Skip to main content
main-content

Über dieses Buch

Ganz praxisgerecht vereinigt dieses bewährte Fachbuch die Sichtweisen des Lebensmitteltechnologen und des Lebensmittelchemikers. Es vermittelt die wesentlichen Grundlagen und wendet sich damit an Studierende sowie an Industrie und Handel. Besonders für kleinere und mittlere Betriebe stellt das Werk eine wichtige Quelle für Informationen dar, die aus wettbewerblichen Gründen ansonsten unzugänglich sind. Die vierte Auflage spiegelt den erheblichen technologischen Fortschritt der letzten Jahre wieder. Besonders die "sanfteren Konservierungsverfahren" wurden berücksichtigt. Ein neues Kapitel fasst die Zukunftstrends zusammen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

I. Einführung

Man schätzt, dass in den tropischen Entwicklungsländern zwischen 25 und 40 % und in hochindustrialisierten Ländern zwischen 20 und 25% der erzeugten Lebensmittel zu Verlust gehen. Die Hauptursachen hierfür sind jedoch völlig unterschiedlich: Im ersten Fall ist es der Fraß durch tierische Schädlinge sowie der Verderb durch Mikroorganismen zwischen Anbau- bzw. bei Fischen zwischen Fang- und Verzehr, im zweiten Fall sind es vorwiegend die ungenützten Abfallquoten bei dezentralisierter Zubereitung in den Haushalten sowie Speisereste, die in einer Wohlstandsgesellschaft in den Müll gelangen. Diesen Einbußen entsprechen auch hohe unnütze Energieaufwendungen und ökologische Belastungen. Die zur Verminderung dieser Verluste erforderlichen organisatorischen und sozialen Maßnahmen, um im einen Fall Hunger, im anderen Überfluss und Überernährung zu vermeiden, können nicht Inhalt dieses Buches sein. Die Verluste wären zweifellos noch weit höher, und Ballungsgebiete überhaupt nicht mehr zu versorgen, wenn nicht in diesem Jahrhundert die Technik der Haltbarmachungsverfahren entscheidend verbessert worden wäre. Die Motivation hierfür war das Abfangen jahreszeitlich unvermeidlicher Überschüsse im gleichen Land, z.B. Milchschwemme, Obstschwemme und deren Ausgleich mit einem zeitlich konstanten Bedarf, sowie die Ermöglichung einer zentralen Herstellung und Verteilung von Lebensmitteln, verbunden mit den sich hieraus ergebenden Umschlagszeiten. Parallel damit ging, neben dem örtlichen Ausgleich zwischen Land und Stadt, derjenige zwischen verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen Klimabedingungen und Angeboten an Fleisch, Fischen, Südfrüchten u. dgl., was auch Exportmöglichkeiten für tropische Länder schaffte.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

II. Chemische Veränderungen von Lebensmitteln bei der Verarbeitung und Lagerung und deren Vermeidung

Im folgenden Abschnitt werden vorwiegend solche Typen chemischer Reaktionen behandelt, die unbedingt zum Verständnis der Qualitätsveränderungen von Lebensmitteln bei der Verarbeitung und Lagerung nötig erscheinen. Bezüglich näherer Einzelheiten über den chemischen Aufbau von Inhaltsstoffen und deren vielfältige Reaktionsmöglichkeiten wird auf einschlägige Lehrbücher und Monographien verwiesen [1–7].
Rudolf Heiss, Karl Eichner

III. Frischhaltepackungen für Lebensmittel

Der Schutz des Inhalts vor Umgebungseinflüssen bildet zwar die Hauptfunkion der Lebensmittelverpackung, doch hat im Rahmen des Selbstbedieungssystems der durch ihre Ausstattung auszuübende Kaufanreiz immer stärker an Bedeutung gewonnen. Demzufolge wurde der damit verknüpfte Zuatzaufwand lohnend, wobei er nicht immer mit dem Grundsatz einer unter ökologischen Gesichtspunkten stehenden Selbstbeschränkung im Einklag steht. Aus Wettbewerbsgründen haben zwar bei allen Packmitteln Dickeneduktionen stattgefunden, das eigentliche „Abspecken“ müsst jedoch folende Schritte umfassen:
1.
Minimierung der Mindesthaltbarkeitszeit und damit des Verpackungsaufwandes auf das logistisch absolut Unerlässliche (nicht auf einen generell bequemen Nenner).
 
2.
Zwar eine möglichst weitgehende Frischhaltung des Inhalts in dieser Zeitspanne, jedoch durch Wahl von Materialien, die einen möglichst geringen Rohstoff-, Transport-, Wasser- und Energiebedarf bedingen und sich gut rückführen, zumindest entsorgen lassen.
 
Rudolf Heiss, Karl Eichner

IV. Die mikrobiologische Gefährdung von Lebensmitteln und ihre Vermeidung

Durch Mikroorganismen verderben vor allem Frischlebensmittel. Der Zweck der Haltbarmachungsverfahren besteht bevorzugt darin, Mikroorganismen entweder abzutöten oder sie in einen solchen Zustand zu versetzen, dass sie sich nicht oder nicht über das zulässige Maß hinaus vermehren können. Lebensmittelvergiftungen durch Mikroorganismen muss durch Hygienemaßahmen vorgebeugt werden.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

V. Die Wirkung chemischer Konservierungsstoffe

Durch die Weiterentwicklung der physikalischen Haltbarmachungsverfahren, besonders der Kühlung, sowie auch infolge des schnelleren Umschlages der Lebensmittel hat sich die Zahl der Fälle, in denen chemische Konservierungstoffe unentbehrlich sind, erheblich verringert. Wo sie nicht ersetzbar sind, will man mit der Mindestmenge auskommen. Man verwendet sie beispielsweise für Erzeugnisse aus Meerestieren, für Halbfettprodukte, die wegen ihres höheren Wassergehaltes besonders verderbsanfällig sind, für Fleischsalat, Mayonnaise, einige Süßwaren, Obst- und Gemüsezwischenprodukte und-fertigerzeugnisse. Für einen zielgerechten Einsatz von Konservierungsstoffen müssen alle ihre Wirksamkeit bestimmenden Faktoren genau bekannt sein. Damit beschäftigen sich die nachfolgenden Ausführungen über die nach der Zusatzstoffzulasungsverordnung [1] in der Bundesrepublik Deutschland zugelassenen Konservierungsstoffe:
  • Sorbinsäure, ihre Natrium-, Kalium- und Calciumsalze,
  • Benzoesäure und ihre Natrium-, Kalium- und Calciumsalze,
  • p-Hydroxybenzoesäureethylester,-methylester und -n-propylester (PHB-ester) sowie ihre Natriumverbindungen,
  • für spezielle Anwendungsgebiete schweflige Säure, Biphenyl, Orthophenyl-phenol und ihre Natriumverbindung, Thiabendazol und Natamycin.
Inzwischen wurde die Zulassung von Konservierungsstoffen europaweit harmonisiert.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

VI. Frischhaltung durch Kälte (über dem Gefrierpunkt)

Frischlebensmittel verderben bevorzugt mikrobiologisch. Außer durch Verchimmeln und Verfaulen werden Qualitätseinbußen aber auch durch Einrocknen, Ranzigwerden, Verfärben, Konsistenzverluste, hervorgerufen ferner bei Obst durch einen biologischen Abbau, verbunden mit Überreife (z.B.Teigigwerden von Birnen); zusätzlich zum möglichen Auftreten von Kaltlagerrankheiten können hier Qualitätseinbußen dadurch entstehen, dass kein Nachreifen mehr erfolgt, bei Gemüse bzw. Salat durch Welken, bei Fleisch durch Zähwerden, generell fast bei allen Lebensmitteln durch Vitaminverluse. Manchesmal bleibt einem bei der Lagerung nur die Wahl zwischen einer Gefährdung durch Eintrocknen oder durch Verschimmeln, beispielsweise im Haushalt bei angeschnittenem Hartkäse. In beiden Fällen ist es möglich, eine Verlangsamung der Gefährdung durch Kaltlagerung möglichst knapp über dem Gefrierpunkt der Zellflüssigkeit, der mit wenigen Ausnahmen (vgl. Kap. VII, 1.1) zwischen -0,2 und-1,3°C liegt, zu erreichen. Oft kann aber der Verraucher eine maximal erreichbare Haltbarkeitszeit gar nicht ausnützen; dann wäre aus wirtschaftlichen Gründen deren Temperaturabhängigkeit wissensert. In diesem Rahmen die Vielfalt der zu kühlenden Lebensmittel zu behaneln, erschiene in Anbetracht vorliegender Tabellenwerke [1] weniger sinnvoll als an zwei für die Praxis besonders wichtigen und zudem besonders lehreichen Lebensmittelgruppen zu verdeutlichen, welche Gesichtspunkte beonders berücksichtigt werden müssen.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

VII. Tiefgefrieren von Lebensmitteln

Je nach den herrschenden Wärmedurchgangsverhältnissen wird das Einfrieen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten vor sich gehen. In Bild 1 ist scheatisch der Temperaturverlauf für mögliche Fälle dargestellt. Beim Gefrieren von reinem Wasser bleibt infolge der freiwerdenden Erstarrungswärme nach einer kurzen Unterkühlung die Temperatur zunächst konstant bei 0°C. Beim Ausfrieren von Lösungen bildet sich reines Eis, wodurch sich die Restlösung mehr und mehr konzentriert, weshalb ihr Gefrierpunkt und ihr Wasser- dampfpartialdruck laufend absinken. Die Dampfdruck- bzw. Gefrierpunkteriedrigung verdünnter Lösungen abhängig von der Konzentration wird durch das 1. bxw.2. Raoultsche Gesetz beschrieben. Die Verhältnisse werden durch Bild 2 und 3 verdeutlicht. Aus Bild 2 ergibt sich, dass unterhalb des Tripelpunktres der Dampfduck über Eis niedriger ist als Dampfdruck über Wasser, und zwar ist in Gleichgewichtszuztand P Lös=P Eis und die Gleichgewichtsfeuchtigkeit ϕ=(P Lös/P w) 100% (P w=Dampfdruck des unterkühlten Wassers.) Beispielsweise ist sie für – 15°C 86,42% [1].
Rudolf Heiss, Karl Eichner

VIII. Trocknung

Das Trocknen beruht darauf, dass durch Zufuhr von Wärme zum Gut die Gutseuchtigkeit in Dampfform umgewandelt wird, und der entstehende Dampf in geeigneter Weise abgeführt wird. Bei der Lebensmitteltrocknung muss der Wassergehalt der Rohstoffe bis auf einen Endwassergehalt erniedrigt werden, bei dem eine ausreichende mikrobiologische und chemische Stabilität der Trockenprodukte gewährleistet ist. Lebensmittel stellen hierbei besonders hohe Anforderungen an die Trocknungsführung, da sie in hohem Maße durch thermisch bedingte Qualitätsveränderungen gefährdet sind. Den Vorteilen eier Gewichtsersparnis im Verhältnis von ungefähr 10:1 steht die Gefahr gegenüber, dass je nach Art des Gutes Textur- und Farbveränderungen, Wirktoffverluste, Aromaverluste und qualitätsmindernde geschmackliche Veränerungen auftreten. Sie müssen durch die Führung des Trocknungsprozesses so weit wie möglich vermieden werden.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

IX. Hitzesterilisierung

Die biologische Sterilität bedeutet Abwesenheit aller lebensfähiger Formen von Mikroorganismen sowie Inaktivierung aller Enzyme. Die bakteriologische Sterilität bedeutet Abwesenheit aller lebensfähiger Formen von Mikroorgaismen. Beides sind theoretische Werte. Die praktische Sterilität (commercial sterility) bedeutet Abwesenheit pathogener und toxinbildender Keime sowie Abwesenheit von Mikroorganismen und Enzymen, die das Produkt unter normalen Bedingungen des Umschlags verschlechtern würden.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

X. Sanftere, vorwiegend nichtthermische Konservierungsverfahren

Vor dem ersten Weltkrieg wurden thermische Konservierungsverfahren wie Sterilisieren und Trocknen von Lebensmitteln noch weitgehend empirisch berieben; daneben spielte die Verwendung chemischer Konservierungsstoffe außer dem Vergären, Salzen, Räuchern und Zuckern eine bedeutende Rolle. Die wissenschaftliche Fundierung des Sterilisierens in Dosen begann in den USA mit den von Ball eingeführten Berechnungsverfahren, auf Grund derer Bacterium botulinum als Testorganismus mit Sicherheit abgetötet wurde, soie im UK mit den Arbeitern im Food Investigation Board in Cambridge über die Reifeverzögerung von Kernobst aber auch über die Kaltlagerung von Fleisch und in Aberdeen von Seefischen. Nach der Einführung des Birdseye-verfahrens in den USA befasste man sich bereits vor dem 2. Weltkrieg beonders eingehend in Deutschland mit den Lagerveränderungen von tiefgerorenen Lebensmitteln und deren Vermeidung, bis das Institut International Du Froid in Paris die planmäßige Forschungsbetreuung dieses Aspekts unter zunehmender Beteiligung der USA übernahm. Um diese Zeit stieg der Druck der öffentlichen Meinung, den Gebrauch chemischer Konservierungsstoffe aus Gesundheitsgründen einzuschränken an, was aus Dosierungsgründen zu umfassenden Untersuchungen über den Wirkungsbereich der seinerzeit zugeassenen chemischen Substanzen führte.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

XI. Erfassung der Einflussgrößen auf die Qualität und Qualitätserhaltung verpackter Lebensmittel

Die Bevölkerungsmehrheit spricht Frischlebensmitteln eine besonders hohe Lebensqualität zu. Ob sogenannte Frischlebensmittel im Genusswert, Nährnd Wirkstoffgehalt immer hochwertiger als industriell haltbar gemachte Leensmittel sind, ist zwar keineswegs sicher [1]; trotzdem bleibt dieses fiktive Ziel eine Richtschnur. Wieweit dieses Ziel erreicht wird, hängt sowohl von den Verarbeitungsverfahren, als auch davon ab, was anschließend mit den Fabrikrzeugnissen geschieht, denn es gibt mit Ausnahme einiger fermentierter Proukte keine industriell verarbeiteten Lebensmittel, bei denen durch Lagerung die Qualität verbessert wird, durch Lichteinwirkung nie.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

XII. Wünsche im Interesse des Verbrauchers zu dessen Schutz

Aus Vorstehendem ist zu entnehmen, welchen Anstrengungen sich Forscher vor allem in den USA, dem UK, in Holland und der Bundesrepublik Deutschand unterzogen haben, um die Grundlagen für einen höheren Qualitätsstanard zu erzielen. Der Begriff „Qualität“ umfasst dabei einen Summenwert aus Convenience, ernährungsphysiologischer Ausgewogenheit, Nährwert, Wirktoffgehalt und sämtlichen spezifischen Vorzügen des ungelagerten Frischrodukts auf dem gesamten Lebensweg, beginnend mit der Rohware über die Sorgfalt bei deren Verarbeitung, der Vermeidung von Fremdeinflüssen durch eine optimale Verpackung, der Warenpflege bis zum Verkauf und den Hyginebedingungen bis zum Verzehr, wobei der Frischecharakter, der Gesundeitswert und die eingebauten Hilfeleistungen (convenience) besonders im Trend liegen. Wenn man von den in letzter Zeit offenkundig gewordenen unesetzlichen Verstößen durch Hormonbehandlung von Schweinen und beenklichen Zumischungen von Tiermehl zum Futter absieht, werden die durch Wissenschaft und Industrie erzielten Fortschritte vielfach dadurch wirkungsloser, dass die gewonnenen Ergebnisse auf dem weiteren Lebensweg des Lebensmittels nicht ausreichend angewandt werden. Zu den großen Fortchritten in den letzten Jahrzehnten gehören, dass der biologische Abbau und die frühere hohe Verderbsquote durch die industrielle Verarbeitung zu dem weit langsamer verlaufenden abiotischen Qualitätsabbau ersetzt und durch geeignete Verpackungsmethoden einigermaßen beherrschbar wurde. Die früer stark im Vordergrund stehende chemische Konservierung konnte dabei weitgehend durch physikalische Konservierungsverfahren zurückgedrängt werden. Von Wichtigkeit waren dabei Verbesserungen durch Funktionstrenung des Hocherhitzens vom aseptischen Abpacken sowie durch wissenchaftlich fundiertes schonenderes Trocknen. Auch die hygienischen Verhältisse der besonders anfälligen Stellen des Lebenswegs wurden durch das HACCP-Verfahren (Hazard analysis critical control point) erheblich verbesert. Vor allem war die Bundesrepublik Deutschland in der Grundlagenforchung auf dem gesamten Verpackungsgebiet lange Zeit in der Welt führend und zudem gemeinsam mit den USA wohl auch in der Erforschung und Vereidung von Migrationserscheinungen zwischen Kunststoffen und Füllgut.
Rudolf Heiss, Karl Eichner

Backmatter

Weitere Informationen

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Whitepaper

- ANZEIGE -

Systemische Notwendigkeit zur Weiterentwicklung von Hybridnetzen

Die Entwicklung des mitteleuropäischen Energiesystems und insbesondere die Weiterentwicklung der Energieinfrastruktur sind konfrontiert mit einer stetig steigenden Diversität an Herausforderungen, aber auch mit einer zunehmenden Komplexität in den Lösungsoptionen. Vor diesem Hintergrund steht die Weiterentwicklung von Hybridnetzen symbolisch für das ganze sich in einer Umbruchsphase befindliche Energiesystem: denn der Notwendigkeit einer Schaffung und Bildung der Hybridnetze aus systemischer und volkswirtschaftlicher Perspektive steht sozusagen eine Komplexitätsfalle gegenüber, mit der die Branche in der Vergangenheit in dieser Intensität nicht konfrontiert war. Jetzt gratis downloaden!

Bildnachweise