Thermische Verfahrenstechnik (Fach) / Thermische Sterilisation/Pasteurisation (Lektion)
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Vorlesung Stamminger SS 15
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- Ziel der thermischen Sterilisation/Pasteurisation Abtötung der pathogenen und vegetativen MO (= Pasteurisation) bzw. aller Keime einschließlich hitzeresistenten Bakteriensporen (= Sterilisation) unter Anwendung von feuchter und trockener Wärme Anwendung feuchter Wärme ist effektiver
- Warum gibt es Reaktionsordnungen? Entsprechend der Zahl der reagierenden Stoffe und deren Konzentrationen erfolgt eine Unterteilung in Reaktionsordnungen.
- Reaktion nullter Ordnung - dc/dt = kn=0 k = Geschwindigkeitskonstante (temperaturabhängig)
- Reaktion erster Ordnung Beschreibung von Zerfallsprozessen, wobei aus einem Stoff einer oder mehrere andere Stoffe entstehen können gute Darstellung von: Abtötung von MO, Enzymaktivierung - dc/dt = kn=1 * cA cA = Konzentration des Stoffes A
- Reaktionen zweiter Ordnung Reaktionsgeschwindigkeit proportional dem Produkt zweier Konzentrationen z.B. bei chemischen Umsetzungen - dc/dt = kn=2 * cA * cB cA = Konzentration des Stoffes A; cB = Konzentration des Stoffes B
- Temperaturabhängigkeit von Reaktionen häufig durch Arrhenius-Gleichung beschrieben stellt die Abhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten k von der absoluten Temperatur dar
- charakteristische Größen der Pasteurisation/Sterilisation D-Wert z-Wert F-Wert C-Wert L-Wert
- D-Wert gibt die Zeitdauer an, bei der 90% der vorhandenen MO bei einer konstanten Temperatur abgetötet werden (d.h. Keimzahl verringert sich um eine Potenz) die herrschende Temperatur wird als Index angegeben, z.B. D120 = 5 (Bei Temperatur 120°C verringert sich die Keimzahl um eine Zehnerpotenz innerhalb von 5 min) D-Wert ist also temperaturabhängig, auch vom MO abhängig
- D-Wert Berechnung D = 2,303/k = Δt0,1
- z-Wert gibt die Temperaturerhöhung in °C an, die notwendig ist, um den gleichen Abtötungseffekt eines D-Wertes in 1/10 der Zeit zu erreichen. Charakterisierung des Zusammenhangs zwischen Temperatur und Abtötungszeit
- z-Wert Berechnung z = (T2-T1) / (log D1 - log D2)
- Q10-Wert gibt an, um wie viel schneller eine Reaktion bei einer um 10K höheren Temperatur abläuft Faustregel: Eine Erhöhung der Temperatur um 10K erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit um das doppelte
- L-Wert Letalitätswert entspricht dem bei schlagartiger Erhitzung auf eine Temperatur Tv2 nach 1 min erreichten Bruchteil des Effektes, der nach einer einminütigen Erhitzung bei 121,1°C erreicht würde. Dementsprechend sind 100 min bei 101,1°C ~ 1 min bei 121,1°C bei z=10 L = 10(T-121,1)/z
- F-Wert gibt an, wie viele Minuten ein Produkt bei 250°F (121,1°C) gehalten werden müsste, um den selben Effekt wie beim gesamten Sterilisationsvorgang zu erreichen. Berücksichtigung von Aufwärm- und Abkühlzeiten entspricht dem eigentlichen letalen Effekt, der während des gesamten Erhitzungsvorgangs auf die MO wirkt
- F-Wert Berechnung F = D121,1 * (log c0 - log c)
- c-Wert auch als Kochschädigung bezeichnet Äquivalenzwert zum F-Wert für die abiotischen Veränderungen im Prozess Bezugstemperatur 100°C, wenn c-Wert auf Garzustand bezogen wird
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- Kontinuierliche Erhitzerarten Durchlauferhitzer Plattenerhitzer
- Erhitzen von LM Pasteurisation Sterilisation Blanchieren
- Alternative Entkeimungstechniken Strahlung Konservierung Alternative Erhitzung PEF - pulsed electric fields Ultra Hoch Behandlung
- Blanchieren wichtigster Schritt zur Inaktivierung qualitätsmindernder Einflüsse in Gemüse Inaktivierung von Enzymen Verminderung der Keimbelastung Entfernung der Luft aus Pflanzengewebe Reduktion der Kochzeit Dampfblanchieren oder Heißwasserblanchieren 75-95°C für 1-10 min für Rohware
- Kriterien guten Blanchierens gleichmäßige Wärmeverteilung einheitliche Blanchierzeit keine Schädigung des Produktes hohe Produktausbeute und -qualität geringer Energie- und Wasserverbrauch