Lebensmitteltechnologie (Subject) / Übungen (Lesson)

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• Herstellung von Milchpulver mittels Sprühtrocknung Ablauf Eindampfen der Milch mittels Verdampfer Erhöhung der Trockenmasse auf ca. 50%. Einbringung der Milch mittels Düse in Heißluftstrom mit Gegenstrom- oder Gleichstromprinzip (schonender! großer sensorischer Vorteil!) Düse verteilt die Milch in kleine Tröpfen, Vorteile: Oberflächenvergrößerung, Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche, beschleunigte Trocknung (Verhinderung der Maillard-Reaktion!) Ausscheidung feinstaubiger Milchpulverpartikel aus dem Luftstrom in Zyklon
• Herstellung von Milchpulver mittels Sprühtrocknung Vor- & Nachteile Vorteile Lagermöglichkeit über längeren Zeitraum möglich, da die Verderblichkeit des Pulvers um ein vielfaches geringer ist als die der Milch geringere Lagerkosten, da das Pulver im Vergleich zu Milch nicht viel Platz braucht gute Transportmöglichkeiten heiße Milchgetränke in kurzer Zeit zubereiten schnelles Verfahren Nachteile erhöhter Energieaufwand, da man die Milch erst in Pulver umwandeln muss Trockenmilchwerk an Verbrauchsort erforderlich Je höher die Temperatur der Wärmebehandlung, desto höher die Wahrscheinlichkeit des Vitaminverlustes
• Herstellung von Milchpulver mittels Sprühtrocknung Anwendung Joghurt- und Käseherstellung Baby-Instantnahrung Kaffeepulver Süß- & Backwaren Schokoladenherstellung Wiederherstellen von Milch ("Trockenmilch")
• Hygroskopische LM Hygroskopizität Vermögen eines Erzeugnisses, auf den Feuchtigkeitsgehalt der Luft durch Wasserdampfaufnahme oder -abgabe zu reagieren
• Hygroskopische LM Sorptionsverhalten Eigenschaft eines Stoffes, Wasserdampf aus der Luft aufzunehmen oder abzugeben, bis ein Gleichgewichtszustand eingestellt ist Adsorption: Wasserdampfaufnahme Desorption: Wasserdampfabgabe
• Hygroskopische LM schwach und stark hygroskopische Stoffe schwach bzw. nicht hygroskopisch leicht zu trocknen, schwache Tendenz anschließend Wasser zu adsorbieren Wurst, Käse stark hygroskopisch komplizierter zu trocken, schnellere Adsorption von Wasser Kaffee
• Hygroskopische LM Probleme bei Lagerung und Transport Qualitätsverlust Aroma Konsistenz Haltbarkeit Verderbnis durch MO Schimmelpilze bedeutend ist der kritische Wassergehalt Temperatur Anstieg: Erhöhung der Gleichgewichtsfeuchte (neues Gleichgewicht)
• Hygroskopische LM Vor- & Nachteile Vorteile Nutzung der Frisch- und Feuchthalteeigenschaften Nachteile sensorische Eigenschaften- und Texturveränderung (z.B. Verlust der Knusprigkeit) Verklumpen bei pulverförmigen LM Verderb von LM (besondere Lagerbedingungen)
• Hygroskopische LM Maßnahmen Entziehen von Wasser Anpassung der Umgebungsluft (Abführen von Wasserdampf durch Lüftung) Einhaltung der Temperatur- & Feuchtebedingungen Senkung der Gleichgewichtsfeuchtigkeit durch Zugabe von Salz oder Zucker Verwendung von Additiven, die den Wassergehalt regulieren kann der Wassergehalt nicht angepasst werden: Hitzebehandlung zur Zerstörung der MO, geeignete Verpackungen zur Verhinderung der Rekontamination
• Herstellung von Sterilkonservern Verfahren Dampfsterilisation Heißluftsterilisation Strahlensterilisation Sterilfiltration chemische Sterilistion
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• Herstellung von Sterilkonservern Konservendosen Material = elektrolytisch mit Zinn überzogenes Weißblech, Aluminiumblech oder elektrolytisch verchromtes Stahlblech Innenseite meist mit Kunststoff überzogen Verarbeitung: Befüllen > Verschließen durch Bördeln > Pasteurisieren oder Sterilisieren
• Herstellung von Sterilkonservern Veränderung des Produkts in Konservendosen LM können über Jahre Aromen und Vitamine erhalten Diffusion von Inhaltsstoffen in die Aufgussflüssigkeit Texturveränderung möglich Reaktionen können Geschmacksverlust oder -änderung bewirken
• Thermische Inaktivierung von Enzymen Enzymatische Bräunungsreaktion Voraussetzung PPO (Polyphenoloxidase) Sauerstoff Polyphenole Tritt auf, wenn die Zellen durch mechanische Prozesse zerstört werden und Enzym und Substrat in Kontakt treten erwünscht bei Tee, Kakao unerwünscht bei Obst, Gemüse
• Thermische Inaktivierung von Enzymen Maillard-Reaktion Voraussetzungen Aminverbindungen (z.B. Proteine) reduzierende Verbindungen (z.B. Glucose) Hitze
• Folgen der Nichteinhaltung der Kühlkette Folgen & Ursachen Folgen Frischeverlust Qualitätsverlust Beeinträchtigung der Haltbarkeit Minderung des Nähr- und Genusswertes sowie der Brauchbarkeit Ursachen nicht durch MO hervorgerufene Reaktionen mikrobiologische Stoffwechselaktivitäten
• Folgen der Nichteinhaltung der Kühlkette Einflussfaktoren auf Haltbarkeit Umweltfaktoren Feuchtigkeit Zeit Licht Verpackungsmaterial Temperatur Produkteigenschaften aw-Wert, pH-Wert, Textur, Anfangskeimgehalt, Konservierungsstoffe Mikrobiologisches Wachstum in kühlpflichtigen Produkten
• Folgen der Nichteinhaltung der Kühlkette Schwachstellen Logistik Verbraucher falsche Lagerung
• Schockgefrieren Kühlverfahren Kontaktgefrierverfahren Kaltluftgefrierverfahren Kryogenes Verfahren
• Schockgefrieren Einfluss auf Teig Physikalische Änderungen durch verschiedene Aggregatzustände des Wassers Kristallisation Volumenanstieg Druckanstieg Abhängigkeiten der Gefrierzeiten
• Schockgefrieren Probleme Wachstum von großen Eiskristallen Volumenverluste (führen zur Retrogradation) Reduzierung der vitalen Hefezellen
• Einsatz vom Emulgatoren zur Stabilisierung disperser Systeme am Beispiel Mayonnaise Mayonnaise: O/W-Emulsion Zutaten: Öl Essig Eigelb Senf Salz Zucker Gewürze Aromastoffe disperse Phase Öl Eigelb kontinuierliche Phase wässrige Lösung aus Salz, Genusssäuren, Zucker
• Einsatz vom Emulgatoren zur Stabilisierung disperser Systeme am Beispiel Mayonnaise Emulgator Lecithin Lecithin im Eigelb gehört zu Phosphoyglyceriden Grundgerüst ist Glycerin hydrophober Teil besteht aus FS hydrophiler Teil besteht aus einer organischen Base (Cholin) und einer Phosphatgruppe LM-Zusatzstoff: E322
• Schaumherstellung und -stabilisierung Stabilisierung Proteinstabilisiert meist mit Hühnerweiß besonders stabil z.B. Eischnee fettstabilisiert Fettkristalle tragen zur Fixierung von Gasbläschen bei Fetttropfen agglomerieren teilweise z.B. Schokoriegel Mehrphasenschäume enthalten in der flüssigen kontinuierlichen Phase mehrere dispergierte Phasen sind fester und stabiler als Zweiphasenschäume z.B. Schlagsahne
• Hydrokolloide zur Stabilisierung von LM Hydrokolloide makromolekulare, hydrophile Substanzen wasserlöslich nur dispergier- und quellbar keine echten Emulgatoren stabilisieren Emulsionen durch Vorhandensein elektrischer Ladungsträger und großer Hydrathüllen kann mehrere Eigenschaften gleichzeitig besitzen
• Hydrokolloide zur Stabilisierung von LM Geliermittel geben LM durch Gelbildung eine verfestigte Form beeinflussen Schmelzverhalten, Kaueigenschaften, macht Wurst schnittfest regen Verdauung an binden Ca, Fe, Zn, verhindern Resorption
• Hydrokolloide zur Stabilisierung von LM Verdickungsmittel erhöhen Viskosität strukturieren die LM durch Aufsaugen von Wasser und Aufquellen oft verwendet in light-Produkten stabilisieren Emulsionen, Schäume, Beschichtungen regulieren Feuchtigkeit verhindern das Entmischen oder Absetzen von Stoffen
• Hydrokolloide zur Stabilisierung von LM Trennmittel verhindern das Kleben an Formen und Blechen, das Verklumpen und Verkleben durch Schutzfilmbildung um Partikel Anwendung während des Produktionsprozesses
• Hydrokolloide zur Stabilisierung von LM Füllstoffe bilden einen Teil des Volumens des LM Einsatz bei kalorienverminderten LM Verdünnung des KH-Anteils bei Backwaren häufig wird Wasser dazu verwendet Einsatz von Ballaststoffen maskiert den Nachgeschmack von Süßungsmitteln, wirkt gleichzeitig als leichtes Süßungsmittel
• Hydrokolloide zur Stabilisierung von LM Überzugsmittel schützen die Oberfläche der LM vor Austrocknen und Aromaverlust geben glänzendes Aussehen Verwendung bei Obst, Kaffeebohnen
• Hydrokolloide zur Stabilisierung von LM Beispiele Exudate: Gummi arabicum E414 Verdickungsmittel, Stabilisator, Trägerstoff, Füllstoff, Trennmittel Samenmehle: Johannisbrotkernmehl E410 Verdickungsmittel, Stabilisator, Geliermittel Gerüstsubstanzen: Pektin E440 Geliermittel, Stabilisator Gerüstsubstanzen: Agar-Agar E406 Geliermittel, Füllstoff, Verdickungsmittel biosynthetische Polysaccharide: Xanthan E415 Geliermittel, Verdickungsmittel tierische Polypeptide: Gelatine Geliermittel, Verdickungsmittel, wasserbindend, schaumbildend
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• Hydrokolloide zur Stabilisierung von LM Anwendungen im LM-Bereich Backwaren Zuckerwaren Getränke und Limonaden Speiseeis
• Herstellung von extrudierten Snacks Vorteile Erhöhung der Haltbarkeit des LM durch Einstellen des Wassergehalts Produktinnovationen sprödes und weiches Material kann so verarbeitet werden
• Herstellung von extrudierten Snacks Vorgang Extrudermasse wird in Trichter gegeben hinterer Teil der Schnecke: Masse wird vorgewärmt, entgast, verdichtet Schnecke transportiert Gut weiter, im mittleren Bereich verringert sich die Gangtiefe, Masse wird weiter verdichtet und Druck aufgebaut vorderer Bereich der Schnecke: Masse trifft auf Düse, durch die mit Druck das Extrudat in einer bestimmten Form herausgepresst wird häufig: Zuschneiden des Extrudats
• Herstellung von extrudierten Snacks Kalt- & Heißextrusion Kaltextrusion (niedrige Drücke, Temperaturen, Scherkräfte) Temp: 40-60 Stärke quillt nicht, Kleberproteine denaturieren nicht Bsp: Nudeln Heißextrusion (hohe Drücke, Temperaturen) Temp: 120-300 Druck: 240-700 bar Masse wird plastifiziert durch Schmelzen, Verkleisterung der Stärke, Denaturierung von Proteinen > Inaktivierung antinutritiver bzw. toxischer und allergener Verbindungen Bsp: Cornflakes
• Mikroverkapselung von Aromastoffen Herstellungsprozess, bei dem feste, flüssige oder gasförmige Substanzen/Wirkstoffe (Kernmaterial) in ein Trägermaterial (Hülle) eingebunden werden Hüllmaterialen: KH, Proteine, Lipide, Pektine, Latex Kernmaterialien: Aromen, ätherische Öle, Vitamine, Enzyme, MO  
• Mikroverkapselung von Aromastoffen Verfahren Sprühtrocknung (am häufigsten, da günstig, hohe Stabilität) Extrusion Gefriertrocknung Co-Kristallistion
• Mikroverkapselung von Aromastoffen Beispiele Vorteile Beispiele in LM-Industrie Instant-Getränkepulver Tütensuppen Kaugummi Backmischungen Vorteile Schutz vor Aromaverlusten und -veränderungen und Auftreten von Fehlaromen kontrollierte Freisetzung (durch pH-Änderung, mechanische Einwirkung, Enzymwirkung, Hitze) optimierte Handhabbarkeit
• intelligente, aktive und modifizierte Verpackungen intelligent Indikatorsysteme, die die Frische bzw Haltbarkeitszustand eines verpackten LM dokumentieren aktiv a) Releasersysteme: aktive Materialien geben gezielt Stoffe an verpackte LM oder an die umgebende Atmosphäre ab b) Adsorbersysteme: aktive Materialien entziehen ihnen Stoffe modifiziert Durch die Hinzugabe von Schutzgasen wird die Umgebungsatmosphäre verändert. Dadurch werden oxidative und mikrobielle Vorgänge verhindert, die Haltbarkeit verlängert und der Qualitätszustand erhalten, ohne dass der Zusatz von Konservierungsmitteln oder Stabilisatoren notwendig ist.
• TetraPak als Bsp einer Multikomponentenverpackung gezielt angebrachte und lösbare Umhüllung von einem Produkt Zusammensetzung aus verschiedenen Materialien Schutz des Inhalts und der Natur > zu 99% recycelbar frische Produkte: Polyethylen, Karton, Polyethylen (PE) für haltbare Produkte: PE, Karton, PE, Aluminiumfolie, PE Herstellung durch Extrusion
• Pro & Contra Nanotechnologie Pro Stabilität und Haltbarkeit von LM wird erhöht Bioverfügbarkeit erhöht optische Eigenschaften, Geschmack und Konsistenz verbessern sich Kontrolle der Frische und Sicherheit von Verpackungsmaterialien Contra mögliche Risiken? Nanopartikel können in Organismus gelangen Barrieren wie Blut-Hirn-Schranke können evtl. überwunden werden Unwissenheit über Risiken bei Abwasser und Abfälle hoher Wasser- & Energieverbrauch bei Herstellung bisher noch keine Nachweisverfahren

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