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Verpackungstechnologie (Subject) / Fragen (Lesson)

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• Was sind die 4 Funktionen einer Verpackung? 1. Schutz vor Licht (kein Sichtfenster) Unter Schutzatmosphäre verpackt und enthält Stickstoff Oxidation: Licht und Sauerstoff, 5 % Sauerstoff wird toleriert ohne Lichteinwirkung 2. Feuchtigkeit sonst: physikalischer Verderb durch Aufnahme von H20 3. Verschmutzung/Kontamination, mechanischen und physikalischen Verderb wirkt als Polster, Schutz vor Zermahlung und physikalische Einwirkung 4. Information für den Verbraucher Verpflichtende Angaben Aufmachung, Marketing Durch Polsterung denkt der Verbraucher, es ist mehr enthalten --> ansprechendes Äußeres
• Welche CO2-Gewinnungsverfahren gibt es? 1. Prozess- oder technisches CO2 als Nebenprodukt chemischer Produktionsprozesse wie Ammoniaksynthese 2. Biogenes CO2 als Nebenprodukt der alkoholischen Gärung in Bioethanolanlagen bzw. des Abbaus von Biopolymeren durch anaerobe methanogene Bakterien in Biogasanlagen 3. Gär-CO2 als Nebenprodukt der alkoholischen Gärung z.B. in Brauereien und Weinkellereien 4. Quell-CO2 (natürliche Kohlensäure) aus unterirdischen Quellen z.B. Mofetten in der Eifel
• • Wie werden Gase in der LMindustrie genutzt? Schutzgasverpackung Härten Frosten und Kühlen Granulieren Coating
• • Was bedeutet ALIGAL? Alimentaire Gaz Air Liquide: Lebensmittelgase von Air Liquide
• • Welche Anforderungen an Lebensmittelgase gibt es? 1. Einhaltung von Reinheitsanforderungen (mindestens 99 %) 2. lückenlose Rückverfolgbarkeit durch Chargenaufkleber und Lieferscheine 3. Angabe eines MHDs (3 Jahre für Bulk- und Zylindergase) 4. HACCP-Konzept für die Produktion, Abfüllung und Auslieferung 5. Separater Zylinderpak (resedagrüne Zylindermantelfarbe) 6. RPV-Ventil (Restdruck-Ventil, Residual Pressure Valve)
• • Was bedeutet MAP? Modified Atmosphere Packaging Verpacken unter einer Schutzgasatmosphäre, die sich in ihrer Zusammensetzung wesentlich von Luft abweicht.
• • Was bedeutet CAP? Controlled Atmosphere Packaging Kontrolle der Faktoren (Sauerstoff, Luftfeuchte, CO2, Temperatur) in einem Transport- oder Lagerraum, um die Veränderungen des Transportgutes zu verhindern oder gezielt zu verändern nachsteuern ist möglich Verlängerung der Haltbarkeit Beispiel Äpfel: sind atmendes, lebendes Produkt und verbrauchen weiterhin Sauerstoff und geben CO2 und Wasser ab; durch gezieltes nachsteuern und Einstellen der Faktoren, können die Äpfel so bis in das Frühjahr gebracht werden
• Was kann man mit Schutzgas bewirken? A) Verderbsprozesse unterbinden Schutz vor Oxidation  (z.B. Fette, Vitamine A, E und C sind oxidationsempfindlich) Einflussnahme auf enzymatische Reaktionen (enzymatische Bräunung Polyphenoloxidase) Beeinflussung des Wachstums von MOs (Hemmung) Physischer Schutz des Produktes bei mechanischer Einwirkung (z.B. Chipstüte) B) Physiologische Atmung aufrecht erhalten C) Farberhaltung bei frischem Fleisch und Geflügel  --> Verlängerung der Haltbarkeit D) Ansprechende Verpackung z.B. Luftpolster --> Tüte wirkt voller
• • Welche Verderbsformen gibt es? Physikalisch: Luftfeuchte wird aufgenommen z.B. bei Chips Chemisch: Oxidationsreaktionen (Vitamin A, E, C, ungesättigte Fette) Biochemisch: enzymatisch katalysiert durch PPO Biologisch: Käfer, Nagetiere etc.
• • Was ist die physiologische Atmung? Salat, Obst, Gemüse (frisch) atmet in der Verpackung weiter verbrauchen Sauerstoff und geben CO2 und Wasser ab
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• • Welche geschichtlichen Lagerungsmethoden gibt es? Lagerung von Getreide in dichten Erdgruben 9000 v. Chr.: Mikroflora von feuchtem Getreide verbraucht Sauerstoff und bildet CO2 --> Ausbildung einer CO2-haltigen Atmosphäre Unterdrückung von Schimmelpilzen und nsekten Lagerung über viele Jahre hinweg Transport von Litschis in Bambusstengeln 8. Jhd. n. Chr.: Litschis in Bambusstengeln, die mit Blätter ausgeschlagen und verschlossen waren Ausbildung einer konservierenden Binnenatmosphäre
• • Inwiefern wachsen die Ansprüche der Konsumenten? Vorliebe für frische Produkte Präferenz für "natürliche" Produkte ohne Konservierungsstoffe Möglichst lange Haltbarkeit von LM Einfache Zubereitung - Convenience Ansprechende Verpackungen neue Produktentwicklungen --> Das Verpacken unter Schutzatmosphäre ist eine Möglichkeit, diesen gewachsenen Ansprüchen gerecht zu werden
• ´• Welche Vorteile für Produzenten, Handel und Verbraucher gibt es? Weniger Verderb beim Transport und Handel Überbrückung von Wochenenden beim Händler gerinere Anlieferungsfrequenz längere Distributionswege können zurückgelegt werden erhöhte Verkaufswahrscheinlichkeit von MAP-Produkten längerer Verbrauchszeitraum
• • Eigenschaften von Stickstoff und Wirkung Substitution von Luftsauerstoff --> Schutz vor Oxidation keine direkte antimikrobielle Wirkung, aber indirekte Begrenzung von aeroben Mikroorganismen, da diese verdrängt werden Risiko allerdings, dass anaerobe Keime sich bilden (Clostridien) schlecht löslich in Wasser und Fetten Schützt als Stützgas vor mechanischen Einflüssen
• • Was ist der Pseudo-Vakuum-Effekt? Lösen sich Gasmoleküle im Produkt, kommt es zu einer Volumenabnahme der Verpackung --> zum Beispiel löst sich Stickstoff in Chipstüte und geht in die Chips über --> abnehmendes Volumen und Kontraktion der Tüte
• • Welche Funktionen hat CO2? Reduziert die Atmung von noch lebenden Produkten pflanzlicher Herkunft Hemmung der Ethylenproduktion PPO-Aktivität wird durch hohe CO2-Konzentration gehemmt Hemmt Wachstum von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen ab einer Konzentration von ca. 20 % Gut löslich in Wasser und Fetten (löst sich in Wasser, ohne chemisch zu reagieren) Qualitäts- und Dichtigkeitsmerkmal --> Spannung und reversible Bildung von Kohlensäure
• • Welche Eigenschaften und Funktionen hat Sauerstoff? Oxidierend bindet an Myoglobin und die natürliche rote Fleischfarbe bleibt erhalten: O2+Myoglobin=Oxymyoglobin hält physiologische Atmungsprozesse aufrecht hemmt das Wachstum strikt anaerober MOs (Clostridien, C. botulinum z.B. Typ E bei Fisch)
• • Wie entsteht die rote Farbe beim Fleisch? Sauerstoff bindet an Myoglobin --> es entsteht Oxymyoglobin (ziegelrot) bei niedrigen Sauerstoffgehalt oxidiert Fe2+ zu Fe3+ und es entsteht Metmyoglobin (braun-grau) --> diese Reaktion ist unerwünscht und soll vermieden werden bei Sauerstoffabwesenheit entsteht (Desoxy)myoglobin (purpurrot), wird dieses weiter oxidiert entsteht Fe3+ und Metmyogobin; bei Sauerstoffzufuhr entsteht Oxymyoglin (erwünscht)
• • Welche Eigenschaften und Funktionen hat Argon? Substitution von Luft(sauerstoff) -> Schutz vor Oxidation 1,4 x höhere Dichte als Stickstoff (bessere Spülwirkung) Bessere Löslichkeit als Stickstoff in Wasser und Fetten Hemmt bestimmte Enzymaktivitäten (z.B. PPO) reduziert die Atmungsgeschwindigkeit von Produkten pflanzlicher Herkunft
• • Was ist Chlorogensäure? phenolische Verbindung, die leicht oxidierbar ist --> Fettverderb, Ranzigkeit
• • Welche Möglichkeiten gibt es, um eine gasdurchlässige Verpackung herzustellen? 1) Mikroporen mit einem Laser 2) OPP-Verpackung: Gasdurchlässigkeit, Atmungsaktivität ist auch schon ohne Mikroporen gewährleistet)
• • Was ist ein off-flavour? Unerwünschte Aroma-Komponente entsteht bei anaeroben Zellatmung und soll verhindert werden Entsteht durch: Milchsäure, Ethanol und Acetaldehyd
• • Welche Hürden können aufgebaut werden, um die Haltbarkeit von Krabben zu verlängern? 1) Schutzgas 2) Kühlen 2a) Kochen (Dekontamination) 3) Nach Schälen in Benzylsäure
• • Wie kann die Farbe von frischem Fleisch/Geflügel stabilisiert werden und was sind die Vorteile? Sauerstoffhochdruckbehandlung mit VIVOTEC-Anlagen Befüllung der Einsätze des Autoklaven im Kühlraum Begasung mit ALIGAL3 (lebensmittelkonformer O2) bei 14 bar für mehrere Stunden Sauerstoffmoleküle dringen in das Fleisch ein Myoglobin + O2 -> Oxymyoglobin
• Was sind die Vorteile der Farbstabilisierung? Farbstabilisierung Vermeidung von unansehnlichen Graufärbungen an Kontakt- und Druckstellen Berringerung von Abschnitten längerer, höherpreisiger Abverkauf
• • Was ist das Problem der Atmungsrate? mit steigender Atmungsrate nimmt die Haltbarkeit ab
• • Welches Ziel hat das Absenken der Atmungsrate? Absenkung des O2-Gehaltes Absenkung der Temperatur Anreicherung von CO2
• Was geschieht bei der Atmung? Glucose + O2 --> CO2 + H20 + Energie
• Was geschieht bei der anaeroben Gärung? Glucose -> Milchsäure, Ethanol, Acetaldehyd + CO2
• • Welche mikrobiologischen Angriffsflächen bildet frischer, geschnittener Salat? Atmendes Produkt und Reifeprozesse finden noch statt große Angriffsfläche Zellsaft tritt aus geschnittenes Produkt
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• • Welche Faktoren bei der Verpackung von Lebensmitteln müssen beachtet werden? Produkt Schutzgas Verpackungsfolie (Durchlässigkeit) Verpackungsmaschine Umwelt/Hygiene (Licht, Temperatur, Kühlkette, Kleidung)
• Wie ist die Löslichkeit von Gasen bei steigender Temperatur? Die Löslichkeit von Gasen sinkt bei steigenden Temperaturen bsp. CO2 CO2 ist bei niedrigen Temperaturen besser antimikrobiell wirksam
• • Was sind die erwünschten Eigenschaften einer Verpackungsfolie? Gasdurchlässigkeit bei z.B. atmenden Produkten Gasdicht bei O2-empfindlichen Produkten UV-Schutz thermisch formbar anti-statisch bedruckbar schweißbar nicht beschlagbar (anti-fog) undurchlässig für Wasserdampf hitzebeständig
• Wie ist die Entwicklung, der Verbrauch und Durchgang von Gasen bzw. Wasserdampf? CO2 und H2O gelangen von Innen nach Außen O2 muss nachgeführt werden, damit die Umgebung nicht anaerob wird --> würde geschehen, wenn kein Sauerstoff mehr vorhanden ist Bildung von Alkohol, Acetaldehyd und Milchsäure Trifft nicht bei gegartem Gemüse zu: dies ist kein lebendes Gewebe mehr
• Was ist das besondere bei Pilzen, wofür ein Beispiel? brauchen viel O2 und produzieren viel CO2 brauchen sehr durchlässige Verpackungsfolie
• Von welchen Faktoren ist die Anpassung der Durchlässigkeit abhängig? 1) Produkt 2) Verarbeitung (z.B. Salat in kleinen Stücken --> Stress und Erhöhung der Zellatmung) oder ein ganzer Salatkopf
• Wie stellt sich eine passive O2/CO2-Konzentration bei verpackten Tomaten ein? Zum Zeitpunkt 0: 21 % Sauerstoff und 0% CO2 --> Luft Produkt befindet sich noch nicht unter Schutzatmosphäre Folie wird drauf gegeben und Gewebe bildet CO2 und verbraucht O2 --> Schutzatmosphäre stellt sich ein und es entsteht ein Gleichgewicht
• Wäre es eine Möglichkeit auf Schutzgas zu verzichten, wenn sich das Produkt selbst einstellt? Ja, wird teilweise so ausgeführt. Allerdings besteht die Gefahr, dass zu Beginn zu viel Sauerstoff vorhanden ist und zum Beispiel an Schnittkanten von Salat eine Bräunungsreaktion hervorrufen --> bei lebenden Geweben ist die PPO immer noch aktiv und beschleunigt die Reaktion. Beispiel: Litschis Transport aus China
• Was ist die O2-Toleranz? minimale O2-Konzentration, die mindestens enthalten sein muss, damit das Produkt leben kann Wert darf nicht unterschritten werden, sonst kippt der Stoffwechsel von aerob auf anaerob um wenn man wissen möchte, wie ein Produkt möglichst lange haltbar gemacht werden kann --> Tabelle nachschauen und die Marke von 1,0 darf nicht unterschritten werden; man nähert sich von oben an, damit der Stoffwechsel verlangsamt werden kann
• Was ist die CO2-Toleranz? maximale CO2-Konzentration Wert darf nicht überschritten werden, damit die Atmung nicht zum Erliegen kommt (Produkt erstickt sonst) Von aerob --> anaerob CO2 wird vorgelegt, um Reaktion zu drosseln und Atmung auszubremsen
• Was besagt die Atmungsgeschwindigkeit? Es gibt Produkte, die viel atmen und die wenig atmen je nach Produkt muss die Folie atmungsaktiv sein --> wie viel CO2 pro kg Produkt Temperatur ist dabei ein wichtiger Aspekt --> CO2 löst sich besser bei hohen Temperaturen Beispiel stark: Champignons Beispiel schwach: Kopfsalat
• Was ist Ethylen? Reifungsgas: C2H4 Phytohormon (Pflanzenhormon) wird von Früchten selbst gebildet --> verbleibt entweder auf der Frucht selbst oder geht auf andere Früchte über und beschleunigt die Reifung Lagerung: bestimmte Produkte nicht zusammenlagern a) Absorber, der Ethylen herauszieht b) Reife ist bei manchen Produkten erwünscht, bei manchen nicht c) in bestimmten Situationen wird sich Produktion zunutze gemacht, z.B. in Bananenreifekammern: reifen durch Ethylen-Bananenreifegas mit kleinem Anteil an Ethylen Wissen: Beispiel Bananen-Transport: werden betupft und Ethylenabsorber eingesetzt, damit die Bananen nicht zu schnell reifen Wenn die Bananen ankommen, ist es abhängig von der Logistik und Lagerdauer, ob Ethylen zugegeben wird, damit die Bananen schneller reifen --> erwünscht oder unerwünscht
• Wie bewirkt die Temperatur die Haltbarkeit? Haltbarkeit nimmt mit zunehmender Temperatur ab Einflüsse der Haltbarkeit auf die Umweltfaktoren Nicht nur Schutzgas, Ethylen beachten, sondern auch immer die Temperatur!
• Wie können Insekten in Verpackungen eindringen? Beim Verpacken bereits im LM vorhanden (Verschleppung) Beim Verpacken bereits an Packmittel vorhanden Eindringen durch Fehlstellen der Verpackung (Invasion) Eindringen durch das vorher intakte Verpackungsmaterial (Penetration)
• Wie werden Insekten und Larven mittels CO2 abgetötet? CO2 geht in die Hämolyse in Lösung --> Druck wird erhöht --> Tiere platzen CO2 ist wirksamer bei hohen Temperaturen
• Warum ist CO2 wirksamer als Stickstoff? Beide Gase verdrängen Sauerstoff --> gefährlich für die MA CO2 reagiert aber auch zusätzlich mit Hämoglobin und ist besser löslich
• Beispiel Begasung eines Teelagers mit CO2 1) Das Lager muss vollkommen luftdicht sein 2) Sicherheitsprobleme beachten, da CO2 imemr irgendwo entweicht (Atemgeräte) 3) da drucklos --> lange Behandlungsdauer und eine ständige Beflutung, da kein Druck vorhanden ist
• Wie kann die Begasung eines Teelagers mit CO2 entschärft werden? Das Material in eine große Kammer einschließen bei 20-30 bar Druck, so sinkt das Sicherheitsrisiko und auch die Dauer CO2 Gas darf nur für Bioprodukte eingesetzt werden, dort dürfen keine chemischen (PH3, Phospin) eingesetzt werden --> gefährlich
• Druckbehandlung PEX Pressure, Expansion Das zu behandelnde Produkt ist abgepackt in Säcken oder Kisten und wird in einem Druckautoklaven mit CO2 einem Druck von bis zu 30 bar ausgesetzt Rückstandsfrei und bei Behandlung von Biorohstoffen von Bedeutung Druck wird aufgebaut mit anschließender Entspannung, das CO2 löst sich schlagartig in den Insekten und wenn Druck erhöht wird, platzen die Tiere
• Beispiel für Penetratoren Käfer der Gattung: Rostbrauner Reismehlkäfer Große Larven der: Dörrobstmotte

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