DE68916331T2 - Verfahren zur Behandlung von flüssigem Ei und Eiweiss mit Mikrowellen-Energie, um die Haltbarkeit der gefrorenen Produkte zu verlängern. - Google Patents
Verfahren zur Behandlung von flüssigem Ei und Eiweiss mit Mikrowellen-Energie, um die Haltbarkeit der gefrorenen Produkte zu verlängern.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft die Lebensmittelverarbeitung, insbesondere die Behandlung von Flüssigei zum Verlängern seiner Haltbarkeit bei Kühllagerung.
- Angesichts der engen Beziehung zwischen einer hohen Cholesterinaufnahme und dem Serumcholesterinspiegel beim Menschen (ein Faktor der Herzkranzgefäßerkrankung), wird das Herabsetzen des Verbrauchs an Eiern, die vielleicht für sich allein die größte Quelle von Lebensmittelcholesterin sind, allgemein als dietätische Maßnahme zum Vermeiden dieser Krankheit angesehen. Daher werden im Handel erhältliche Eiersatzstoffe mit wenig oder ohne Cholesterin immer beliebter. Diese Produkte werden im allgemeinen aus Eiklar mit oder ohne Eigelb hergestellt. Um ihre Schmackhaftigkeit und Stabilität zu verbessern, werden im allgemeinen Aromastoffe, färbende Stoffe, Emulgatoren, Verdickungsmittel und andere Modifikatoren zugesetzt. Derartige Produkte ohne das Eigelb werden im gefrorenen oder gekühlten Zustand verkauft.
- Bei gekühlten, aber nicht gefrorenen Produkten kann Flüssigei den üblichen Pasteurisier- oder Ultrapasteurisierverfahren unterworfen werden, um seine Haltbarkeit bei Kühllagerung zu erhöhen. Eine typische Zeit-Temperatur-Kombination zum Pasteurisieren von Eiern ist 3,5 min bei 60ºC. Für Ultrapasteurisierverfahren sind Kombinationen von Temperaturen im Bereich von 63,9ºC bis maximal 71,7ºC und eine Haltezeit von 2,7 bis 192 Sekunden angegeben worden (Journal of Food Science, Ball et al., Band 52, Nr. 5, 1987, 5. 1212).
- Bestimmte Proteinfraktionen im Ei werden bei Temperaturen zwischen 57,8 und 62,2ºC wärmedenaturiert. Wenn man jedoch in einem üblichen Wärmetauscher turbulente Strömungsbedingungen schafft, kann Flüssigei bei minimaler Proteindenaturierung bis auf maximal 71,7ºC erhitzt werden. Dies ist die theoretische Grundlage für die Technologie der Ultrapasteurisation von Eiern.
- Bei Eiklar, das die proteinreiche Komponente von Vogeleiern ist und für die Wärmedenaturierung sehr anfällig ist, darf die Ultrapasteurisierung nur bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden als bei Vollei. Wenn dieselbe Pasteurisierungstemperatur von 71,7ºC erreicht werden woll wie bei Vollei, müssen weitere Substanzen, wie Stärke, Öl, Aluminiumsulfat und Säure, zugesetzt werden.
- Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Behandeln von Eiklar oder Vollei mit Mikrowellenstrahlung und ein dadurch erzeugtes Produkt. Dabei wird als Mikrowellenstrahlung jede elektromagnetische Strahlung bezeichnet, deren Wellenlänge ungefähr in dem Bereich zwischen den Infrarotwellenlängen und den Wellenlängen des Kurzwellenfunks. Wenn man diese Energiequelle zum Erhitzen des flüssigen Eiklarprodukts verwendet, kann das Produkt auf eine Temperatur von 85,0ºC erhitzt werden, ohne daß ein merkliches thermisches Gelieren stattfindet. Das Eiklar und die eiklarhaltigen Produkte bleiben flüssig, wenn sie bei Temperaturen wärmebehandelt werden, die höher sind als die normalerweise als Maximaltemperaturen angesehenen Temperaturen. Das behandelte Eiklarprodukt ist praktisch bakterienfrei und kann während eines längeren Zeitraums kühlgelagert werden, wenn es unter aseptischen Bedingungen abgefüllt und in lagerbeständigen Behältern verpackt worden ist.
- Daher hat die Erfindung die Aufgabe, Flüssigeiprodukte ohne merkliches thermisches Gelieren bei einer Temperatur von 85,0ºC zu behandeln.
- Ferner hat die Erfindung die Aufgabe, derartige Flüssigeiprodukte bei dieser Temperatur zu behandeln, so daß sie praktisch bakterienfrei sind.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines derartigen behandelten Eiprodukts, das während eines längeren Zeitraums kühlgelagert werden kann, wenn es unter aseptischen Bedingungen abgefüllt und in lagerbeständigen Behältern verpackt worden ist.
- Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann durch die nachstehenden allgemeinen Angaben und die nachstehende Beschreibung verständlich gemacht.
- Bei der Verarbeitung durch Ultrapasteurisieren, wie es von Ball et al., oben, beschrieben worden ist, muß in einem kurzen Zeitraum eine einheitliche Fluidtemperatur erzielt werden, damit die Mikroben getötet werden. Daher ist bei einer kontinuierlichen Wärmebehandlung durch Wärmeleitung in einem Rohr die Aufrechterhaltung einer turbulenten Fluidströmung von entscheidender Wichtigkeit. Durch die turbulente Strömung wird ferner das Anbrennen von Material oder ein Ankleben an dem Heizrohr weitgehend vermieden. Durch ein Ankleben werden stets die Behandlungsbedingungen verändert, so daß die Herstellung abgebrochen werden muß.
- In der japanischen Patentanmeldung 56-161019 ist ein Verfahren zum Herstellen von sterilisiertem Flüssigei bei einer Temperatur von 68ºC angegeben. In der japanischen Patentanmeldung 60-291785 ist eine Vorrichtung angegeben, die zum Sterilisieren von thermisch verfestigten Fluiden dienen kann.
- Die in dieser Anmeldung beschriebene und unter Schutz gestellte Erfindung unterscheidet sich von diesen Vorveröffentlichungen dadurch, daß das Flüssigei auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher ist als jene, von der bisher angenommen wurde, daß sie ohne eine Verfestigung von Eiprotein angewendet werden kann.
- Gemäß der Erfindung wird infolge der Beschießung durch die elektromagnetische Strahlung die innere Wärme durch die molekulare Reibung der angeregten Wassermoleküle in der dem Fluid während der Behandlung erzeugt. Infolgedessen wird die Erzeugung der inneren Wärme nicht dadurch bestimmt, daß für die pro Zeiteinheit durch Wärmeleitung von der Wärmequelle auf das ganze Behandlungsgut übertragene Wärmemenge die Wärmeleitfähigkeit des Materials maßgebend ist, sondern durch die dielektrische Eigenschaft des Behandlungsgutes. Daher ist für die Erfindung der Feuchtigkeitsgehalt des der Behandlung unterworfenen Behandlungsgutes von besonderer Bedeutung.
- Von Bedeutung ist ferner die Eindringtiefe der von der Mikrowellenenergiequelle abgegebenen Strahlung, weil dadurch die Wärmemenge und die Wirksamkeit der Erwärmung begrenzt werden und nicht durch den Abstand einer bestimmten Stelle in einem Gut von der Wärmequelle, wie dies bei der Energieübertragung durch Leitung der Fall ist. Das im Rahmen der Erfindung verwendete Heizrohr muß einen solchen Durchmesser haben, daß es das Gut innerhalb der Begrenzung hält, bis zu der die Strahlung wirksam eindringt. Ferner ist zum schnellen Erzielen einer einheitlichen Temperaturverteilung keine turbulente Strömung erforderlich. Beim Erhitzen durch Wärmeleitung muß Energie von Bereichen hoher Temperaturen in Bereiche niedriger Temperaturen wandern, bis schließlich ein Gleichgewicht erzielt wird. Infolgedessen dauert es beim Erhitzen durch Wärmeleitung bis zum Erzielen einer einheitlichen Energieverteilung viel länger als bei der Anwendung von Mikrowellen, weil die Geschwindigkeit der Wärmeverteilung von dem Erzielen einer turbulenten Strömung abhängig ist.
- Durch Mikrowellenenergie werden Mikroorganismen inaktiviert, indem sie thermisch getötet werden. Ferner kann die Mikrowellenenergie eine biologische Schädigung bewirken und die Zellmembran und Stoffwechselfunktionen ändern. Diese Schädigung der lebenden Organismen kann die Letalität erhöhen und während der darauffolgenden Lagerung des Produkts die Erholung der Organismen von erlittenen Schäden beeinträchtigen.
- Beim Festlegen von Parametern für die Anwendung der Erfindung ist es wichtig, daß die Funktionsfähigkeit des Eis so weit wie möglich aufrechterhalten werden muß. Die Funktionsfähigkeit des Fertigprodukts soll möglichst wenig beeinträchtigt werden. Daher muß für das Optimieren der Wärmebehandlung von Eiprodukten die Kinetik der mikrobiellen Letalität und des Denaturierens des Produktproteins bekannt sein.
- Zum Bestimmen der Kinetik wurde ein eiklarhaltiges Gemisch mit Escherichia coli (ATCC #25922) in einer Konzentration von 10&sup6; cfu/ml geimpft und mit Mikrowellen auf verschiedene Produkttemperaturen erhitzt.
- Die so erhalenen Proben wurden zur Bestimmung des überlebens von Bakterien und des wasserlöslichen Proteingehalts getestet. Dann wurde eine Kurve der Arrheniums-Gleichung der Inaktivierungsgeschwindigkeit als Funktion der Temperatur (l/T) gezeichnet. Die Zahl der pro Zeiteinheit getöteten Bakterien nahm schneller zu als das Denaturieren des Proteins.
- Auf Grund der Ergebnisse der Studie wird angenommen, daß der Vorteil, der durch das Töten von Bakterien bei höheren Behandlungstemperaturen erzielte Vorteil den durch die Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Proteins bedingten Nachteil mehr als wettmacht.
- In einer Behandlungsanlage wird mit einer Zwangsverdrängungspumpe ein Flüssigeiklar enthaltendes Gemisch in einer Menge von 26 bis 51 l/h einem Teflonrohr mit einem Innendurchmesser von 3,17 mm zugeführt. Das Gemisch hat folgende Zusammensetzung: Inhaltsstoff Gew.-% Flüssigeiklar Ölgemisch Stärke Wasser Vitamine Aluminiumsulfat Naturaroma Zitronensäure (pH-Einstellung)
- Mit einem Mikrowellengenerator von 2 kW (2450 k MHz) wird das Gemisch in einer in einer abgeschirmten Kammer enthaltenen Rohrschlange auf 85,0ºC erhitzt. Die Verweilzeit des Produkts auf dem gewünschten Temperaturniveau beträgt etwa 0,02 Sekunde. Sofort nach dem Austritt aus dem Erhitzungsteil wird das erhitzte Produkt in einem Wärmetauscher schnell auf oder unter etwa 10,0ºC abgeschreckt und dann aseptisch in sterile Behälter abgefüllt.
- Das so erhaltene Fertigprodukt hatte eine nur minimal verminderte Funktionsfähigkeit. Andererseits waren sehr viel mehr Bakterien getötet worden.
- Man kann zwar eine maximale Tötung von Bakterien ohne nennenswerte Denaturierung von Protein erzielen, wenn man das Produkt auf 85,0ºC erhitzt, doch sind befriedigende Ergebnisse auch im Temperaturbereich von 75,0 bis 80,0ºC erzielt worden.
- Vorstehend wurde die Erfindung anhand des Erhitzens von Eiklarprodukten mit Mikrowellen erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung zum Erzielen von wirtschaftlichen und/oder funktionellen Vorteilen auch in Kombination mit anderen Erhitzungsverfahren kombiniert werden kann.
Claims (6)
1. Verfahren zum Behandeln einer
Flüssigeisubstanz, die aus Flüssigeiweiß und Flüssigvollei ausgewählt
ist, nach dem Entfernen aus der Eischale, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flüssigeisubstanz, während sie durch eine
Leitung fließt, kontinuierlich mit Mikrowellenenergie
beaufschlagt wird, daß ihre Temperatur solange über 71,7ºC erhöht
wird, daß es gewährleistet ist, daß die Flüssigeisubstanz
praktisch bakterienfrei ist, ohne daß dabei die
Proteinfunktionalität der Flüssigeisubstanz nennenswert herabgesetzt
wird, so daß die Haltbarkeit der Flüssigeisubstanz erhöht
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flüssigeisubstanz solange mit
Mirkowellenenergie beaufschlagt wird, daß ihre Temperatur auf 85,0ºC
erhöht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flüssigeisubstanz unmittelbar nach
ihrem Erhitzen auf eine Temperatur von -3,9 bis 4,44ºC gekühlt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flüssigeisubstanz solange mit
Mikrowellenenergie beaufschlagt wird, daß ihre Temperatur auf 75,0 bis
80,0ºC erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flüssigeisubstanz unmittelbar nach
ihrem Erhitzen schnell auf 10,0ºC oder darunter abgekühlt und
danach aseptisch in sterile Behälter abgefüllt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der
Leitung nicht größer ist als die Strahlungseindringtiefe der
Quelle der Mikrowellenenergie.
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