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Qualität pflanzlicher LM (Fach) / Übungsfragen Beneke (Lektion)
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- Beschreiben Sie den Einfluss der Trocknungstemperatur auf die Keimfähigkeit von Saatgut bei zu hohen Temperaturen >70 °C nimmt die Keimfähigkeit des Saatgutes bereits nach wenigen Minuten rapide ab
- Erläutern Sie den Unterschied zwischen Satztrocknern und Durchlauftrocknern Satztrockner: Diskontinuierliches Trocknungsverfahren Keine richtige Durchmischung des Trocknungsgut Durchlauftrockner: Kontinuierlicher Betrieb Trocknungsgut wird bei der Trocknung durchmischt
- Welche Aufgaben haben Mischer? Werden zur Verhinderung einer ungleichmäßigen Trocknung eingesetzt
- Was sind Ruheschicht- und Umlauftrockner? Technische Warmluft Trockner Konvektive Trocknungsverfahren Satztrockner (diskontinuierliches Trocknungsverfahren) Ruheschichttrockner: Flachbehälter oder Hochbehälter Trocknungsgut in unbewegter Schicht Umlauftrockner: Hochbehälter Trocknungsgut wird während Trocknung kontinuierlich im Kreis bewegt
- Welche Energiequellen können für die Bereitstellung der benötigten Wärme beim Trocknen verwendet werden? Flüssige Brennstoffe (Leichtöl, Kerosin, Schweröl) Gasförmige Brennstoffe (Erdgas, Flüssiggas, Biogas) Feste Brennstoffe (Holz, Hackschnitzel, Spelzen) Elektrizität Solarenergie
- Erläutern Sie den Unterschied zwischen Belüftungskühlung und –trocknung Belüftungskühlung: Prinzip der Zwangsbelüftung mit Außenluft Bei Selbsterwärmung der Biomasse: Getreide: Selbsterwärmung durch Eigenatmung(Umsetzung von KH --> Substanzverlust)--> Sättigungsdefizit der Luft höher--> Anstieg des Wasseraufnahmevermögens Ablauf: Intermittierende Belüftung mittels Gebläse--> Zyklen temperaturgesteuert--> Einsetzen ab ca. 5-10 K temperaturdifferenz geg. Außenluft--> Verdrängen der feuchten Luft durch Frischluft: Biomasse wird gekühlt Selbsterwärmung nimmt ab--> Trocknungsprozess verlangsamt sich Vor- / Nachteile: Vorteil: geringer Fremdenergieeinsatz Nachteil: geringer Substanzverlust der Biomasse Belüftungstrocknung: Prinzip der kontinuierlichen Belüftung (nur in warmer Jahreszeit möglich) Geeignet für Biomasseschüttgüter außer sehr feinkörnig - Ablauf: Trocknungsluft (ggf. gering Vorgewärmt) wird mittels Gebläse durch Trocknungsgut gedrückt Schon geringe Vorwärmung wirkt positiv Nutzung von Lüftungsabwärme oder solar möglich Bei zu hoher Luftfeuchtigkeit droht Wiederbefeuchtung Für gutes Trockenergebnis: Möglichst ebene Schüttung Mindestschütthöhe einhalten --> Luftzufuhr
- Welche Möglichkeiten der Strömungsführung bestehen bei Durchlauftrocknern? Kreuzstrom (Querstrom): Trocknungsgut von oben, Trocknungsluft von der Seite Gleichstrom Trocknungsgut von oben, Trocknungsluft von der oben Gegenstrom Trocknungsgut von oben, Trocknungsluft von der unten Gemischterstrom Trocknungsgut von oben, Trocknungsluft in Wirbeln
- Skizzieren Sie den Aufbau eines Hordentrockners und erläutern Sie die Funktionsweise Trockner für Obst und Gemüse Warmlufttrocknung Luft wird von Gebläse durch Heizung gedrückt (Erwärmung) Tritt dann im Quer durch vertikal angeordnetes Trocknungsgut Steigt auf anderer Seite wieder zum Gebläse auf
- Beschreiben Sie die grundlegenden Zusammenhänge bei Konvektionsverfahren Konvektion: - an Strömungen gebunden - erfolgt in Flüssigkeiten oder Gasen - selbstablaufend bei Temperaturunterschied - Beispiel: Wasser in Heizung, aufsteigende Luft um Heizung Kann natürlich (durch freie Aufwärtskonvektion) oder erzwungen (Gebläse) erfolgen Wärmeübertragung durch Konvektion Entfernen der Feuchte durch die Luft Produkt ist vollkommen von Gasstrom umgeben
- Wofür eignet sich die Kontakttrocknung und wie funktioniert sie? Funktionsweise: Energieeintrag durch Kontakterwärmung an Oberfläche des Trockners Kein zusätzliches Transportmedium notwendig Wärmeübertragung durch Konduktion deutlich schneller als Konvektion Stoffaustrag über Luft Trocknungsdauer vom Gut abhängig: - Stückig lange Dauer -> Kaum Anwendung- Flüssig kurze Dauer Verfahren: Walzentrocknung Trockene Außenschicht wird abgeschabt Leistung: Nur für flüssige oder pastöse Trocknungsgüter Sehr geeignet für Trocknungsgüter mit hohem Flüssigkeitsanteil Sehr schnell Max. Temperatur 90 °C. Rotationsgeschwindigkeit 1-5 min-1.
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- Vergleichen Sie die Verfahrensleistung verschiedener Trockner bei der Trocknung von Weizen (Trocknung von 20 % auf 16 % Feuchte) Querbelüftungstrockner: Trocknung von 20 % auf 16 % Feuchte: ca. 0,5 - 2,0 t/h Zentralrohrtrockner: Trocknung von 20 % auf 16 % Feuchte: ca. 0,3 – 1,5 t/h Dächerschachttrockner: Trocknung von 20 % auf 16 % Feuchte: ca. 0,8 – 3,2 t/h Umlauftrockner: Trocknung von 20 % auf 16 % Feuchte: ca. 2,0 – 10,0 t/h, bis zu 20,0 t/h à Bei Dächerschacht-Umlauftrocknern Querstrom-Schacht-Durchlauftrockner: Trocknung von 20 % auf 16 % Feuchte: ca. 5,0 – 60,0 t/h Dächerschacht-Durchlauftrockner: Trocknung von 20 % auf 16 % Feuchte: stationär bis zu 100 t/h mobil bis zu 20t/h
- Was ist ein Sublimations-Trocknungsverfahren? Gefriertrocknung Unterhalb des Tripelpunktes geht Stoff direkt von gasförmig zu fest über Für Sublimation muss gefrorenem Wasser notwendige Energie zum Phasenübergang über Heizung zugeführt werden Entfernung des gasförmigen Wassers durch Kondensation und Ausfrieren an kalter Kontaktfläche Ablauf: Einfrieren Einbringen der Unterdruckkammer Definierte Erwärmung über Heizfläche --> Sublimation
- Für welche Produkte können Sprühtrockner eingesetzt werden? Zur Produktion von Pulvern, Agglomeraten, Granulaten aus pumpbaren Lösungen, Suspensionen oder Schmelzen
- Wo wird bei Radiationsverfahren die Wärme generiert? Wärme wird auf Gutoberfläche generiert --> Durch Infrarot Es entsteht hohe Energiedichte und hohe Temperatur an der Oberfläche Ist technisch Schwierig zu beherrschen
- Was sind die Vorteile der Gefriertrocknung? - Kaum Stress im Produkt - Form bleibt erhalten - keine Bräunung - Erhalt von Aroma, Farbe, Vitaminen, Geschmack, Aminosäure etc. - Gute Wiederbefeuchtungseigenschaften
- Skizzieren und beschreiben Sie die Wirbelschichttrocknung Zuluft dringt von unten durch eine horizontal angeordnete Sicht des FeuchtgutesGeht nach oben durch Rohr zu Zyklon: Abluft Fechtgut wird getrocknent und geht horizontal durch den unteren Durchlass des Zyklons
- Erklären Sie die Wirkungsweise der Konservierung durch Hitzeanwendung Es wird unterschieden in: Pasteurisieren Einkochen Backen Sterilisieren --> Überschreiten der maximalen Lebenstemperatur der MO’s - Sterben ab, aber Dauerstadien (Sporen) können überleben und wieder auskeimen - Reinfektion möglich --> Thermische Inaktivierung der produkteigenen Enzyme - Denaturierung - Enzymatische Reaktionen unterbrochen --> Tlw. ungewollte Zerstörung von Inhaltsstoffen
- Was ist Sterilisation und Sterilität? Bezieht sich auf alle Prozesse, welche biologische Verunreinigungen auf Oberflächen, Anlagen, Lebensmitteln, Arzneimitteln etc. abtöten. --> Bsp. Schimmel, Bakterien, Hefen, Vieren, Sporen Unterteilung in Biologische und bakteriologische Sterilität, „Quasi-steril“ wenn keine Toxine oder Beschädigungen durch MO’s, Enzymen oder Pathogenen hervorgerufen werden Kann erfolgen durch Anwendung von: Hitze, Chemikalien (Wenig Konzentriert), Strahlung, Filtration
- Skizzieren und erläutern Sie die Abtötungskurve von Mikroorganismen MO-Populationen werden bei Überschreiten letaler Temperatur exponentiell abgetötet Es gibt immer hitzetolerante Individuen, die Hitzeentwicklung länger überleben Konservierung muss auch tolerante Individuen erfassen 30° Bogen Von Keimzahl (y-Achse) zu Zeit (x-Achse)Startpunkt y-Achste bei Ausgangskontamination ----------------------------
- Erklären Sie den C-, D-, E-, F- und z-Wert C-Wert: Effekt des Kochens (Schaden) C= Min. Kochzeit bei 100°C D-Wert: Hitzetoleranz von MO’s D= je Hitzetoleranter desto Größer Wert E-Wert: Enzyminaktivierung E= Min bei Behandlung bei 100°C F-Wert: thermische Zerstörung von Sporen F0,1 = Summe aller letalen Effekte für 121,1°C und 1 Minute z-Wert: Temperatur, die benötigt wird zur Verschiebung des D-Werts um ein log
- Was ist der Unterschied zwischen konduktiver und konvektiver Wärmeübertragung? Konduktion: - Wärmeleitung à ausschließlich Transport von Wärmeenergie - an Stoff gebunden - Übertragung von Wärme in Materialien - Kontakterwärmung - Energietransport durch molekulare Kollision - Wärmeleitung nur bei Temperaturunterschied - Beispiel: kalter Löffel in heißem Kaffee Konvektion: - Indirekte Energieübertragung mittels Wärmeträgermedium - Immer kombiniert Energie und Stofftransport - An Strömungen gebunden - Erfolgt in Flüssigkeiten oder Gasen - Selbst ablaufend bei Temperaturunterschied - Beispiel: Wasser in Heizung, aufsteigende Luft um Heizung, Backen
- Erläutern Sie das Verfahren des Pasteurisierens Erwärmung von Lebensmitteln --> Abtötung von MO’s - HTST: high temperatur / short time < 100° C --> Erhitzung von bis zu 30min. - UHT: Ultra-high-temperature <140° C -_> Erhitzung nur für Sekundenbruchteile - Begrenzung der Aktivität von MO’s --> Kein vollständiges abtöten!! - Verfahren adäquat für Zerstörung fast aller Hefen, Schimmelpilze und Bakterien - Zerfall von Produkten nur verlangsamt, zusetzen von: Säuren, Verpackung, Kühlen, Zucker
- Was ist ein Autoklav und wofür wird dieser verwendet? - Anwendung für Hitze-Sterilisation - Diskontinuierlich: Standard-Autoklav Rotattionsautoklav - Kontinuierlich: Durchlaufautoklav - Sterilitätsmedium: Dampf: Dampf-Wassersprüh-Autoklav Vollwasser-Autoklav - Gasdichter, verschließbarer Druckbehälter - Für Verschiedene Anwendungen angepasst
- Erklären Sie die Wirkung von Kältebehandlungen zur Konservierung von Lebensmitteln - Unterschreitung der optimalen Lebenstemperatur von MO’s - Starke Verlangsamung - Verminderte Toxinbildung - Durch Ausfrieren von Wasser evtl. Beschädigungen - Pflanzliche Produkte bleiben frischer - Senken des aw-Wertes - Erhöhung der Salzkonzentration
- Was ist Gefrierbrand? - Qualitätsproblem (Produktstellenweise grau-braun und lederig- Entsteht wenn Luft an Oberfläche des Produktes dringt --> Austrocknung- Verstärkt durch Temperaturschwankungen - Agglomeration von Strukturmolekülen und Interaktion von Makromolekülen- Kristallisation von Makromolekülen- Irreversible Trocknung --> keine komplette Wiederbefeuchtung möglich
- Was ist die Aufgabe der Lagerung? - Dient der Überbrückung zwischen Anfall und Nutzung --> Trägt zu sicheren Versorgung bei - Ist Teil in landwirtschaftlichen Produktionsketten - Ist mit hohem Risiko von Substanzverlust und Qualitätsveränderung verbunden --> Biologische Prozesse
- Welche Möglichkeiten der Lagerung von Biomasse bestehen in Gebäuden? Behälter: Schüttgüter: - Flachlagerzellen - Hochbehälter: Rundsilos Vierecksilos Mit flexiblen Wänden - Kisten
- Beschreiben Sie den Temperatureinfluss bei der Lagerung von Kartoffeln Optimaltemperatiur von Speisekartoffeln: 4-5°C von Pflanzkartoffeln: 3-4°C Über opt. Temperatur: Keimung: ↓ Stärkeabbau: ↓ Atmung: ↓ Fäulnis: ↓ Gewichtsverlust: ↓ Unter opt. Temperatur: Auflufschäden: ↓ Frostschäden: ↓ Zuckergehalt: ↓ Verletzungen: ↓
- Welche Anforderungen gibt es an Lebensmittelverpackungen? - Schutz des Produkts: - Verteilung - Lagerfähigkeit - Verzehr - Hohe Wandstärke - Funktionalität: - Einfach zu öffnen - Einfach zu handhaben - Wiederverschließbar - Lagerfähig - Klare Instruktionen - Sicherheit: - Nicht zerbrechlich - Hygienisch
- Nennen und erklären Sie drei mögliche Risiken bei der Lagerung von Biomasse - Qualitätsrisiko: - Biologische Prozesse (Veränderung der Inhaltsstoffe) - Entmischung und Feinabrieb - Wiederbefruchtung (Umverteilung des Wassergehalts) - Verlustrisiko: - Biologische Prozesse (Substanzverlust) - Gefährdungsrisiko: - Selbstentzündung - Gesundheitsrisiko: - Pilzwachstum, Pilzsporenbildung - Umweltrisiko: - Geruchsbelästigung - Austretendes Wasser (Sickersaft) - technisches Risiko: - Agglomeration durch Frostwirkung
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- Bei der Lagerung welcher Erntegüter laufen die verschiedensten physiologischen und physikalischen Prozesse in höherem Maß ab: bei Getreide oder Kartoffeln? Was bedeutet das für die Lagerung? --> Kartoffeln - Abbau des Reservestoffes Stärke zu Zucker - Anhäufung reduzierender Zucker, Förderung der Maillardreaktion - Veratmung des Zuckers zu CO2 und H2O - Trockensubstanzverluste, Temperaturerhöhung, Wasserabgabe - Beginn der Keimung - Bildung von Keimsporen, verstärkter Reservenabbau, „Ergrünen“ von Knollen - Sehr geringe mechanische Belastbarkeit und sehr hoher Wassergehalt
- Welchen Einfluss haben die Erntebedingungen bei Kartoffeln hinsichtlich der Lagerung? Knollen sind sehr empfindlich: - Schale nur gering belastbar - Sehr hoher Wassergehalt - Mechanische Belastungen Erntetemperatur: Warmes Wetter >16°C: Wenn Trocken: Kühlen, Befeuchten Wenn Nass: Kuhlen, Oberfläche trocknen Kühles Wetter 10-16°C: Wenn Trocken: Temperatur halten, Befeuchten Wenn Nass: Temperatur halten, Oberfläche trocknen Kaltes Wetter <10°C: Wenn Trocken: Wärmen, Befeuchten, Frischluft Wenn Nass: Wärmen, Oberläche trocknen, Frischluft
- Erläutern Sie Primär-, Sekundär- und Tertiärverpackungen - Primäre Verpackung: - Direkter Kontakt mit LM - z.B. Dose, Glas, Becher) - Sekundäre Verpackung: - Äußere Schachtel, Kiste, Schutzhülle - Halt und schütz primäre Verpackung - z.B. Schlauchbeutel aus Verbundfolie - Tertiäre Verpackung: - Gruppiert mehrere sekundäre Verpackungseinheiten in Paletten- oder Schiffsladungen z.B. Faltschachteln aus Wellpappe als Transportverpackung --> Ladeeinheit: Mit Faltschachteln beladene Palette
- Warum sind Kartoffelknollen als vegetative Pflanzenteile viel empfindlicher gegenüber äußeren Einflüssen als robuste Dauerorgane? - Viele Schutzfaktoren weniger ausgebildet als bei Getreide oder fehlen gänzlich - Schale nur gering belastbar --> Bei Beschädigung eindringen von MO’s - Sehr hoher Wassergehalt: - Geringe Mechanische Belastbarkeit - Ständiger physikalischer Wasserverlust --> Verdunstung - Ggf. permanenter Ablauf von chemischen Reaktion - MO’s haben optimale Vermehrungsmöglichkeiten
- Welche Kunststoffe werden für Lebensmittelverpackungen verwendet? - Nur ca. 20 Polymeere für Lebensmittelverpackungen verwendet - Verschiedenste Kombinationen dieser 20 Werkstoffe erhältlich
- Erklären Sie Form-Fill-Seal Verpackungen. - Wird im Prozess geformt, vorher in Rohform (z.B. Rolle) - Sehr effizient --> speziell bei flexiblen Materialien - Flexibles Material passt sich gut an --> Hochgeschwindigkeitsverarbeitung --> Variation in Größe und Form - Häufige Anwendung: verschiedene Varianten (horizontal, vertikal) - Auch Schutzgasatmosphäre möglich (N2) - Geringe Stabilität gegen Belastung von außen
- Welche Auswirkungen haben mechanische Belastungen auf Kartoffelknollen? Mechanische Belastungen eingeteilt in: Nach 2-7 Tagen: Ernte: Wassergehalt der Konlle hoch = Zellen zerplatzen --> Verfärbungen Auslagerungen: Wasserhehalt niedrig = chemische Reaktion --> Verfärbungen > 10 Tage: Ernte: Auflösung Verfärbung, Lufteinschlüsse, weißgrauer Stärkebelag Auslagerung: Bildung Melanin, Verfärbung bleibt --> Schwarzfleckigkeit
- Erläutern Sie die Anforderungen an Kartoffellager: - Lichtdichte Gebäudehülle - Gute Wärmedämmung zur wetterunabhängigen Temperaturführung - Kühl- bzw. Heizsystem zur exakten Einhaltung der gewählten Lagertemperatur - Ausreichen dimensionierte Anlage zur Belüftung (und Trocknung): - Anführung der Transpirationsfeuchte - Atmosphärenzusammensetzung muss eingehalten werden --> Permanente Mindestbelüftung nötig (~10m^3/(t*d)) - Ausschlaggebend zur Temperaturregelung ist notwendige Luftmenge -- Bei Kühlung mit Außenluft ca. 100-150 m^3/(t*h) - Geeignete Technik zur mechanisch schonenden Ein- und Auslagerung
- Erläutern Sie CA und MA. Worin liegt der Unterschied? - Entfernen bzw. zugeben von Gasen--> Veränderung der Atmosphärenzusammensetzung (Erhöhter CO2- und erniedrigtem O2-Gehalt) Unterscheiden sich im Grad der Regelgenauigkeit Controlled Atmosphere (CA): - Genauer als MA - Vermindert in Kombination mit Kühlung Atmungsrate von Obst und Gemüse --> Verlangsamte Reifung Modified Atmosphere (MA): - Gaszusammensetzungen werden nicht genau nach Konzentration geregelt - Modified Atmosphere Packing (MAP) --> Luft in der Verpackung
- Wie ist die Atmosphäre bei CA-Lagerung zusammengesetzt? Von 78%N2, 21%O2 und 0,03%CO2 auf ca. 70-90%N2, 3-5%O2 und 5-25%CO2
- Was sind die Vorteile bei Modified Atmosphere Packaging Vorteile: - Verringerung der Atmung - Verzögerung der Reifung - Reduzierte Ethylenproduktion und Empfindlichkeit - Verzögerung der strukturellen Erweichung - Verlangsamung der Veränderungen der Zusammensetzung (Chlorophyllabbau, enzymatische Bräunung) - Milderung physiologischer Störungen und Kühlverletzungen, Erhalt der Farbe - Verlängerte Lagerfähigkeit Nachteile: - Falsch ausgelegte MAP kann Lagerfähigkeit verkürzen: - Auslösen anaeroben Abbaus - Unerwünschter Geruch und Geschmack
- Beschreiben Sie das Nacherntemanagement bei der Lagerung von Äpfeln. - Reduktion der metabolischen Umsetzungsvorgänge: --> Ändern ggf. Farbe, Zusammensetzung, Textur, Geschmack und Nährwert - Reduktion des Wasserverlustes: --> Verlust von Gewicht, Knackigkeit, Nährwert, Schrumpeln, Erweichen - Minimierung von Beschädigungen --> Quetschverletzungen, Reibungsschäden - Verhinderungen von Funktionsstörungen --> Physiologisch und pathologisch