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Qualität pflanzlicher LM (Subject) / Übungsfragen Beneke (Lesson)

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• Welche Bereiche umfasst Qualität? produktorientierte Qualität (Produktqualität) prozessorientierte Qualität (Prozessqualität) verbraucherorientierte Qualität
• Erläutern Sie Qualitätskomponenten und –Eigenschaften anhand von Beispielen Nährwert: (ernährungsphysiologische Qualität) Gehalt und Qualität an Energie, Fett, Kohlenhydraten, Vitaminen, Mineralstoffen, Spurenelementen und Ballaststoffen  Gesundheitswert: (hygienisch-toxiologische Qualität)  Gehalt an wertmindernden Inhalts-, Zusatz und Schadstoffen sowie äußerlich anhaftenden Stoffen Eignungswert, Gebrauchswert: (technisch-physikalische Qualität) Technische, ökonomische und funk:onale Eignung fürunterschiedliche Interessengruppen:- Erzeuger: Ertragsfähigkeit, ErnteeigenschaTen, Haltbarkeit, Absetzbarkeit, Marktwert- Verarbeiter: EigenschaTen zur Weiterverarbeitung- Handel: Transpor\ähigkeit, Haltbarkeit, Absetzbarkeit, äußere Beschaffenheit- Verbraucher: Preis, Haltbarkeit, küchentechnische Eignung Genusswert: (sensorische Qualität): Aussehen (Form, Größe, Farbe), Geruch, Geschmack, Konsistenz, Reife- und Frischezustand, Gehalt an Genussstoffen
• Was versteht man unter Lebensmittelsicherheit? Überwachung des Prozesses „from Farm to Fork“ Sicherheit beinhaltet sowohl chemische als auch mikrobiologische Eigenschaften sowie andere Kotrollen z.B. auf Fremdkörper  Die meisten Prozesse haben die Kontrolle der mikrobiologischen Eigenschaften zum Ziel.• Eliminierung der Organismen oder• Verhinderung ihres Wachstums.
• Wie lassen sich mikrobiologische Eigenschaften kontrollieren? Verhinderung des Wachstum von MO: Kühlung Gefrieren Trocknen Einstellen der Wasseraktivität Reduktion der MO: Pasteurisieren Sterilisieren Reinigen Membranprozesse
• Was ist produktorientierte Qualität? = Produktqualität Eigenschaften, welche direkt am Erzeugnis nachgewiesen und kontrolliert werden können (Nährwert, Gesundheitswert, Gebrauchswert, Genusswert)  Erhalt oder Verbesserung der Schlüsseleigenschaften eines Produktes
• Was ist prozessorientierte Qualität? = Prozessqualität Technische, ökonomische, ökologische und funktionale Eigenschaften Beinhaltet Art und Auswirkung der Produktionsverfahren Beschreibung des „Wie“ eines Prozesses, inklusive Planungs-, Verwaltungs-, Management-, Beschaffungsprozessen etc.z.B. Aspekte des Umweltschutzes und der Nachhaltigkeit  Eigenschaften i.d.R. nicht direkt am Produkt nachweisbar, können jedoch produktionsbedingt dokumentiert und kontrolliert werden.
• Was ist verbraucherorientierte Qualität? Maß, indem ein Angebot Kundenanforderungen erfüllt, also den erwarteten Anforderungen entspricht. Subjektive Einstellung der Kunden: veränderlich! Unterschiede je nach Kundengruppe => dynamische Veränderung des Qualitätsbegriffes Visuelles Erleben spielt eine wichtige Rolle Bestimmt wesentlich das geforderte Erscheinungsbild des Produktes und muss im Prozess abgebildet werden.
• Erläutern Sie an Beispielen „Qualitätsminderung“ und „Verderb“. Verlust bzw. Minderung an qualitätsgebenden Inhaltsstoffen (Zerfall) Verlust bzw. Minderung an Genusstauglichkeit (Säurebildung) Einschränkung der Verwendungsfähigkeit (Veränderung der Farbe) Anreicherung unerwünschter bzw. toxischer Abbauprodukte (Schimmel) Beeinträchtigung der Qualität (Farbe, Konsistenz, Geruch, Geschmack)
• Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Keimfähigkeit von Weizen? Zu hohe und zu lange einwirkende Temperaturen führen zu irreversiblen Schädigungen der Keimfähigkeit. Sie nimmt im entsprechenden Verlauf ab 
• Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Lagerfähigkeit von Lebensmitteln? niedrigere Temperaturen führen i.d.R. zu einer längeren Lagerfähigkeit  Beschleunigung von Zerfallsprozessen bei Erwärmung(Reaktionsraten verdoppeln sich mit jeder Steigerung von 10°C)- MO verdoppeln sich schneller- enzymatische Reaktionen laufen schneller ab- Proteine denaturieren- Lebensmittel trocknen aus, Feuchtigkeit wird ausgetragen- Vitamine werden zerstört- Emulsionen brechen auf- Verstärkte nicht-enzymatische Bräunung  Bei Starker Kälteeinwirkung:- Aufbrechen von Emulsionen (nichtpasteurisierte Milch --> Absonderung Fett)- Verlust von Zellurgor (Früchte und Gemüse)- Gefrierbrand --> ausgetrocknete Stellen
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• Erläutern Sie den Begriff Sorptionsisothermen Verhältnis zwischen Wassergehalt x und Wasseraktivität aW oder Gleichgewichtsfeuchte φ Produktspezifisch Temperaturabhängig  Zeigt die Gleichgewichtsfeuchte zwischen Getreide und Luft bei einer bestimmten Temperatur.
• Erläutern Sie Absorption, Adsorption und Desorption Absorption: Aufnahme oder Lösen einer Substanz in einer anderen mit unterschiedlichem Aggregatzustand (z.B. Flüssigkeiten in Feststoffen/Gasen) Keine Anlagerung an Oberfläche  Adsorption: Physikalische Anhaftung oder Verbindung eines Moleküls an der Oberfläche eines anderen Moleküls. z.B. Flüssigkeit auf Feststoff  Desorption: Umkehrvorgang der o.g. Prozesse – aufgenommene Stoffe werden wieder abgegeben 
• Zeichnen und erläutern Sie typische Sorptionsisothermen von Lebensmitteln Leider kann man hier keine Bilder einfügen, also guck selbst nach!
• Welcher Zusammenhang besteht zwischen Sauerstoff und Haltbarkeit von Lebensmitteln? Oxidation: häufigste Ursache für Verderb von LM mit Erhöhtem Sauerstoffgehalt nimmt die Haltbarkeit i.d.R. ab  Viele MO brauchen Sauerstoff zum wachsen--> Schimmel ist aerobisch und braucht Luft zum Wachsen Sauerstoff verursacht Veränderungen in Lebensmitteln:- Vitamin A und C- Lipide- Farbe- Geschmack (Verlust von Aromen, Bildung von Fehlaromen) Der Zerfall von sauerstoffempfindlichen Produkten wird definiert durch:- Verfügbarkeit von Sauerstoff- Reaktionsrate- Toleranz für Veränderungen Empierischer Ansatz
• Erläutern Sie eine nicht-enzymatische Bräunungsreaktion (Maillard) mehrstufige chemische Reaktion (normalerweise unter Hitzeeinwirkung: >120 °C) zwischen Aminosäuren und reduzierenden Zuckern bei Vorhandensein von Wasser (ideal: 12 – 18 %) Reduzierende Zucker: Glucose, Galaktose, Maltose etc. Sehr hohe Anzahl möglicher Reaktionsprodukte  Bedeutung: - braune Endprodukte sind geschmacksintensiv--> hohe Bedeutung für Kochen und Backen--> ergeben das für eiweißreiches Geröstetes, Gebackenes und Gebratenes typische Aroma und die Färbung => verzögerter Verderb der Waren durch die Reaktionsprodukte (Melanoide)  
• Erläutern Sie die van´t Hoff-Regel Rg= f(T) Eine Temperaturerhöhung um 10°C verdoppelt die Reaktionsrate (gilt nicht für alle) 
• Was ist eine monomolekulare Reaktion? A --> B + C chem. Elementarreaktion, bei der ein Molekül ohne Reaktionspartner umgewandelt wird. Schematische Reaktionsgleichung: A → "Produkte" Beispiele:  Aufbrechen von DimethyletherCH3OCH3 --> CH4 + H2 + CO Wachstum und Absterben von MO Inaktivierung von Enzymen, z.B. während Sterilisation, Trocknung, Behandlung mithohen Drücken Aufbrechen von Vitamin B1 Aufbrechen von Zuckerrohrzucker
• Was ist eine enzymatische Bräunungsreaktion? Enzymatische Bräunung von Phenolen in Pflanzen (Ursache: in Pflanzen enthaltene Enzyme) --> Bräunung der Oberfläche von geschnittenem Obst und Gemüse--> Bräunung von Frucht- und Gemüsesäften--> Geschmacksveränderung 
• Wie lässt sich Oxidation vermeiden? Angepasster Wassergehalt (Nicht zu niedrig, nicht zu hoch) Wenig Sauerstoff Wenig Licht (UV) Niedrige Temperaturen  Inaktivierung von Enzymen:- Erhitzen, z.B. Blanchieren- Gefrieren  Reduzierende Substanzen:- SO2- Zitronensäure--> Kennzeichung  Ausschluss von Sauerstoff:- Verpackungen- Schutzgas 
• Welchen Einfluss hat Licht auf Lebensmittel? Aktivierung photochemischer Prozesse (Aktivierungsenergie) Photo- Oxidation beeinflusst durch UV- Komponente Lichtempfindlichkeit von Inhaltsstoffen => Veränderung/ Verderb- Fette, Öle, Produkte aus Milchfett- Vitamine (C, B1, B2)--> besonders UV empfindlich- Aminosäuren     - Lebensmittelfarben     - Aminosäuren aus Pflanzlicher Herkunft  niedriger Temperatureinfluss
• Erläutern Sie den Hintergrund von Konservierungsmaßnahmen Haltbarmachung (Transport- und Lagerfähigkeit) Sicherung der LM Versorgung (Vorräte) Sicherung bzw. Verbesserung des mikrobiellen Status Zerstörung toxischer Substanzen 
• In welche drei Hauptgruppen lassen sich Konservierungsverfahren einteilen? physikalische- , chemische- und biologische Konservierungsverfahren
• Warum werden Grenzwerte für chemische Konservierungsstoffe festgelegt? Konservierungsstoffe nicht nur toxisch für MO, auch humantoxisch
• Was ist unter Sterilisation zu verstehen? Erhitzen auf 120 – 180 °C--> verringerte Aktivität von Enzymen und Mikroorganismen--> Abtöten von Keimen Durch Wärmebehandlung Vollständige Abtötung aller Mikroorganismen und Inaktivierung aller Viren und Prionen (Proteinstrukturen)  Enzyme Werden inaktiviert 
• Erläutern Sie die Wirkung ionisierender Strahlung bei der Lebensmittelkonservierung Wirkung energiereicher (radioaktiver) Strahlung Inaktivierung von Mikroorganismen Keimung wird unterbunden (Kartoffeln, Knoblauch)--> längere Lagerung Keine Aufnahme von Radioaktivität durch die Lebensmittel (keine Belastung) 
• Was ist „controlled atmosphere“ (CA) und wie wird diese eingesetzt? Kontrollierte Lagerbedingungen in Lagerraum oder Container  - Temperatur- Luftfeuchte- Luftzusammensetzung Sauerstoff 1-3%, CO2 5-25%--> Hängt von der zu lagernden Ware ab Anwendung bei Obst und Gemüse Verlangsamung der Zellatmung => längere Haltbarkeit--> Fruchtatmung um 30-60% Verringert 
• Was ist das Lebensmittel-, Bedarfsgegenstände- und Futtermittelgesetzbuch (LFGB)? Zentrales lebensmittelrechtliches Regelwerk Schutz des Verbrauchers und Schutz des Verbrauchers vor Täuschung Grundsätzlich alle Zusatzstoffe verboten  Bundesgesundheitsminister ist ermächtigt, Ausnahmen per RechtsVO zuzulassen Ausnahmen für: Farbstoffe, Konservierungsstoffe, Süßungsmittel und Antioxidatien("Zusatzstoff- Zulassungs-Verordnung" --> E-Nummern)
• Erläutern Sie das Verfahren des Räucherns Heute vorwiegend wegen des Geschmacks und nicht zur Haltbarmachung eingesetzt Rauch wirkt anti- oxidativ und antimikrobiell --> In Praxis nicht allein zur Haltbarmachung geeignet  Denaturierung von Proteinen Rauchkomponenten haften nur an Oberflächen Bei längerer Räucherung dient es zur Trocknung Wird nahezu ausschließlich bei Produkten tierischen Ursprungs eingesetzt
• Mit welchem Verfahren erfolgt eine chemische Umwandlung von Kohlehydraten in Alkohol oder Säuren unter anaeroben Bedingungen? Fermentation Mikroorganismen beteiligt und i.d.R. erwünscht  Produktion von Wein, Bier, Apfelwein und Essig Haltbarmachung einer substanziellen Menge von Lebens- und Futtermitteln durch Milchsäure, Alkohol, Säuren und Basen Wird auch zur Produktion von Milchsäure in sauren Lebensmitteln eingesetzt(Sauerkraut, Kimchi, Joghurt) Unterbindet Verdauung der Mikroorganismen  Produziert nicht-pathogene Mikroorganismen-Flora
• Erläutern Sie das Verfahren des Pasteurisierens an einem Beispiel Pasteurisieren von Milch: durch Wärmebehandlung frischer Milch werden die MO`s zerstört und Enzyme inaktiviert. - kurzzeitiges Erwärmen <100°C, anschließend abkühlen--> ABER: Bakterien weiterhin aktiv --> Begrenzte Haltbarkeit 
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• Erläutern Sie den Unterschied zwischen Sterilisieren und Pasteurisieren Sterilisieren: Erhitzen auf 120-180 °C vollständiges Abtöten aller MO`s und Innaktivierung von Viren und Prionen Abtöten von Keimen  beim Pasteurisieren einige MO`s weiterhin aktiv => begrenzte Haltbarkeit
• Welchen Effekt hat das Tiefgefrieren? Fast vollständige Unterbindung chemischer und biochemischer Reaktionen Komplette Unterbindung des MO Wachstum Deutlich unter -18 ° (mindestens) 
• Beschreiben Sie Ablauf und Wirkung der Hochdruckbehandlung Haltbarmachung von LM verpacktes) Produkt wird in wassergefülltem Behälter mit Druck beaufschlagt:- Drücke bis 6 000 bar (600 MPa)- Druck wird für mehrere min gehalten- gleicher Druck im gesamten Produkt- Wärmeentwicklung          --> kann zum Garen genutzt werden          --> Wasser erwärmt sich um 22°C bei 8000 bar Eignung des Verfahrens hängt stark vom Produkt ab Wirkung: Innaktivierung MO`s Quellen u. Verkleben von Stärken Strukturänderung von Fetten Ändern der räumlichen Struktur von Proteinen ab 7000 bar Proteindenaturierung--> Inaktivierung verschiedener Enzyme  Bsp: Marmeladen, Brokkoli, Fisch, Krabben, Säfte, Gewürze, Käse, Reis, Suppen, Fleisch 
• Welche Wirkung hat ionisierende Strahlung bei der Lebensmittelkonservierung? Keimung wird unterbunden (z. B. Kartoffeln, Knoblauch) !--> längere Lagerung möglich Keine Aufnahme von Radioaktivität durch die Lebensmittel (keine Belastung) Evtl. gesundheitsschädigend dadruch, dass alle MO's abgetötet werden--> auch für Menschen nützliche 
• Erläutern Sie die Ziele der Trocknung Reduktion des Wassergehaltes Reduktion der chem. u. biologischen Aktivität Verlängerung der Haltbarkeit Verhinderung von Trockenmasseverlusten  Masseverlust zur Vereinfachung des Transportes Erhalt der ernährungsphysiologischen, biologischen und technischen Eigenschaften des Produktes  Aufgaben: Trocknung: Entziehung der Feuchtigkeit In Trocknungsprozessen nimmt warme Luft Feuchtigkeit auf 
• Was ist die Hauptaufgabe der Trocknung? Zu welcher Art von Konservierungsverfahren gehört die Trocknung? => Entziehen von Feuchtigkeit Trocknung: physikalisches Verfahren zur Senkung des aW- Werts 
• Nennen Sie Beispiele für getrocknete Produkte (Lebensmittel) Cerealien Leguminosen Obst u. Gemüse Gewürze Futterpflanzen  Fisch u. Fleisch 
• Unterschied zwischen Trocknung und mechanischer Entfeuchtung. Vorteil dieser Möglichkeiten? Eine mechanische Entfeuchtung durch Druck oder Zentrifugieren ist limitiert auf Produkte mit hohen Feuchtegehalten--> um Energie zu sparen, kann vor der Trocknung geschehen Thermische Trocknung:- Energieaufwendig- Wirtschaftlichste Methode zur Reduktion des Feuchtegehaltes                                landwirtschaftlicher Produkte 
• Was ist der Unterschied zwischen Temperatur und Wärme? Temperatur: Maß für den Zustand eines Systems (Zustandsgröße) Abhängig von Masse und Stoff Formelzeichen T Einheit: K oder °C Wärme: (Wärmemenge)  Beschreibt die Energieübertragung aufgrund eines bestehenden Temperaturunterschieds Eine Form von Energie  Keine eigenständige physikalische Größe  Formelzeichen Q Einheit: J oder cal bzw. kcal
• Geben Sie für zwei landwirtschaftliche Produkte typische Anfangs- und Endfeuchten an Getreide: von 8-30% auf 14% Mais: von 30-35% auf 12-14% Kartoffeln von 80% auf 12%
• Was versteht man unter Hygroskopizität? Eigenschaft der Waren, auf Feuchtigkeit der Luft zu reagieren, indem sie aus der Luft Wasserdampf aufnehmen oder auch wieder Wasserdampf an die Luft abgeben (absorbieren oder resorbieren)  Entscheiden dafür: Relative Luftfeuchte der Umgebungsluft Wassergehalt der Ware (Warenfeuchte) Temperatur 
• Skizzieren und erklären Sie eine Sorptionsisotherme. Sorptionsisotherme zeigt Gleichgewichtsfeuchte zwischen Gut und Luft bei einer bestimmten Temperatur  Im Gleichgewichtszustand erfolgt keine Wasseraufnahme oder Wasserabgabe 
• Warum ist der Verlauf der Sorptions- und der Desorptionsisotherme unterschiedlich? Weil bei der Adsorption eine mehrschichtige Belegung an der Oberfläche des Stoffes möglich ist und somit mehr Teilchen gleichzeitig adsorbiert werden können 
• Erläutern Sie den Unterschied des Wassergehalts auf Nass- und Trockenbasis. Geben Sie auch die Berechnungsformeln für den Wassergehalt an. Wassergehalt auf Nassbasis: Bezug auf die Frischmasse Gehalt an Wasser, der unter definierten Bedingungen aus Biomasse entfernt werden kann Feuchte Biomasse setzt sich aus trockener Biomasse (Trockenmasse) und der darin enthaltenen Wassermasse mW zusammen   Wassergehalt auf Trockenbasis: Bezug auf die Trockenmasse Feuchte kann aus dem Wassergehalt errechnet werden Der Zusammenhang zwischen der Masse an Wasser und dem Feuchtegehalt ist linear. In der Wissenschaft und bei Brennstoffen u. Holz verwendet             
• Was ist konvektive Trocknung? Trocknung bei der die notwendige Energie durch die fühlbare Wärme des Trocknungsgases bereitgestellt wird Trocknungsgas gibt Wärme ab & nimmt die Feuchtigkeit auf => Wärmeübertragung durch Konvektion
• Erläutern Sie die drei Wärmeübertragungsmechanismen an jeweils einem Beispiel Wärmeleitung: an Stoff gebunden Übertragung von Wärme in Materialien Energietransport durch molekulare Kollision Wärmeleitung nur bei Temperaturunterschied Beispiel: kalter Löffel in heißem Kaffee Wärmestrahlung: Energietransport über elektromagnetische Wellen Nicht an Stoff gebunden Abstrahlung von Energie Beispiel: Sonne, glühender Stahlblock Konvektion: An Strömungen gebunden Erfolgt in Flüssigkeiten oder Gasen Selbst ablaufend bei Temperaturunterschied Beispiel: Wasser in Heizung, aufsteigende Luft um Heizung                   
• Wie kann die Wasseraufnahme von Luft erhöht werden Steigende Wasseraufnahmefähigkeit bei Erhöhung der Temperatur
• Was ist der Dampfdruck? Was geschieht bei Erreichen des Sättigungsdampfdrucks? Dampfdruck: verdunstende Flüssigkei--> durch Verdunstung Entstehung von Dampf über der Flüssigkeit Dampf hat einen bestimmten Druck--> Druckanstieg des Dampfes bis zu Höchstdruck: Sättigungsdampfdruck(temperaturabhängig) Erreichen des Sättigungsdampfdrucks: Dampf ist gesättigt--> Gleichgewicht zwischen Sättigungsdampfdruck und Druck in der Flüssigkeit erreicht--> Gleiche Anzahl kondensierender und verdunstener Moleküle 
• Beschreiben Sie kurz die Vorgänge in den drei Trocknungsphasen. Welcher Abschnitt hat die größte Bedeutung in landwirtschaftlichen Trocknungsprozessen? Die Phaseneinteilung orientiert sich an Modellvorstellungen. In der Praxis können Teile der Phasen entfallen.Des weiteren werden Güter in Trocknungsprozessen oft bewegt, während in den Modellen unbewegte Stoffe angenommen werden 1. Trocknungsabschnitt: Verdampfung an der Oberfläche (Wärme muss nur dorthin transportiert werden)Gutoberfläche verhält sich wie eine freie Wasseroberfläche Es herrscht Sättigungdampfdruck Konstante Trocknungsrate solange Kapillarkräfte an der Oberfläche verdunstete Wassermenge aus dem Inneren nachfördern können Innerhalb des Gutes praktisch keine Temperaturunterschiede Trocknungsgeschwindigkeit nur von Zustand und Geschwindigkeit der Luft abhängig 2. Trocknungsabschnitt Wassergehalt an Oberfläche sinkt schneller als im Inneren  Flüssigkeitsspiegel nicht in Kapillaren gehalten--> Ort der Verdunstung wandert ins Innere --> Wärme muss ins Innere geleitet werden Verdampfung aus dem Inneren des Produktes und Diffusion durch bereits getrocknete Schichten Abnehmende Trocknungsrate durch zunehmende Widerstände Erhöhte Temperatur im / auf dem Produkt 3. Trocknungsabschnitt: Verdampfung bis Gleichgewichtsfeuchte erreicht ist Physikalisch-chemisch gebundenes Wasser wird abgeführt Trocknungsgeschwindigkeit sinkt auf null, obwohl Wasser in Produkt vorhanden  Tritt bei niedrigen Wassergehalten in Produkten mit hygroskopischen Eigenschaften auf Größte Bedeutung für die Trocknung landwirtschaftlicher Produkte
• Wie hängt der Wärmeübergangskoeffizient vom Material des Trocknungsgutes ab? Der Wärmübergangskoeffizient α hängt ab vom: Medium Bewegung des Mediums, Oberflächenbeschaffenheit des Körpers nicht vom Material des festen Körpers

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