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Einsatz gepulster elektrischer Felder zur Verbesserung von Massentransportprozessen innerhalb fester biologischer Produkte am Beispiel der Behandlung von Rohpökelwaren
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 15460 N
Laufzeit: 01.01.2008
- 31.12.2010
Fördersumme: 544.750 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Massentransportprozesse stellen bei der Herstellung
von Lebensmitteln oft einen geschwindigkeitsbestimmenden
Schritt dar. Vielfach werden
mechanische, enzymatische oder thermische
Zellaufschlussverfahren eingesetzt. In den
1960er Jahren wurde erstmals die Anwendungsmöglichkeit
gepulster elektrischer Felder
(PEF, pulsed electric fields) als alternatives Verfahren
beschrieben; der zugrundeliegende Mechanismus
wird als Elektroporation bezeichnet
und auf eine dielektrische Zerstörung der Zellmembran
zurückgeführt. In den letzten Jahren
wurden zahlreiche Anwendungen im Bereich der
Lebensmitteltechnologie identifiziert, der überwiegende
Anteil der Arbeiten befasst sich mit
einer Behandlung von Fluiden oder förderfähigen
Medien zur Erzielung eines Zellaufschlusses und
Verbesserung von Massentransportprozessen
wie Pressen, Extraktion oder Trocknen oder einer
nicht-thermischen Inaktivierung von Mikroorganismen.
Erste industrielle Umsetzungen
konnten zur Behandlung von Fruchtmaischen
und Haltbarmachung von Fruchtsäften erzielt
werden. Eine Behandlung fester Produkte wurde
nur in kleinem Umfang innerhalb von Wasserbädern
oder Schwemmkanälen beschrieben, deren
Verwendung jedoch verfahrenstechnische Nachteile
aufweisen. Hierzu sind das Auslaugen intrazellulärer
Bestandteile, die Aufnahme von
Feuchtigkeit bei zu trocknenden Produkten und
das Risiko einer mikrobiellen Kontamination zu
rechnen.
Rohpökelwaren werden durch Pökeln, Brennen,
Trocknen/Reifen und ggf. Räuchern hergestellt.
Je nach Pökelverfahren (Trocken/Nasspökelung)
stellen die Diffusion des Pökelsalzgemisches in
den Kern (Pökelbereitschaft) und des Wassers
von Innen nach Aussen (Wasserabgabebereitschaft)
die limitierenden Schritte dar. Ziel des
Pökelns ist neben der Ausbildung typischer
Aromen eine Umrötung und schnelle Stabilisierung
der Rohware. Die Pökel- und Brennzeit
kann je nach der Oberfläche der Produkte bis zu
6 Wochen betragen. Die Trocknung bzw. Räucherung
findet in Klimarauchanlagen statt, die
maximale Trocknungsgeschwindigkeit muss immer
die Wasserabgabebereitschaft des Produk-
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tes berücksichtigen, um die Bildung unerwünschter
Beläge (Schimmelpilze/Hefen) oder
die Ausbildung eines Trockenrandes zu vermeiden.
Die Wasserverdunstung an der Oberfläche
und die Wasserdiffusion beeinflussen die Trocknungsrate,
gleichzeitig ist eine Kochsalzwanderung
in den Kern gegeben. Je nach Produktart
kommen unterschiedliche Reife- und Trocknungszeiten
zum Einsatz, die Aromabildung erfolgt
durch proteolytische und lipolytische Vorgänge
und insbesondere im deutschsprachigen
Raum durch Räuchern. Durch die Proteinspaltung
erfolgt gleichzeitig eine Zartmachung des
Produktes.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Anwendbarkeit
gepulster elektrischer Felder (PEF)
zur Behandlung fester Produkte am Beispiel der
Beschleunigung der Verbesserung von Massentransportprozessen
innerhalb von Rohschinken
zu untersuchen. Dabei sollen die Auswirkungen
des Verfahrens auf die Produktqualität und -
sicherheit bewertet und Funktionsmuster unterschiedlicher
Behandlungseinheiten realisiert bzw.
eine praxistaugliche Pilotanlage erstellt werden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
