit Elektronenenergie wird auch durch einen Reflektor 7 unterstützt, der auf der dem Elektronenaustrittsfenster 6 gegenüberliegenden Seite der Kammer 1 angeordnet ist und die bis zum Reflektor 7 vordringende Elektronenenergie reflektiert.
Über die Leistung der Elektronenquelle 5 und die Zeitspanne, innerhalb der die Partikel in der Kammer 1 verwirbelt werden, ist die Energiedosis einstellbar, die auf ein Partikel 2 einwirkt.

Claims

Vorrichtung zum Abtöten von Schadorganismen an der Oberfläche und/oder in einer Randschicht von rieselfähigen pflanzlichen Produkten, umfassend eine Kammer mit einem Gasstrom zum Vereinzeln und Verwirbeln der pflanzlichen Produkte innerhalb der Kammer; wobei der Gasstrom derart ausgerichtet ist, dass dessen Wirkung zumindest teilweise der Schwerkraft entgegengerichtet ist; mindestens eine Quelle, mittels der UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie aussendbar ist, wobei die Quelle derart angeordnet ist, dass alle Oberflächenbereiche der pflanzlichen Produkte während des Vereinzelns und Verwirbelns in der Kammer mindestens einmal mit UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie beaufschlagbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Energie zumindest einen Wellenlängenanteil von ≤ 230 nm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle innerhalb der Kammer angeordnet ist oder in einer Kammerwand integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammer ein Gas zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ein Schutzgas, ein Inertgas, Luft oder ein Reaktionsprodukt unerwünschter chemischer Reaktionen wie z. B. Kohlenstoffdioxid ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung, mittels der das Gas vor dem Kammereintritt sterilisierbar oder zumindest keimreduzierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine zweite Einrichtung, mittels der das Gas temperierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer mindestens einen Reflektor zum Reflektieren der von der Quelle ausgesendeten Energie umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammer Wasser zuführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch erste Mittel, mit denen die pflanzlichen Produkte im Chargenbetrieb bearbeitbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch zweite Mittel, mit denen die pflanzlichen Produkte im kontinuierlichen Betrieb bearbeitbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kammer mindestens ein Elektronenauffänger installiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor als Elektronenauffänger ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle beweglich ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kammerinnenwände mit UV-Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie beaufschlagbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsverhalten des Gasstromes innerhalb der Kammer einstellbar ist.