Hochdruckverfahren für Lebensmittelsicherheit
Die derzeit verwendeten Methoden zur Verarbeitung und Herstellung von Lebensmitteln konzentrieren sich hauptsächlich auf eine Kombination verschiedener Verfahren, um die gewünschte Qualität und Haltbarkeitsdauer zu erhalten. Mit Ausnahme der Fermentierung und dem Zusatz von Konservierungsstoffen haben diese Verfahren eine rein physikalische Auswirkung auf die Lebensmittelmatrix. Mit der Anwendung eines hohen hydrostatischen Drucks wurde eine neue Möglichkeit zur wirksamen Kontrolle der Phasenveränderungen während der Behandlung von Lebensmitteln bei niedrigen Temperaturen entwickelt. Das durch das Fünfte Rahmenprogramm unterstützte SAFE ICE-Projekt versuchte, die Auswirkungen des neuen Hochdruck-Tieftemperaturverfahrens (HPLT) auf die Qualitätseigenschaften von Tiefkühlprodukten abzuschätzen. Die an der Technischen Universität Berlin ausgeführte Forschung konzentrierte sich auf die Auswirkung der Verarbeitung auf Zellmaterial. Dazu gehörten Pflanzengewebe (Kartoffelknollen), Fischgewebe und Mikroorganismen (Listeria innocua). Die Proben wurden unter Druck auf unter 0 Grad Celsius abgekühlt, jedoch im Einklang mit dem entsprechenden Phasendiagramm in flüssigem Zustand gehalten. Sobald die gewünschte Temperatur erreicht wurde, wurde Druck abgelassen, wodurch eine fast instantane Kernbildung der Eiskristalle in der ganzen Probe erzielt wurde. In Kombination mit reduzierten Phasenübergangszeiten ergab diese gleichmäßige Kernbildung meist eine besser erhaltene Mikrostruktur des verarbeiteten Lebensmittels und, was wichtig ist, weniger Tropfverluste. Aber obwohl der Einsatz von Hochdrucktechnik kein Hindernis darstellt, sind immer noch lange Verarbeitungszeiten erforderlich. Deshalb müssen diese Zeiten vor der Einführung von HPLT-Verfahren in der Lebensmittelindustrie noch optimiert werden. Zu diesem Zweck wurde ein empirisches Modell angepasst, um die Schmelzkurven verschiedener Eispolymorphe für Druckwerte von bis zu 400MPa genau zu beschreiben. Zur Entwicklung eines Modells, mit dem Temperaturprofile und druckabhängige Gefrierpunkte berechnet werden müssen, befasste man sich mit der Untersuchung von druckunterstützter Tiefkühlung. Verschiedene metastabile Wasserzustände (flüssig und fest) wurden experimentell beobachtet und ihrer prozessabhängigen Stabilität nach bestimmt. Weiterhin wurden die Auswirkungen auf Zellmaterial anhand von Textur- und Impedanzanalyse untersucht, um den Zustand der Zellmembranen in einer einfachen Nachbehandlung zu bewerten. Verschiedene Lebensmittelverarbeitungsstrategien wurden auf der Basis der gesammelten Ergebnisse und im Hinblick auf wesentliche Verarbeitungskriterien vorgeschlagen, um das Potenzial der Hochdrucktechnologie effektiv zu nutzen.
