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Biologische
Grundlagen für den temperaturgeführten Transport
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| Vortrag von Frau Dr. habil. Renate Scharnow,
Sachverständige, Warnemünde, und Herrn Kapt. Uwe Schieder, GDV Berlin |
1. Definitionen
Leichtverderbliche Lebensmittel
Leichtverderbliche Lebensmittel bestehen u.a.
aus Eiweißen, Kohlehydraten, Mineralstoffen, Wasser, Fetten, Spurenelementen und
Vitaminen.
Lebensmittel verlieren bei "normalen"
Temperaturen sehr schnell an Qualität. Die Stufen der Qualitätsverluste sind Überreife,
Vitamin- und Aromaverluste, Schimmel, Fäulnis und Bildung von toxischen Substanzen. Das
bedeutet, daß bei normalen Temperaturen Lebensmittel binnen kurzer Zeit ungenießbar
werden und somit leicht verderblich sind.
Kühlung kann die Lebensdauer bzw.
die Qualität deutlich verlängern.
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Abbildung 1: Symbol für temperaturgeführte
Lagerung und Transport |
Die Haltbarkeit von Waren wird u.a. von drei Faktoren
beeinflußt:
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Wassergehalt |
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Biotische Aktivität |
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Lagerklima-Kondition |
Wassergehaltstufe (WGS)
Der Wassergehalt, d.h. die Eigenfeuchte der Ware, kann in
vier Stufen eingeteilt werden:
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WGS 0: Zur Wassergehaltsstufe 0 gehören all diejenigen
Waren, die kein Wasser enthalten, wie z.B. Glas, Porzellan, Metalle, Kunststoffe usw. |
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WGS 1: Die Wassergehaltsstufe 1 entspricht einem
Wassergehalt von > 0 ... < 1,5 %, wie z.B. Zucker, Salz, Düngesalze etc. |
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WGS 2: Zu den Waren mit niedrigem Wassergehalt (> 1,5 ...
< 30 %) gehören Waren, wie Getreide, getrocknete Lebensmittel, Naturfasern etc. |
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WGS 3: Die Wassergehaltsstufe 3 entspricht > 30 ... 90 %
Wassergehalt. Zu dieser Warengruppe gehören Obst, Gemüse, Fleisch, Fisch etc. |
Biotische Aktivität (BA)
Die biotische Aktivität wird in fünf Stufen unterteilt:
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BA 0: nicht lebende Produkte mit passivem Verhalten |
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BA 1: lebende Tiere / Organismen mit Stoffwechsel mit Auf-
und Abbauprozessen |
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BA 2: Obst und Gemüse / lebende Organe mit Stoffwechsel
ohne Zufuhr von Nährstoffen (Abbauprozesse überwiegen) |
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BA 3: Fisch, Fleisch, Trockenfrüchte. Bei diesen Waren
laufen noch mikrobielle, biochemische Zersetzungsprozesse ab. |
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BA 4: Konserven, Getränke / unterbrochene mikrobielle und
biochemische Prozesse. |
Lagerklima-Kondition (LK)
Die Lagerklima-Kondition beschreibt die Anforderung der
Ware an das Lagerklima ihrer Umgebung. Sie wird in acht Klassen aufgeteilt:
LK 0: keine Anforderungen
LK I: Luftwechsel
LK II: Temperaturregelung
LK III: Temperatur und Luftwechsel
LK IV: Feuchte
LK V: Feuchte und Luftwechsel
LK VI: Temperatur, Feuchte und ggf. Lüftung
LK VII: Temperatur, Feuchte und Luftwechsel
Fazit
Je höher der Wassergehalt und die biotische Aktivität,
desto höher sind die Anforderungen der Waren an die Lagerklima-Kondition. Für den
Kühlbereich gilt:
- Vegetabile Produkte, wie z.B. Obst und Gemüse,
benötigen eine Temperatur-, Feuchte- und Lüftungskondition und
- animalische Produkte, wie z.B. Fleisch, Fisch,
benötigen nur eine bestimmte Temperatur-Feuchte-Kondition.
Da Früchte und Gemüse lebende Organe sind und atmen
(Abbauprozesse aufweisen), müssen diese nicht nur gekühlt, sondern auch gelüftet
werden.
Die Lagerklimakondition gibt die Anforderungen für das
Transportmittel vor.
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2. Ziel der
Temperaturführung
2.1 Temperaturführung bedeutet
Werterhaltung
Reines Kühlen reicht nicht aus, um die Qualität einer
Ware zu erhalten. Richtige Kühlung erfordert biologische Grundkenntnisse.
Das Ziel der Temperaturführung respektive Kühlung ist,
die Qualität der leichtverderblichen Waren zu erhalten.
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Kühlfleisch soll nach einer ein- oder mehrwöchigen Reise
möglichst die Qualität von Frischfleisch haben. |
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Früchte, z.B. Bananen, müssen so gekühlt werden, daß
ihre Reifungsprozesse möglichst gering gehalten werden. Sie dürfen aber auf keinen Fall
so weit gekühlt werden, daß sie ihre Fähigkeit zur Nachreifung verlieren. |
2.2 Kühlwaren / Pluswaren
Kühlwaren teilen sich auf in Pluswaren (Kühlwaren im
engeren Sinne) und Gefrierwaren.
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Abbildung 2: Einteilung der Kühlwaren |
Die anspruchvollste Art der temperaturgeführten Transporte
sind die Transporte der Pluswaren. Durch die Kühlung soll Leben erhalten, aber Atmung auf
ein Minimum reduziert werden, man spricht von sog. "Schlaftemperaturen".
Werden vegetabile Waren unter ihren spezifischen chillpunkt
gekühlt, entstehen Kaltlagerschäden.
Zu den Pluswaren gehören Obst und Gemüse, aber auch Waren
animalischen Ursprungs.
Vegetabile Pluswaren müssen für den Seetransport nicht
vorgekühlt werden. Für Lkw- und Bahntransporte trifft dies aus Gründen der mangelnden
Kühlkapazität nicht zu.
2.3 Gefrierwaren / Minuswaren
Minuswaren müssen vor Transportbeginn gefroren und bei
einer Kerntemperatur von -12 bis -18° gehalten werden. Zu den Minuswaren zählen u.a.
Fisch, Fleisch, Speiseeis, Backwaren, Fertigprodukte der Lebensmittelindustrie,
Saftkonzentrate etc.
Minuswaren müssen generell tiefgefroren zum Transport
angedient werden.
Eine Ausnahme bilden die Fangfabrikschiffe, auf denen
während der Reise Fisch verarbeitet und während des Transportes der Fisch tiefgefroren
wird.
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3. Ursachen
des Verderbs vegetabiler Lebensmittel
- Befall durch Mikroorganismen - Schimmel und Fäulnis
- biochemische Veränderungen - Atmung, Reifung,
Allelopathie
- physikalische Veränderungen - Austrocknung, Welkung,
Kaltlagerschäden, Erfrieren
- Nachernteerkrankungen
- mechanische Schäden beim Umschlag
3.1 Befall durch Mikroorganismen -
Schimmel und Fäulnis
Einleitend einige Schadensbilder:
Lebensmittel mit hohem Wassergehalt bilden vorzügliche
Nährböden für Schimmelpilze, Bakterien und Hefen. Mikroorganismen haben bei günstigen
Bedingungen einen starken Stoffwechsel und vermehren sich schnell.
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Abbildung 3: Orange, die von einem
Pinselschimmel befallen ist |
Auf der Abbildund 4 ist der Verursacher mikroskopisch
vergrößert zu sehen. Deutlich ist die namensgebende Pinselform zu erkennen.
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Abbildung 4: Pinselschimmel (Penicillium italicum) |
Die Abbildung 5 zeigt nochmals die Folgen des
Blauschimmels. Deutlich ist "der Schimmelrasen" zu erkennen. Der blaue Staub
besteht aus Sporen, die lange, auch bei ungünstigen Bedingungen, überleben können.
Die Abbildung 6 zeigt den Schimmelbefall im
fortgeschrittenen Stadium. Die Orange wird schwammig und fällt in sich zusammen.
Abbildung 7 zeigt den Pilz Aspergillus flavus oder auch den
Gießkannenschimmel, der das zu den stärksten Zellgiften zählende Aflatoxin bildet. Das
Aflatoxin ist den Transportversicherern im Zusammenhang mit der Verschiffung von
Erdnüssen eventuell ein Begriff.
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Abbildung 7: Gießkannenschimmel
(Aspergillus flavus) |
Nicht nur Pilze, sondern auch Bakterien können
beträchtliche Schäden anrichten. Wie auf der Abbildung 8 zu sehen, wurde eine Ladung
Kartoffeln in eine breiige, faulige Masse verwandelt. Es handelt sich um die
Bakteriennaßfäule, durch Pectobacterium carotovorum und Erwinia phytophthora verursacht.
Auch das Jutegewebe der Säcke war zersetzt.
3.1.1 Lebensbedingungen der
Mikroorganismen
Temperaturansprüche
Die Lebensbedingungen sind für unsere Betrachtung
gleichzusetzen mit den Temperaturansprüchen.
Die folgende Auflistung zeigt drei Gruppen von
Mikroorganismen:
- die kälteliebenden Arten, sog. kryophile oder
psychrophile Mikroorganismen
- die mittlere Temperatur liebenden Arten, die sog.
mesophilen Mikroorganismen und
- die wärmeliebenden Arten, die sog. thermophilen
Mikroorganismen.
Die oberen bzw. unteren Temperaturgrenzen stellen jeweils
die Vermehrungsgrenzen der Mikroorganismen dar. Sporen dieser Organismen überleben noch
bei weit geringeren Temperaturen über sehr große Zeiträume. Die große Temperaturspanne
von -10...95°C zeigt, daß insbesondere leichtverderbliche Waren bei nahezu jeder
Temperatur der Zersetzung durch Mikroorganismen ausgesetzt sind.
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Abbildung 9: Temperaturansprüche der
kryophilen
oder psychrophilen Mikroorganismen |
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Abbildung 10: Temperaturansprüche der
mesophilen
Mikroorganismen |
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Abbildung 11: Temperaturansprüche der
thermophilen
Mikroorganismen |
Temperaturbeispiel:
Die wichtigsten Fäulnis- und Gärungserreger gehören zur
mesophilen Gruppe. Bei den Erregern, die im vorgenannten Kartoffelschadenbeispiel
ursächlich waren, lagen die Optimaltemperaturen im Bereich zwischen 23...27°C.
Auf Fleisch- und wasserhaltigen Fetten bleiben manche
kryophilen Erreger bis zu -10°C aktiv.
Das bedeutet im Umkehrschluß, daß erst bei einer
Temperatur kleiner bzw. niedriger als -10°C eine mikrobielle Aktivität auszuschließen
ist.
Feuchtigkeitsansprüche
Hinsichtlich der Feuchtigkeitsansprüche der
Mikroorganismen können vier Gruppen unterschieden werden:
- die xerophilen Schimmelpilze, die mit geringeren
Luftfeuchten von ca. 75 % auskommen, wie z.B. der Grünschimmel,
- die mesophilen Schimmelpilze, die oberhalb 86 %
relativer Luftfeuchte gedeihen, wie z.B. der Köpfchenschimmel,
- die hygrophilen Schimmelpilze, die oberhalb 90 %
relativer Luftfeuchte gedeihen, wie z.B. der Milchschimmel und
- die Bakterien, die erst oberhalb 95 % relativer
Luftfeuchte aktiv werden.
Unterhalb einer relativen Luftfeuchte von 75 % ist das
Schimmelwachstum stark eingeschränkt. Aus diesem Grund ist Trocknung auch eine der
bedeutendsten Konservierungsverfahren der Vergangenheit und der Gegenwart.
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Abbildung 12: Schema der Abhängigkeit der
Wachstumsintensität von der relativen Luftfeuchte bei Bakterien und Schimmelpilzen |
Luftsauerstoffbedarf
Hinsichtlich der Ansprüche an den Luftsauerstoffbedarf der
Mikroorganismen können drei Gruppen unterschieden werden:
- die obligaten Aerobier, die unbedingt Sauerstoff zum
Leben benötigen (z.B. Schimmelpilze sind typische Aerobier, darum kommt Schimmel meist
auch nur an den Oberflächen vor),
- obligate Anaerobier, die nur bei Abwesenheit von
Luftsauerstoff gedeihen (viele Fäulniserreger sind obligate Anaerobier und können daher
z.B. bei Konserven Schäden anrichten, Bombagen verursachen),
- fakultative Anaerobier, die sowohl unter Anwesenheit wie
unter Abwesenheit von Sauerstoff leben können.
3.2 Biochemische Veränderungen -
Atmung, Reifung, Allelopathie
Biochemische Ursachen des Verderbs / Wirkung durch Enzyme
(Enzym: In der lebenden Zelle gebildetes Protein, das Stoffwechselvorgänge steuert.
Synonym Ferment, Enzymus, gesäuert / Sauerteig)
Neben den Mikroorganismen wirken auch Enzyme (Fermente)
beim Abbau der Nährstoffe.
Das Temperaturoptimum der Enzymaktivitäten liegt bei
45°C. Ihre Aktivitäten nehmen bei geringeren Temperaturen ab, werden aber erst bei -62°
inaktiv. Die Enzymaktivitäten sind dafür verantwortlich, daß auch Gefrierfleisch nicht
unendlich lange haltbar ist.
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Abbildung 13: Aktivität von Enzymen und
Mikroorganismen in Abhängigkeit von der Temperatur |
3.2.1 Atmung vegetabiler Produkte
Obst und Gemüse sowie Kartoffeln sind lebende Organismen,
deren Stoffwechselvorgänge, vor allem die Atmung, auch nach der Ernte fortlaufen. Dabei
werden zwei Atmungstypen unterschieden:
- aerobe Atmung
- anaerobe Atmung
Aerober Atmungstyp
Bei der aeroben Atmung wird O2 aufgenommen und
durch Abbauprozesse (Verbrennung) Kohlendioxid und Wasserdampf sowie Wärme gebildet.
Diese Atmungsprodukte müssen durch Lüftung aus dem Raum entfernt werden. Beim Transport
und bei der Lagerung von vegetabilen Waren, welche CO2 produzieren, muß
unbedingt darauf geachtet werden, daß CO 2 ein schwereres Gas ist als die
Atemluft und sich daher in den unteren Regionen der Laderäume anreichert.. Grundsätzlich
ist der Luftsauerstoffgehalt vor Betreten dieser Laderäume zu prüfen.
Die Praxis hat immer wieder gezeigt, daß bei
Kontrollgängen in Luken, die z.B. mit Zwiebeln, Kartoffeln, Äpfeln oder Orangen beladen
waren, Todesfälle zu beklagen waren. Eine besonders hohe Gefahr geht von allseitig
geschlossenen Räumen aus, die nicht belüftet werden können, in denen vegetabile Waren
gefahren werden .
Anaerober Atmungstyp
Bei Ausfall der Kühlung und/oder schlechter bzw.
unzureichender Ventilation kann der Sauerstoffgehalt der Laderaumluft durch die Atmung der
vegetabilen Waren sinken und der Kohlendioxidgehalt entsprechend steigen.
Bei dieser unkontrollierten Laderaumluftzusammensetzung mit
O2 -Mangel besteht die Gefahr der anaeroben Atmung. Durch diese Atmung
entstehen Gärungsprodukte, die im ungünstigsten Falle gesamte Ladungen in wenigen
Stunden zum Totalschaden werden lassen können, z.B. Orangen.
3.2.2 Reifung vegetabiler Produkte
Es werden vornehmlich bei den Obstarten drei Reifestadien
unterschieden:
- Vorklimakterium (Pflück-, Ernte-, Versand- oder
technische Reife): Die meisten zum Transport angedienten Obstarten werden im Stadium der
Pflückreife versandt. In diesem Stadium weisen die Früchte eine harte Konsistenz, einen
hohen Stärkegehalt und eine meist grüne Farbe sowie adstringierenden Geschmack auf.
- Klimakterium (Genuß- oder Verbrauchsreife):
Biochemische Prozesse führen zur Bildung von Zucker aus Stärke, so daß die reifenden
Früchte das typische süß-säuerliche Aroma ausbilden, verbunden mit einer zunehmend
weicheren Konsistenz. Das Klimakterium ist die Zeit der maximalen Atmung.
- Postklimakterium (physiologische Reife): Die Reife- bzw.
Zersetzungsprozesse führen zu einer Art Selbstauflösung. Das Fruchtfleisch wird mehlig,
teigig, und es entsteht ein zunehmender fader Geschmack. In diesem Stadium sind die
Früchte besonders anfällig für Pilz- und Bakterienerkrankungen.
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Abbildung 14: Atmungskurve reifender Äpfel |
Verlauf der Klimakterien am Beispiel der Banane
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Abbildung 15: Reifeentwicklung von Bananen |
Die Grafik zeigt sehr eindrucksvoll die drei Phasen des
Klimakteriums von Bananen. In der ersten Phase, dem Vorklimakterium, sind nur geringe
Aktivitäten, d.h. auch geringe Wasserdampf- und CO2-Abgaben sowie eine geringe
Zuckerproduktion und ein hoher Stärkegehalt zu verbuchen. Das Vorklimakterium ist die
Phase, in der die Bananen transportiert werden müssen.
Im Klimakterium, der zweiten Phase, steigt die Aktivität
sprunghaft an. CO2 und Wasser werden abgegeben, Stärke und Chlorophyll werden
zugunsten der Zuckerproduktion abgebaut, und die Banane bekommt ihren typischen Geschmack.
In dieser Phase wird die Frucht ausgeliefert und ist zum Verzehr geeignet. In der dritten
Phase, dem Postklimakterium, werden die Bananen voll- bzw. überreif.
3.2.3 Allelopathie
Die von Früchten im Klimakterium ausgeschiedenen Gase CO2,
Ethen und Aromastoffe können die benachbart gelagerten Früchte ebenfalls zum Übergang
vom Vor- ins Klimakterium veranlassen. Diese Beeinflussung durch Gas in der
Lageratmosphäre nennt man Allelopathie.
Durch eine Ethenkonzentration von 0,02 % in der
Lageratmosphäre kann der Reifeprozeß um das 4...10fache beschleunigt werden. Daher
dürfen unreife Früchte des Vorklimakteriums nicht mit reifen Früchten zusammengestaut
werden. Turnerbananen (Bananen, die sich im Klimakterium befinden) können durch die
Ausscheidung von Ethengasen eine gesamte Kühlladung zur Reifung und damit zum
Totalverlust bringen.
Nicht alle Früchte scheiden im gleichen Maße Ethen und CO2
im Klimakterium aus. Es gibt starke, mittlere und schwache Ethenentwickler. Durch diesen
Umstand kann die Allelopathie zusätzlich verstärkt werden.
Wird z.B. eine Kiste Äpfel (Äpfel sind starke
Ethenerzeuger) zu einer Ladung Kiwis gestellt (Kiwis sind schwache Ethenerzeuger und
reagieren äußerst empfindlich auf Ethen), so kann dieser Umstand weitaus schneller zu
einer Vollreife der Kiwis führen, als dies durch Früchte der eigenen Art verursacht
würde.
Der Effekt der Allelopathie wird andererseits in den sog.
Reifehäusern für die Bananen genutzt. Bananen, die sich beim Anladen im Vorklimakterium
befinden, werden zum Reifen in sog. Reifehäuser eingelagert und dort bei einer höheren
Temperatur in einer Atmosphäre, welche mit Ethen versetzt wurde, eingelagert, um sie
zeitlich genau in das gewünschte Reifestadium zu versetzen.
Lagert man Äpfel bei einer Temperatrur von 20°C in einem
geschlossenen Gefäß, ist die Konzentration schon nach 5 h erreicht.
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Abbildung 16: Ethenproduktion von Obst und
Gemüse |
3.3 Physikalische Veränderungen
3.3.1 Austrocknung, Welkung von
Kühl- und Gefrierprodukten
Bedingt durch den hohen Wassergehalt der
leichtverderblichen Lebensmittel, entsteht ein Dampfdruckgefälle von der Oberfläche des
Produktes zur Raumluft. D.h., daß Früchte mit einem hohen Wassergehalt, wie z.B. Äpfel,
Paprika usw., zur Wasserdampfabgabe neigen, bis ihre Umgebungsatmosphäre eine für sie
typische Feuchte erreicht hat. Diese Feuchte nennt man Gleichgewichtsfeuchte.
Kann diese Gleichgewichtsfeuchte nicht eingestellt oder
gehalten werden, kommt es zu Schwund bzw. Masseverlust durch Welkung und bei
Gefrierprodukten zu Gefrierbrand oder auch freezer burn genannt.
3.3.2 Kaltlagerschäden beim Obst
Chilling sind Kaltlagerschäden, die nicht zu verwechseln
sind mit dem Erreichen des spezifischen Gefrierpunktes. Chilling sind funktionelle
Stoffwechselstörungen, die irreparabel sind und besonders bei vegetabilen Waren
entstehen. Durch die Kühlung unter ihrem sog. Chillpunkt verlieren die Früchte die
Fähigkeit, zu reifen. Unterkühlte Früchte "sterben ab" und können zum
Totalverlust werden. Die Transport- und Lagertemperaturen liegen beim Obst weit oberhalb
ihres Gefrierpunkts, z.B. bei Grapefruits bei 8...10°C, bei Bananen oberhalb
13...13,5°C.
Bananen, die einen Kaltlagerschaden erlitten haben, sind
grau bis leicht rosa-orange, reifen nicht mehr voll heran und schmecken fad.
Unterkühlte Äpfel sind von außen nicht so eindeutig zu
erkennen. Die Herzbräune ist ein eindeutiges Zeichen für einen Chilling-Schaden.
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Abbildung 17: Apfel mit Herzbräune, auch
Kernhausbräune genannt |
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4. Postmortale
Veränderungen beim Fleisch
Der hohe Eiweiß- und Wassergehalt bedingen die rasche
Verderblichkeit des Fleisches, das durch postmortale (nach dem Tode) Veränderungen
genußuntauglich wird.
Kurz nach dem Tode setzt die Selbstauflösung durch
fleischeigene Enzyme ein. Zusätzlich sind im Zusammenhang von Fleisch die psychrophilen
Bakterien zu nennen, die zur schnellen Zersetzung des Fleisches beitragen können.
Darüber hinaus können Fleisch und Fleischprodukte ebenfalls von Schimmelpilzen befallen
werden.
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5. Kühlen und
Gefrieren
5.1 Kühlen und Kühlkette
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Abbildung 18: Schema der Kühlkette |
Unter Kühlen versteht man im allgemeinen die Herabsetzung
einer Lagerklimatemperatur im Verhältnis zur Umlufttemperatur. Durch das Kühlen wird die
Aktivität von Mikroorganismen eingeschränkt und die biochemische Umsetzung verzögert.
Die Haltbarkeit von Lebensmitteln kann bei einer Temperatursenkung von 10° Kelvin
verdoppelt bis verdreifacht werden. Durch das Einstellen von Waren auf spezifische
Temperaturen und Feuchtigkeiten (ggf. auch Gaskonzentrationen) können die Waren nach
einem längeren Transport am Zielort als Frischwaren gehandelt werden.
5.2 Gefrieren und Gefrierkette
Je nach Konzentration des Zellsaftes einer Ware liegt die
Temperatur des Gefrierpunktes bei -0,5...-3° C.
Wie auf der Grafik zu sehen ist, gefriert Wasser in
Lebensmitteln nicht proportional zur Temperatur aus. Der Grad des ausgefrorenen Wassers
hängt immer von den im Wasser gelösten Mineralien und anderen Stoffen ab.
Da erst bei einer Temperatur von ca. -62°C (Eutektischer
Punkt) alles Wasser ausgefroren ist, bleibt bei normal gefrosteten Lebensmitteln die
Möglichkeit für die Aktivität von Enzymen erhalten. Hierin ist der Grund zu suchen,
daß durch Minustemperaturen bis zu -20 oder -30°C Fleisch nicht endlos haltbar gemacht
werden kann, sondern nur eine deutlich verlängerte Haltbarkeit erreicht wird. Da bei -12
... -18°C bereits 70 ... 80 % des Wassers ausgefroren ist, braucht Gefrierware nur bis zu
diesen Kerntemperaturen gefroren zu werden.
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Abbildung 19: Anteil ausgefrorenen Wassers
von Gefrierbeginn
bis -30°C bei Erdbeeren und Fleisch |
Um eine möglichst hohe Qualität beim Wiederauftauen der
Lebensmittel zu erreichen, müssen Frostprodukte möglichst unverzüglich nach der Ernte
bzw. nach der Schlachtung tiefgefroren werden. Beim Einfrieren spielt die
Kühlgeschwindigkeit eine bedeutende Rolle. Wird das Wasser in den Zellen langsam
gefroren, bilden sich große Eiskristalle, die die Zellwände perforieren und so beim
Auftauen zu hohen Saftverlusten führen können. Bei einer hohen Gefriergeschwindigkeit
(ca. 1 cm/Std. und schneller) bildet das Wasser kleine Eiskristalle. Diese intrazellulare
(innerhalb der Zellen) Eiskristallbildung verhindert das Perforieren der Zellwände und
somit den hohen Wasser- bzw. Saftverlust beim Wiederauftauen des Produktes.
Da Wasser über die Fähigkeit der Rekristallisation
verfügt, das bedeutet, daß schnell eingefrorenes Wasser mit kleinen Kristallen bei einer
Erhöhung der Frosttemperaturen z.B. auf -10°C die Fähigkeit besitzt, wieder größere
Eiskristalle zu bilden. Diese größeren Eiskristalle können beim "Erwärmen"
von Frostwaren wiederum die Zellwände perforieren und somit beim Auftauen wiederum zu
hohem Saftverlust des Produktes führen.
Insbesondere ist bei dem Transport von Gefrierwaren auf die
Einhaltung der Gefrierkette zu achten, damit die Waren nicht wärmer als -12°C werden
können.
5.3 Schadenbeispiel
Im folgenden ein Beispiel zur Nichteinhaltung der
Gefrierkette: Erdbeeren sollten in Plastikfässern aus Polen in die Bundesrepublik
Deutschland zur Marmeladenherstellung versandt werden. Die Erdbeeren waren in 220
Plastikfässern à 95 kg auf eine Temperatur von 0° C vorgekühlt. Der LKW-Laderaum war
auf -20°C gekühlt.
Bei Ankunft in der Bundesrepublik (7 Tage später) wiesen
die Erdbeeren einen fruchtsaftartigen Gärgeruch und Gärgeschmack auf. Der Saft schäumte
infolge mittelstarker Gärung.
Erdbeeren sind wegen ihrer geringen Festigkeit Weichobst
und wegen ihres hohen Wassergehaltes (90 %) besonders gegenüber pilzlichen
Fäulniserregern anfällig. So können Grauschimmel und Naßfäule sowie Hefen die
Erdbeeren in Gärung versetzen.
Das Kühlaggregat des LKW war nur imstande, eine gewisse
vorgekühlte Minustemperatur zu erhalten, aber nicht warme Ladung herunterzukühlen. Das
Tiefkühlen der Erdbeeren auf -20°C hätte durch Schnellgefrierverfahren vor dem
Transport erfolgen müssen.
Bei einer Vorkühltemperatur von nur 0° C war noch
genügend Zellwasser im flüssigen Zustand, so daß Schimmelpilze, Hefen und Enzyme den
Zellsaft in Gärung versetzen konnten. Darüber hinaus kann es durch den Ausschluß von
Sauerstoff zur anaeroben Atmung der Erdbeeren gekommen sein.
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Abbildung 20: Grauschimmel (Botrytis
cinerea), der die Graufäule verursacht |
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Abbildung 21: Hefe Saccharomyces cerevisiae |
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Abbildung 22: Rhizopus nigricans, ein
Köpfchenschimmel, der die Rhizopus-Naßfäule verursacht |
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6.
Anforderungen an die Verpackung
6.1 Packmittel
Die Verpackung von Kühlwaren muß eine Schutzfunktion
gegenüber äußeren Einflüssen ausüben.
Die Packstoffe dürfen nicht mit dem Füllgut reagieren
(Lebensmittelgesetz!).
Die Verpackungen müssen eine gute Stapelbarkeit sowie
Druck-, Stoß- und Bruchfestigkeit aufweisen. Insbesondere müssen Verpackungen folgenden
Anforderungen gerecht werden:
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Werbefunktion |
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Optimale Durchdringung mit der gekühlten Lageratmosphäre |
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Wasserdampfdurchlässigkeit, um Schimmel und Fäulnis
aufgrund zu hoher Feuchtigkeiten zu vermeiden und andererseits Welken, Schrumpfen und
Masseverlust durch Austrocknung zu verhindern. |
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Optimale Gasdurchlässigkeit ggf. durch Perforation, um
einerseits eine Sauerstoffversorgung und andererseits eine Entsorgung bzw. Abführung der
Schadstoffe, wie Kohlendioxyd und Ethen, zu gewährleisten. |
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Stabilität, um Druckschäden zu vermeiden, wobei die
voraussichtlichen Stapelhöhen unbedingt zu berücksichtigen sind. |
Schon beim Befüllen der Packmittel, wie auf der Abbildung
23 zu sehen, können grundlegende Fehler gemacht werden. Bei dieser Grapefruitschachtel
wurde die Füllhöhe nicht beachtet, so daß die Verpackung den Stau- und Stapeldruck
nicht mehr aufnehmen konnte. Statt 56 (laut Stempel) waren 72 Früchte drin!
Bei der Stapelung solcher Schachteln sind Druckschäden an
den Früchten unvermeidbar.
Mechanische Quetsch- und Druckschäden führen unweigerlich
zum schnellen Verderb durch Schimmel- und Bakterienbefall. Um den o.g. Anforderungen
gerecht zu werden, sind Schachteln für Frischobst mit einer Perforation versehen.
Aus der Abbildung 24 ist zu erkennen, daß das Kühlgut von
der Luftströmung durch die Verpackung hindurch "umspült" wird.
Schon beim Stapeln ist darauf zu achten, daß die
Lüftungsöffnungen der Schachteln direkt übereinander gestaut werden, damit eine
optimale Durchlüftung sichergestellt ist.
Wie die folgende Abbildung zeigt, gibt es noch weit mehr
und detailliertere Anforderungen an die Packmittel, die nicht nur auf die Durchlüftung,
sondern auch auf die Lage der zu verpackenden Ware genau zugeschnitten sein müssen.
6.2 Innenverpackung
Als Innenverpackung werden bei Früchten die
verschiedensten Packstoffe verwandt. Bei Zitrusfrüchten kann u.a. mit fungiziden und
bakteriziden Stoffen versehenes Seidenpapier zum Schutze der Früchte verwandt werden.
Birnen und Äpfel werden zum Schutz vor Licht in
Sulfatpapier eingewickelt, Chicorée werden durch paraphiniertes Papier vor Licht und
Austrocknung geschützt, Birnen und Äpfel durch Hartkunststoffolien in Einzellagen
fixiert und voneinander getrennt bis hin zur Verwendung von verkaufsfördernden Holz-,
Kunststoff- oder Kartontrays mit den fruchtspezifischen Plastikeinsätzen.
Pfirsiche werden z.B. in Flachsteigen mit sogenannten
Nespakeinlagen transportiert, Köpfe von Broccoli und Salaten werden einzeln in
Plastikfolien gehüllt, um sie während des Transportes vor Austrocknung zu schützen.
Butter und andere Fette werden in Vollpappschachteln mit
Innenauskleidung verpackt, um sie u.a. weitgehend von Luftsauerstoff zu trennen, damit
keine oxidative Umsetzung, die zur Ranzidität führt, erfolgen kann.
Fleisch, sofern es in Vierteln oder Hälften transportiert
wird, ist mit Schutzüberzügen aus Stoff überzogen.
Ausgebeintes Fleisch wird in Folie eingeschweißt und in
paraphinierten Schachteln verpackt.
Diese Beispiele zeigen, daß mit jeder Art von Verpackung
Rücksicht auf die physikalischen und biologischen Eigenschaften der jeweiligen Waren
genommen werden muß.
6.3 Packstoffe
Als Packstoffe kommen sehr häufig hygroskopische
Materialien, wie Holz, Pappe und Papier, zum Einsatz. Bei diesen hygroskopischen
Materialien ist darauf zu achten, daß ein zu hoher Wassergehalt zur Feuchtigkeitsabgabe
führen kann. Schimmelschäden und Korrosion (z.B. bei Konservendosen) können die Folge
sein.
Auch wird die Festigkeit der Kartonagen aufgrund von
Feuchtigkeit stark reduziert, so daß es zu Stapeldruckschäden kommen kann.
Verwandte Plastikfolien müssen bei Gefrierware
Wasserdampfdichtigkeit aufweisen und bei Kühlware, bei Obst und Gemüse, eine gewisse
Wasserdampf- und Gasdurchlässigkeit, damit die Stoffwechselprozesse gewährleistet
bleiben.
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7.
Schlußbemerkung
Dieser Vortrag soll zeigen, daß insbesondere Kühl-, aber
auch Gefrierwaren ihre eigenen Gesetzmäßigkeiten aufweisen. Biologische, biochemische
und physikalische Grundvoraussetzungen müssen eingehalten werden, damit ein Transport
trotz technologischer Perfektion zum Erfolg führt.
Da dieser Vortrag sich auf das Anreißen einzelner
Problemstellungen beschränken mußte, reichen wir Ihnen mit den Tagungsunterlagen eine
Broschüre "Seetransport von Kühl- und Gefriergut", die ebenfalls von Frau Dr.
Scharnow erarbeitet wurde, nach.
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Abbildung 26: Eine Lageranweisung für den
Verbraucher |
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