Sonstige Haltbarmachungsverfahren Flashcards

1
Q

Probleme bei der Anwendung von UV C-Strahlung

A
  • geringe Eindringtiefe
  • bakterizide Wirkung ist abhängig von der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur
  • Sterilisation durch UV-Bestrahlung aufgrund von Schatteneffekten nicht möglich
  • nachteilige Beeinflussung des Lebensmittels
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2
Q

Vorgänge beim langsamen Gefrieren (0,1 – 0,5 cm/h) von zellulären Lebensmitteln

A
  • Bildung von Eiskristallen im extrazellulären Raum, da hier die Konzentration an gelösten Stoffen und somit die Gefrierpunktserniedrigung am niedrigsten ist
  • Aufkonzentrieren der Lösung im extrazellulären Raum
  • Diffusion von Wasser aus der Zelle in den extrazellulären Raum
  • Schrumpfung der Zelle, Gefahr des Platzens der Zelle bei Wiederaufnahme von Wasser
  • Bildung großer Eiskristalle im extrazellulären Raum, die die Zellmembranen mechanisch beschädigen
  • hohe Saftverluste beim Auftauen
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3
Q

Atmungsgeschwindigkeit von Obst und Gemüsearten in Abhängigkeit von der Temperatur

A

Auch der Abbau von Zellsubstanz durch
Atmung wird durch niedrige Temperaturen minimiert!

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4
Q

Einfluss des Sauerstoffgehaltes auf Verderbsreaktionen

A

Der Sauerstoffgehalt hat Einfluss auf:

  • die Atmung von lebender pflanzlicher Zellsubstanz
  • den Ablauf oxidativer Reaktionen
  • das Mikroorganismenwachstum und die Toxinbildung
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5
Q

Vorteile von Vakuumverpackungen

A
  • Der Verbraucher kann defekte Packungen erkennen
  • Einfache Dichtigkeitskontrolle
  • Manipulierte Verpackungen können leicht erkannt werden
  • Einfacheres Handling der Verpackungen durch kompakte Verpackung
  • Fixieren des Füllguts in der Packung und somit Vermeidung von Abrieb
  • Fixieren der Verpackungsfolien und somit Vermeidung von Schwingungsbrüchen
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6
Q

Gründe für die Einschränkung der Enzymwirkung bei Gefrierlagerung

A
  • Die Absenkung der Temperatur hat eine verminderte Reaktionsgeschwindigkeit zur Folge.
  • Die Absenkung der Temperatur hat eine Absenkung des aw-Wertes zur Folge.
  • Die Mobilität der Enzyme in gefrorenen Gütern ist behindert.
  • Die Aufkonzentrierung der Restlösung beim Einfrieren kann zu Enzymdenaturierung führen
  • Das Blanchieren von pflanzlichen Gütern zur Inaktivierung der qualitätsbestimmenden Enzyme ist unbedingt erforderlich.
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7
Q

Einflussfaktoren für die Gefriergeschwindigkeit

A
  • spezifische Wärmekapazität des Lebensmittels / Wärmeleitfähigkeit des Lebensmittels
  • Größe und Form des Lebensmittels
  • Temperaturgefälle
  • Gefrierverfahren und somit Größe des Wärmeübergangskoeffizienten
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8
Q

Folgen Unter- und Überschreitung Kritischer Wassergehalt

A

Überschreitung → Wertminderung möglich (z.B. Schimmel)

Unterschreitung → Austrocknungsschäden (z.B. Rissbildung)

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9
Q

Eutektikum

A
  • Am Eutektischen Punkt kristallisieren z.B. Salz und Wasser in Form eines homogenen Gemischs, dem Eutektikum.
  • Das Mischungsverhältnis ist dabei für jedes eutektische Gemisch exakt vorgegeben. Bei Wasser und Salmiak beträgt es z.B. 100 : 23,9, bei Wasser und Kochsalz 100 : 30,9. Dieses Verhältnis stellt sich entweder durch das Ausfrieren von Wasser oder das Ausfallen von Feststoff aus der Lösung ein.
  • Eutektische Gemische kommen u.a. bei Metalllegierungen, gefrorenen Salzlösungen,
    Fettsäure- und Fettgemischen vor.
    Die Bezeichnung Eutektikum bedeutet leicht schmelzbar, denn eutektische Gemische haben immer einen geringeren Schmelzpunkt als die verwendeten Reinstoffe.
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10
Q

Vor- und Nachteile der Gefriertrocknung

A

Vorteile:

  • Keine Schädigung durch Maillard-Reaktion
  • Farbe, Vitamine bleiben weitgehend erhalten
  • Poren und Kapillaren bleiben im Trocknungsgut weitgehend erhalten und somit auch das Quellvermögen

Nachteile:

  • Hohe Energiekosten
  • Hohe Oxidationsanfälligkeit
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11
Q

Ausgefrorener Wasseranteil in Abhängigkeit von der Temperatur

A

Nur ein Teil des in Lebensmitteln enthaltenen Wassers kann ausfrieren. Das restliche Wasser erstarrt in Form eines Eutektikums z.B. Salzlösungen oder in amorpher Form z.B. Zuckerlösungen.

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12
Q

Aromaveränderungen durch Hochdruckbehandlung

A

Erdbeeren: Aromaverstärkung, Texturerweichung Orangen- und Grapefruitsaft: Aromaveränderung Zwiebel: Off-flavour
Champignons: Strukturveränderungen Broccoli, Blumenkohl: Weitgehend unverändert

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13
Q

Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtsfeuchte, bzw. aw-Wert und der Temperatur von Fleisch

A

Der aw-Wert sinkt mit fallender Temperatur

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14
Q

Einfluss Gefrierlagertemperatur / Einfiergeschwindigkeit auf die Qualität des Lebensmittels

A

Man geht heute davon aus, dass in der Regel die Gefrierlagertemperatur die größere Bedeutung für die Qualität tiefgefrorener Lebensmittel hat als die Einfriergeschwindigkeit.

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15
Q

Zweistufige Gefrierkonzentrierung

A

Die Gefrierkonzentrierung beruht darauf, dass sich beim Gefrieren reine Eiskristalle bilden und die Restlösung somit aufkonzentriert wird.

Beispiel Eiswein:

Für den Eiswein werden die Trauben in den frühen Morgenstunden von sehr frostigen Nächten gepflückt und anschließend sofort gekeltert. Ein Teil des Wassers ist in den Trauben gefroren und wird mit dem Trester abgetrennt. Der ausgepresste Most hat daher einen besonders hohen Öchslegehalt.

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16
Q

Fermentierte Produkte tierischer Herkunft

A
  • Frischkäse (Speisequark)
  • Weichkäse (Camenbert)
  • Schnittkäse (Edelpilzkäse, Tilsiter)
  • Sauermilchkäse (Harzer)
  • Sauerrahmbutter
  • Joghurt
  • Rohschinken
  • Rohwurst
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17
Q

Sintern

A
  • Die Temperatur bei der Gefrierlagerung ist niemals konstant sondern unterliegt auch bei einem geschlossenen Gefrierraum einem Temperaturzyklus.
  • Steigt die Temperatur bei der Gefrierlagerung an, schmilzt die Oberfläche der Kristalle.
  • Fällt die Temperatur wieder, friert das Wasser wieder aus.
  • Durch diesen Prozess können benachbarte Kristalle mit einander verbunden werden.
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18
Q

Strahlenarten

A

Elektromagnetische Wellen:

  • UV-Licht
  • Röntgenstrahlen
  • Gamma-Strahlen

Teilchenstrahlung:

  • Elektronenstrahlen
  • (Neutronenstrahlen nur zu Mess- und Kontrollzwecken)

In Deutschland ist nach der Lebensmittelbestrahlungs-Verordnung die Bestrahlung von Trinkwasser, der Oberfläche von Obst- und Gemüseerzeugnissen und Hartkäse bei der Lagerung mit UV-Strahlen zugelassen.

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19
Q

Trocknungsgeschwindigkeit eines hygroskopischen Gutes

A

Die Trocknungsgeschwindigkeit ist am Anfang maximal und geht dann zurück, da:

  • das Wasser zunehmend über größere Wegstrecken transportiert wird
  • zunehmend stärker gebundenes Wasser entfernt wird
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20
Q

Ostwaldsche Kristallreifung

A
  • Die Temperatur bei der Gefrierlagerung ist niemals konstant sondern unterliegt auch bei einem geschlossenen Gefrierraum einem Temperaturzyklus.
  • Steigt die Temperatur bei der Gefrierlagerung an, schmelzen bevorzugt die kleinen Kristalle, da sie den niedrigeren Schmelzpunkt haben.
  • Fällt die Temperatur wieder, friert das Wasser bevorzugt an den größeren Eiskristallen aus, da diese den höheren Schmelz- und somit auch Gefrierpunkt haben.
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21
Q

Ester der p-Hydroxybenzoesäure/

PHB-Ester/Paraben

A

Wirkung gegen Mikroorganismen:

  • Enzyminaktivierung
  • Absenkung des intrazellulären pH-Wertes
  • gute Wirkung gegen Hefen und Schimmelpilze

Anwendungsgebiete:

  • Obst und Gemüseprodukte

Sonstige Eigenschaften:

  • geschmacklich wahrnehmbar (Phenolgeschmack)
  • in Konzentrationen > 0,1 % lokal anästhetische Wirkung
  • langkettige Ester haben eine größere mikrobizide Wirkung
  • langkettige Ester haben eine geringere Löslichkeit

Hemmung von Mikroorganismen durch PHB-Ester verschiedener Kettenlänge

  • PHB-Ester höherer Kettenlänge sind unpolarer und können daher leichter in die Mikroorganismenzellen eindringen und haben somit die stärkere mikrobizide Wirkung.
  • Es werden dennoch bevorzugt kürzerkettige PHB-Ester eingesetzt, da diese besser löslich sind.
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22
Q

Gefrierprozess beim langsamen Gefrieren

A
  • Das im Lebensmittel enthaltene Wasser beginnt ab einer bestimmten Temperatur, der Gefrieranfangstemperatur auszukristallisieren. Diese Temperatur liegt unter 0°C.
  • Hierbei besteht jeder gebildete Eiskristall ausschließlich aus Wasser.
  • Die in der Restlösung enthaltenen Substanzen werden in der Folge aufkonzentriert, der Gefrierpunkt der Restlösung sinkt weiter ab.
  • Nicht immer wenn eine Lösung eine Temperatur unterhalb der Gefrieranfangstemperatur aufweist, kommt es auch sofort zur Eisbildung. Je nach Lebensmittel können Unterkühlungen auftreten.
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23
Q

Kristalline und amorphe Strukturen

A
  • Kristalle weisen eine streng regelmäßige Struktur auf.
  • Amorphe Stoffe weisen eine ungeordnete Struktur auf. Das Wort amorph stammt aus dem Griechischen und bedeutet gestaltlos. Wasser erstarrt bei -134 °C und 1 bar amorph.
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24
Q

Verminderung des Sauerstoffeinflusses durch Abfüll- und Verpackungstechnik

A

Entgasen der Lebensmittel vor der Verpackung

  • Vorlagerung in Inertgas z.B. Milchpulver, Knabberartikel
  • Strippen von Flüssigkeiten mit Inertgas
  • Entgasen von Flüssigkeiten durch Evakuieren
  • Enzymatischer Sauerstoffabbau in Fruchtsäften durch die Enzyme Glukoseoxidase/Katalase vor der Pasteurisation

Sauerstoffarme Verpackung

Kohlendioxid:

  • verdrängt Sauerstoff
  • hemmt in ausreichender Konzentration das Wachstum der meisten Mikroorganismen aufgrund der Kohlensäurebildung
  • hemmt in ausreichender Konzentration die Entwicklung von Insekten und tötet sie in höherer Konzentration ab
  • verlangsamt in ausreichender Konzentration die Atmung von lebender pflanzlicher Zellsubstanz

Stickstoff:

  • die antimikrobielle Wirkung des Stickstoffs beruht ausschließlich darauf, dass er Sauerstoff verdrängt.
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25
Herstellung von Essiggemüse
* Aufgießen der Rohware mit (heißem) ca. 2,5 %-igen Essig * Pasteurisation
26
Kristallisation (Voraussetzungen+Arten)
Kristallisation setzt sowohl Stoff- als auch Wärmetransport voraus. Kristallisation aus einer Schmelze (Ausfrieren) Beispiele: Gefrieren, Retrogradation Kristallisation aus einer Lösung (Aussalzen) Beispiele: Zuckerkristallisation, Salzkristallisation
27
Worauf sollte beim Auftauen von Lebensmitteln geachtet werden?
- Aus mikrobiologischen Gründen, aber auch um enzymatischen Verderb vorzubeugen, sollte die Zeit, bei der das aufgetaute Gut über 0°C bis zur Zubereitung oder zum Verzehr verbleibt, möglichst kurz gehalten werden. - Dies erreicht man, in dem man Gemüse oder dünne Streifen Fleisch oder Fisch noch gefroren gart.
28
Wirkung Gefrierbeutel
* Bei einem in einer wasserdampfundurchlässigen Folie verpackten Lebensmittel bildet sich nur ein Gleichgewicht zwischen dem Lebensmittel und dem Gasraum in der Verpackung aus. * Es sublimiert weniger Wasser und es entsteht somit weniger Gefrierbrand
29
Vorbeugung vor Gefrierbrand
* Geringe Temperaturschwankungen * Niedrige Temperaturen * Eng anliegende, wasserdampfundurchlässige Verpackung * Glasieren der Lebensmittel mit Wasser
30
Folgen von Temperaturschwankungen bei Gefrierlagerung
* Ostwaldsche Kristallreifung * Sintern * Gefrierbrand
31
Ablauf der Puff-Trocknung
* Vortrocknen auf 20 – 30 % Wassergehalt * Erzeugen eines Überdrucks von 2-4 bar durch überhitzten Dampf * Schlagartige Entspannung auf Normaldruck * Dadurch bedingt Absenkung des Siedepunktes * Schlagartiges Verdampfen von Wasser * Auflockerung der Gewebestruktur * Durch den Entzug von Verdampfungswärme schlagartige Abkühlung und somit Stabilisierung der aufgelockerten Gewebestruktur * Nachtrocknung _Vorteile:_ * Auflockerung des Gewebes ohne Gewebezerstörung * Verkürzung der Rekonstitutionszeit auf 1/4
32
Einfluss des Rührens auf die Kristallkeimbildung
* Rühren fördert die Kristallkeimbildung, da es den Stofftransport erleichtert. * Rühren führt zu Sekundärkeimbildung, da es einerseits - das Abbrechen oder Abreiben kleiner Teilstücke von Kristallen und andererseits * das Zerbrechen von Kristallen durch Stoßwirkung fördert. * Rühren führt daher zu mehr und auch kleineren Kristallen.
33
Vorgänge beim schnellen Gefrieren (0,5 - 5 cm/h) von zellulären Lebensmitteln
* Bildung von vielen kleinen Eiskristallen im extra- und im intrazellulären Raum * Aufkonzentrieren der Restlösung im intra- und extrazellulären Raum bis zum Erreichen des Eutektikums
34
Kombinationen von Konservierungsstoffen und anderen Haltbarmachungsverfahren
Synergien treten auf bei der Kombination von Konservierungsstoffen mit * Hitzebehandlungen * Kältebehandlungen * Bestrahlungen * pH-Wert-Absenkungen (Dissoziation des Konservierungsstoffs) * Absenkung des aw-Werts
35
Vorgänge bei dem Kristallwachstum
* Diffusion der Moleküle oder Ionen aus der Lösung oder Schmelze an die Oberfläche des Kristalls * Entfernung anderer Teilchen von der Oberfläche des Kristalls * Räumlich Orientierung * Anlagerung ⇒ Stofftransport * Entfernung der Kristallisationswärme ⇒ Wärmetransport
36
Einflussgrößen für die Oxidation von Lebensmitteln
_Neben der Zusammensetzung des Lebensmittels sind dies:_ * Wassergehalt und Wasseraktivität * Menge des verfügbaren Sauerstoffs * Partialdruck des Sauerstoffs im Gasraum * Löslichkeit des Sauerstoffs im Lebensmittel * Diffusion des gelösten Sauerstoffs * Temperatur * Oxidations-hemmende Stoffe (→ Antioxidatien, Radikalfänger) * Oxidations-fördernde Stoffe * Lichteinwirkung
37
Reduktion von Mikroorganismen und Parasiten bei Gefrierlagerung (%)
- Mikroorganismen in Fleisch und Gemüse 30-70% - Mikroorganismen in Obst 90-95% - Parasiten (Trichinen, Finnen etc.) in Fleisch 100% Faustregel: Keimreduktion um 5 % je Monat Gefrierlagerung
38
Einflussparameter auf die Keimreduzierung
* Druck * Haltezeit * Temperatur * Keim * Lebensmittelmatrix
39
Verteilungskoeffizient K
- Nur der Anteil des Konservierungsmittels in der wässrigen Phase ist konservierend wirksam. - Über den Verteilungskoeffizienten kann berechnet werden, welcher Anteil des Konservierungsmittels in der wässrigen Phase und welcher in der Fettphase des Lebensmittels vorliegt. Verteilungskoeffizient = _Konzentration in Flüssigkeit 1_ = const. Konzentration in Flüssigkeit 2 Verteilungskoeffizient = _Konzentration in Speiseöl_ Konzentration in Wasser
40
Wirkung von Saccharose auf das Lebensmittel
- Die Wirkung von Saccharose beruht ausschließlich auf der Absenkung des aw-Wertes. - Saccharose dient in geringen Konzentrationen als Nährstoff für Mikroorganismen. - Saccharose kann die Hitzetoleranz von Schimmelpilzen erhöhen.
41
Kaltlagerkrankheiten von Obst und Gemüse und wie komen sie zustande?
Bei zu kalter Lagerung können durch anormale Veränderungen des Stoffwechsels z.T. reversible Kaltlagerkrankheiten entstehen. Diese äußern sich durch * Schalenfleckigkeit (z.B. Banane, Papaya, Grapefruit) * Fruchtfleischbräune (braune Flecken bei Ananas) * Konsistenzveränderungen (z.B. Wolligkeit der Pfirsiche) * Veränderungen der Wasserbindung (Gurken) * Verlust der Reifungsfähigkeit (Birnen) * Süßwerden (Kartoffeln, reversibel)
42
Einzelschritte der Gefriertrocknung
1. Einfrieren 2. Sublimation (Primärtrocknung – 1. Trocknungsabschnitt) 3. Erwärmen zur Entfernung stärker gebundenen Wassers (Sekundärtrocknung – 2. und 3. Trocknungsabschnitt)
43
Verderb von Obst und Gemüse durch Atmung
* Obst und Gemüse sind lebende Güter, d.h. sie atmen. * Bei der Atmung entsteht Wärme, Wasser und Kohlendioxid. C6H12O6 + O2 → 6CO2 + 6H2O + 161 kJ * Obst und Gemüse mit einer hohen Atmungsgeschwindigkeit weisen üblicherweise eine kurze Haltbarkeit auf. * Man unterscheidet klimakterische und nicht klimakterische Obst- und Gemüsearten. * Nicht klimakterisches Obst sollte essreif geerntet werden. * Klimakterische Früchte erreichen ihre beste Qualität ca. z.Z. des Klimakteriums, an das Klimakterium schließt sich der Alterungsabbau an. * Im Anschluss an eine Kaltlagerung müssen klimakterische Früchte bei Temperaturen um 20°C nachgereift werden, evt. ist eine Ethylengabe erforderlich.
44
Abtötung/Inaktivierung von Mikroorganismen und Enzyme bei unterschiedlichen Trocknungsverfahren
- _Walzentrocknung:_ weitgehende Abtötung der Mikroorganismen und Inaktivierung der Enzyme - _Sprühtrocknung:_ teilweise Abtötung der Mikroorganismen und Inaktivierung der Enzyme - _Gefriertrocknung:_ geringfügige Abtötung der Mikroorganismen (Nutzung bei der Herstellung von Starterkulturen) und Inaktivierung der Enzyme (Blanchieren erforderlich)
45
Absenkung des pH-Wertes (wodurch?)
Säurezugabe Fermentation * Starterkulturen (Produktveränderung) * Schutzkulturen (keine Produktveränderung)
46
Beispiele für Sauerstoffabsorber
* Glucoseoxidase / Katalase * Oxidation von reduziertem Eisen zu Rost * Oxidation von Wasserstoff durch einen Palladium-Katalysator
47
Wirkung von Alkohol auf das Lebensmittel / Einfluss der Konzentration
Die Wirkung gegen Mikroorganismen beruht: * bei hohen Konzentrationen \> 50 % auf Proteindenaturierung (Desinfektionsmittel) * bei niedrigeren Konzentrationen auf der Absenkung des aw-Wertes _Anwendungsgebiete:_ - Getränke, Obsterzeugnisse, Backwaren
48
Einfluss des pH-Wertes auf konservierend wirkende Säuren
- Bei niedrigen pH-Werten liegt die Wirkungsschwelle konservierend wirkende Säuren bei niedrigeren Konzentrationen. - Dies ist dadurch zu erklären, da diese schwachen Säuren bei niedrigen pH-Werten undissoziiert vorliegen. - Nur die undissoziierte Form der Säure ist in der Lage den unpolaren Teil der Zellmembranen zu passieren und so in die Mikroorganismenzelle einzudringen.
49
Abgrenzung Konservierungsstoffe / Desinfektionsmittel
_Konservierungsstoffe_ Langsame Keimabtötung, Wirkung in der Regel lang andauernd _Desinfektionsmittel_ Sehr schnelle Keimabtötung, Wirkung in der Regel nicht andauernd
50
Unterschied Sprüh- und Walzenmilchpulver
Sprüh- und Walzenmilchpulver unterscheiden sich im Geschmack und der Struktur. Der Gehalt an freiem Fett ist bei Walzenmilchpulver wesentlich größer.
51
Sorbinsäure | (Hexa-2,4-diensäure)
Wirkung gegen Mikroorganismen: * Enzyminaktivierung * teilweise Zerstörung der Zellmembranen * gute Wirkung gegen Hefen und Schimmelpilze Sonstige Eigenschaften: * (Relativ) geschmacksneutral Zugelassen sind Sorbinsäure selbst aber auch die besser wasserlöslichen Salze Kalium- und Calciumsorbat. Die zugelassene Menge Sorbinsäure bezieht sich dabei immer auf die reine Säure. Natriumsorbat ist oxidationsempfindlich und wird daher nicht verwendet. _Anwendungsgebiete:_ * Fettprodukte (günstiger Verteilungskoeffizient) * Milcherzeugnisse (Käseherstellung) * Fleischwaren (Oberflächenbehandlung) * Fischerzeugnisse * Obst- und Gemüseprodukte, * Getränke (Obstsaft, Wein mit Restzuckergehalt) * Backwaren (Kreideschimmel) * Süßwaren
52
Sauerkrautherstellung – Gärphasen
Milchsäurebakterien • sind Anaerobier, d.h. sie wachen ohne Sauerstoff • homofermentativ: ausschließliche Bildung von Milchsäure • heterofermentativ: neben Milchsäure werden auch Essigsäure, Ethanol, CO2 usw. gebildet _Phase 1:_ Aerobe Mischflora zur Veratmung des Restsauerstoffs (2-3 Tage) _Phase 2:_ Heterofermentative Milchsäurebakterien → bis 1% Säure (3-6 Tage) _Phase 3:_ Homofermentative Milchsäurebakterien → bis 1,5-2% Säure (bis zu 3 Wochen) **Unterbrechung der Gärung durch Blanchieren bzw. Abfüllen und Pasteurisieren → Milchsäure Produkte** _Phase 4:_ Säuretolerante heterofermentative Milchsäurebakterien →2-2,5% Säure Bei der Vergärung von Weißkohl zu Sauerkraut Veränderung einiger charakteristischer Inhaltsstoffe
53
Wie kommt es zur Entstehung von Gefrierbrand?
Bei steigenden Temperaturen kommt es zu einem Abfall der Luftfeuchtigkeit und dadurch bedingt zur Sublimation von Wasser aus dem Lebensmittel. Sinkt die Temperatur wieder erreicht die Luft ihren Taupunkt. Folge ist die Kondensation von Wasser. Da die Innenseite der Verpackung kälter ist als die Produktoberfläche, kondensiert das Wasser vornehmlich an der Innenseite der Verpackung. * Durch die Temperatur- zunahme sinkt die relative Luftfeuchtigkeit * Der aw-Wert des Lebensmittels ist höher als die relative Luftfeuchtigkeit * Wasser sublimiert in den Gefrierraum bzw. in die Verpackung * Durch die Temperaturabnahme steigt die relative Luftfeuchtigkeit * Der Taupunkt wird überschritten * Wasser kondensiert bevorzugt an den kältesten Oberflächen z.B. an der Gefrierraumwand oder der Innenseite der Verpackung
54
Wirkung von Kochsalz auf das LM
- Die Wirkung von Kochsalz beruht größtenteils auf der Absenkung des aw-Wertes. - Clostridien wachsen aber in Gegenwart von Kochsalz nur bis zu einem aw-Wert von 0,96, in Gegenwart von Glycerin jedoch bis zu einem aw-Wert von 0,93. - Bereits ab 2 % verstärkt Kochsalz die Wirkung von Konservierungsstoffen. - Kochsalz kann die Hitzetoleranz von Bakterien und Schimmelpilzen erhöhen, weil es Wasser bindet.
55
Kälte- und Rigorkontraktion von Fleisch (Ursachen + Folgen)
Auch bei Fleisch kommt es bei zu warmer oder zu kalter Lagerung direkt nach der Schlachtung zu Stoffwechsel- entgleisungen und daher zu starken Muskelverkürzungen, was widerum eine hohe Zähigkeit zur Folge hat.
56
Lebensmittel, die durch Säurezugabe hergestellt werden
Essiggemüse wie * Gurken * Rote Rüben * Perl- und Silberzwiebeln * Paprika * Blumenkohl * Pilze * „Mixed Pickles“
57
Wichtige Verderbsreaktionen bei Kaltlagerung
* Mikrobiologischer Verderb überwiegend durch psychrotrophe und psychrophile Keime * Enzymatisch katalysierte Verderbsreaktionen * Eintrocknen * Bei Obst und Gemüse biologischer Abbau durch Atmung * Kaltlagerkrankheiten bei Fleisch, Fisch, Obst und Gemüse bei unsachgemäßer Kaltlagerung Obst und Gemüse sollten so kalt wie möglich und bei hoher Luftfeuchtigkeit gelagert werden um Veluste des Wasserdampfpartialdruckes gering zu halten
58
Einfluss der Eiskristallgröße auf die Qualität des gefriergetrockneten Produktes
- Für die Gefriertrocknung sind Produkte mit einer mittleren Eiskristallgröße zu bevorzugen. - Bei großen Eiskristallen wird das Produkt durch den Gefrierprozess zu stark geschädigt. - Bei kleinen Eiskristallen nimmt die Trocknungs- und Wasseraufnahmegeschwindigkeit aufgrund der rissarmen Oberfläche und der sich bildenden kleinen Poren deutlich ab.
59
Gründe für die Einschränkung des Mikro- organismenwachstums bei Gefrierlagerung
- Die Absenkung der Temperatur hat eine verminderte Teilungsgeschwindigkeit zur Folge. - Die Absenkung der Temperatur hat eine Absenkung des aw-Wertes zur Folge. - Die Mobilität der Mikroorganismen in gefrorenen Gütern ist behindert. - Die Aufkonzentrierung der Restlösung beim Einfrieren kann zu Enzymdenaturierung führen.
60
Vorgänge beim sehr schnellen Gefrieren (\> 5 cm/h) von zellulären Lebensmitteln
* Bei dem sehr schnellem (z.B. mit Flüssigstickstoff) von dicken Stücken besteht die Gefahr von Zerreißungen * Durch das sehr schnelle Gefrieren wird die Temperatur so schnell abgesenkt, dass Kristallisation nicht stattfinden kann. Die Lösung erstarrt in amorpher Form.
61
Funktionsweise der Gefriertrocknung
- Abkühlen des Kondensator in der Gefriertrocknungsanlage auf Arbeitstemperatur ( - Reduzieren des Drucks in der Anlage auf das Arbeitsvakuum ( - Das Eis im Lebensmittel beginnt zu sublimieren, es entsteht Wasserdampf. - Durch die Sublimation wird dem Lebensmittel Wärme entzogen, die Stellfläche muss daher beheizt werden, um diesem Abkühlvorgang entgegen zu wirken. - Der bei der Sublimation entstehende Dampf konsensiert an der kalten Oberfläche des Eiskondensators und friert dort aus. - Nur Eis kann sublimieren, nicht ausgefrorenes z.B. amorph vorliegendes Wasser kann daher nicht durch Gefriertrocknung entfernt werden. - Da nicht alles Wasser im Produkt ausgefroren ist, schließt sich an die Gefriertrocknung ein zweiter Trocknungsabschnitt bei erhöhten Temperaturen an.
62
Hemmung durch organische Säuren (pH-Wert)
Die undissoziierten Säuren durchdringen die Zellmembran und dissoziieren erst im Cytoplasma und senken den intrazellulären pH-Wert ab. Hierdurch wird der optimale pH-Wert für den Stoffwechsel unterschritten und somit der Stoffwechsel gehemmt.
63
Welche Lebensmittel sollten kalt gelagert werden?
Kalt gelagert werden * Lebensmittel, bei denen die psychrotrophen und psychrophilen Keime durch Pasteurisation abgetötet wurden * leicht verderbliche Lebensmittel wie z.B. Fleisch, Fisch und Eier * Obst und Gemüse
64
Kombinationen von Konservierungsstoffen (Ziele)
Ziel von Konservierungsstoff-Kombinationen: * Verbreiterung des Wirkungsspektrums z. B. Kombination der vorwiegend gegen Hefen und Schimmelpilze wirksamen Mittel mit antibakteriellen Wirkstoffen * Verstärkung der antimikrobiellen Wirkung * Verringerung der Konzentration der Einzelstoffe
65
Trocknungsarten (Einteilung)
_Einteilung nach der Wärmeübertragung:_ - *Konvektionstrocknung* z. B. Umluft-, Wirbelschicht- oder Zerstäubungstrocknung - *Kontakt- oder Konduktionstrocknung* z. B. Walzentrocknung - *Strahlungstrocknung* z. B. Infrarot- oder Mikrowellentrocknung _Besonderheiten:_ * Vakuumtrocknung * Pufftrocknung * Gefriertrocknung
66
Texturveränderungen von Lebensmitteln beim Einfrieren und bei der Gefrierlagerung
* Es treten mechanische Beschädigungen der Zellmembranen durch die Eiskristalle auf (insbesondere beim langsamen Gefrieren). * Aufgrund der niedrigeren Dichte von Eis kommt es zu einer Ausdehnung und somit zu lokalen Spannungen und zur mechanischen Beschädigungen. * Der aufkonzentrierte Zellsaft (pH-Wert-Verschiebung, Salzgehalt) kann Proteine und andere empfindliche Inhaltsstoffe denaturieren. * In der Regel friert man daher nur Lebensmittel ein, die auch thermisch zubereitet werden. * Nur ca. 1 % der Zellen überstehen den Gefrierprozess unbeschädigt.
67
Sauerstoffarmes Verpacken
* Heißabfüllung * Evakuieren (Vakuumverpackung) * Schutzgasspülung (Stickstoff, Kohlendioxid, flüssiger Stickstoff) * Kombinationen von Schutzgasspülung und Evakuierung * Bedampfung des Kopfraums von Verpackungen * Entlösung von Kohlendioxid aus dem Füllgut * Verminderung von Kopfraumvolumen (hoher Füllgrad, Durchsiegelung z.B. Tetrapack, eng anliegende Einwickler) * Chemische Absorption von Sauerstoff
68
Nachteile von Vakuumverpackungen
* Zerquetschen von empfindlichen Füllgütern * Zusammenkleben klebriger Güter * Mechanische Gefährdung der Packstoffe durch Durchreiben oder Durchstechen * Aussaften von Fleischerzeugnissen wie Kochschinken und Kochwurst * aufwendigere Herstellung * schlagartiges Eindringen von Sauerstoff beim Öffnen der Packung
69
Definition Konservierungsstoffe
_Konservierungsstoffe im weiteren Sinne_ Anwendung hoher Konzentrationen, Veränderung des Lebensmittels * Wirkung beruht überwiegend auf Absenkung des aw-Werts: Kochsalz, Zucker, Ethanol * Wirkung beruht überwiegend auf einer Absenkung des pH-Wertes: Genusssäuren insbesondere Essigsäure _Konservierungsstoffe im engeren Sinne_ Anwendung geringer Konzentrationen, keine bzw. kaum Veränderung des Lebensmittels
70
Propionsäure | (Propansäure)
_Wirkung gegen Mikroorganismen:_ * Enzyminaktivierung * Absenkung des intrazellulären pH-Wertes * geringe antimikrobielle Wirkung _Anwendungsgebiete:_ * Käseherstellung * Backwaren (Hemmung von Bacillus subtilis, Fadenziehen)
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Konzentrierverfahren
* Verdampfen * Verdunsten * Gefrierkonzentrieren * Membrantrennverfahren
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Anwendung der Gefriertrocknung
* Kaffeepulver * Tee * Mikroorganismen * Fleisch * Gemüse * Obst * (Wertvolle Papiere)
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Vorgänge bei der Kristallkeimbildung
* Anreicherung der Moleküle oder Ionen an einzelnen Stellen der Schmelze oder Lösung * Entfernung anderer Teilchen * Räumlich Orientierung * Zusammenlagerung zu Molekülclustern und Kristallkeimen ⇒ Stofftransport * Entfernung der Kristallisationswärme ⇒ Wärmetransport
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Nitrit (NO2-) / Nitrat (NO3-)
_Wirkung von Nitrit gegen Mikroorganismen:_ * Wirkung nur gegen Bakterien, gute Wirkung gegen Listeria monocytogenes und Clostridium botulinum Nitrat kann durch Bakterien zu Nitrit reduziert werden. _Anwendungsgebiete:_ * Fleischerzeugnisse (Pökelrot) * Fischerzeugnisse * Käseherstellung
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Konservierende Wirkung der Fermentation
* Absenkung des pH-Wertes * Konkurrenz um Nährstoffe * Bildung antimikrobieller Stoffwechselprodukte des primären oder sekundären Stoffwechsel → - Hefen Ethanol, Diacetyl - Lactobacillen H2O2, Diacetyl, Reuterin - Streptokokken Nisin - Schimmelpilze Mykotoxine
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Einteilung der Gefrierverfahren nach dem Kühlmedium
* Luftstromgefrieren * Kontaktplattengefrieren * Tauchgefrieren (Solegefrieren) * Sprühgefrieren mit Flüssiggasen * Vakuumkühlen/-gefrieren
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Benzoesäure
_Wirkung gegen Mikroorganismen:_ * Enzyminaktivierung * Absenkung des intrazellulären pH-Wertes * gute Wirkung gegen Hefen und Schimmelpilze _Anwendungsgebiete:_ * Fettprodukte (Mayonnaise) * Obst- und Gemüseprodukte (Sauergemüse, Obstsäfte) * geschmacklich wahrnehmbar (Phenolgeschmack) Zugelassen sind Benzoesäure selbst aber auch die besser wasserlöslichen Salze Natrium-, Kalium- und Calciumbenzoat. Die zugelassene Menge Benzoesäure bezieht sich dabei immer auf die reine Säure. Löslichkeit Benzoesäure 2,9 g/l bei 25°C Löslichkeit Natriumbenzoat 660 g/l bei 20°C
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Schwefeldioxid
_Wirkung gegen Mikroorganismen:_ * Hemmung enzymkatalysierter Reaktionen, * eher antibakteriell wirksam (Lactobacillen) _Sonstige Wirkungen:_ * Hemmung der enzymatischen und nicht enzymatischen Bräunung, * antioxidative Wirkung _Anwendungsgebiete:_ * Wein, Trockenobst, Malz *
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CA-Lagerung (Controlled Atmosphere)
* Meist angewandt für die Kernobstlagerung, seltener auch für Gemüse und Fleisch * Alterungsprozess wird verlangsamt * Verzögerung der Reifung klimakterischer Früchte durch Kontrolle und Regulierung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, O2 und CO2 **_Bedingungen in CA-Lagern:_** * Niedrige Temperatur (-1 bis 6°C, je nach Frucht und Sorte) → Kälteschäden möglich * Hohe Luftfeuchtigkeit (meist 92%) * Niedriger O2-Gehalt (meist 2-3%) * Erhöhter CO2-Gehalt (2-5%, je nach Frucht und Sorte)
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Konservierungsverfahren, die auf Absenkung des aw-Wertes beruhen
_Zugabe aw-Wert absenkender Stoffe:_ * Zuckern, Kandieren * Salzen, Pökeln * in Alkohol einlegen * Zusatz von Feuchthaltemitteln wie Glycerin, Sorbit _Wasserentzug:_ * Konzentrieren * Trocknen * Gefriertrocknen
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Mögliche Qualitätseinbußen beim konventionellen Trocknen von Lebensmitteln
* Maillard-Reaktion (Bräunung, Aromaveränderungen) * Verlust an essentiellen Aminosäuren * Verlust an Vitaminen * Aromaverluste * Texturveränderungen - bei pflanzlichen Lebensmitteln durch die Kristallisation von Polysacchariden - bei tierischen Lebensmitteln durch Proteindenaturierung
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Kavitation bei Ultraschallbehandlungen
Werden Flüssigkeiten mit hoher Intensität mit Ultraschall beschallt, erzeugen die Schallwellen im flüssigen Medium alternierende Hochdruckzyklen und Niederdruckzyklen, deren Schwingungsrate von der Frequenz abhängt. Während eines Niederdruckzyklus bilden die hochenergetischen Ultraschallwellen kleine Gas- oder Dampfblasen in der Flüssigkeit. Erreichen diese eine gewisse Größe, platzen sie während eines Hochdruckzyklus, dabei kommt es punktuell zu hohen Temperaturen und Drücken.
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Verderbsreaktionen bei Gefrierlagerung
* Vergröberung der Eiskristalle durch Ostwaldsche Kristallreifung und Sintern * Bei unzureichender Lagertemperatur mikrobiologischer Verderb * Biochemischer Verderb * Oxidationsreaktionen u.a. von Fetten und Proteine * Gefrierbrand * Aromaveränderungen * Texturveränderungen * Vitaminverluste
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Schutzkulturen
- Bei mild sauren Feinkostsalaten (pH \> 4,5) wird z. B. Lactobacillus plantarum als Schutzkultur eingesetzt. - Bei ordnungsgemäßer Kühllagerung vermehren sich die Schutzkulturen nicht und verändern somit auch das Produkt nicht. - Beim Durchbrechen der Kühlkette kommt es dagegen zu einer kräftigen Säurebildung wodurch das Wachstum von Risikokeimen unterdrückt wird. - Schutzkulturen haben somit eine Schutz- und eine Indikatorfunktion.
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Zuwachs der Eiskristallgröße während der Gefrierlagerung (Ursachen)
* Ostwaldsche Kristallreifung * Sintern
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Einfluss von Substratfaktoren (Zusammensetzung des Lebensmittels) auf die Wirksamkeit von Konservierungsstoffen
Die Zusammensetzung des Lebensmittels hat einen großen Einfluss auf die Wirksamkeit von Konservierungsstoffen. Insbesondere sind von Bedeutung: * der pH-Wert des Lebensmittels * der Fettgehalt des Lebensmittels * der aw-Wert des Lebensmittels * Reaktionen des Konservierungsstoffs mit Lebensmittelinhaltsstoffen