Das High Pressure Processing, kurz HPP, von Thyssenkrupp funktioniert denkbar einfach: Die fertigen Produkte werden in ihrer Endverpackung in einen Hochdruckbehälter transportiert. Dieser wird mit Wasser gefüllt, das mittels Hochdruckübersetzern auf einen Druck von 6000 bar gebracht wird. Da das Produkt von Hochdruckwasser umgeben ist, wirken die Kräfte von allen Seiten. So können keine Scherkräfte entstehen. Das Produkt wird schonend und homogen behandelt. Es verbleibt über eine bestimmte Zeit unter dem vollen Behandlungsdruck, um die pathogenen Keime zu denaturieren. Danach wird das System kontrolliert entspannt und die Gebinde mit dem fertigen Produkt wieder aus dem Hochdruckbehälter gefördert. Im Anschluss werden die Gebinde mit Druckluft getrocknet, gegebenenfalls etikettiert und dem Handel zur Verfügung gestellt.
Inaktivierung der Mikroorganismen
Die Hochdruckpasteurisierung von Frucht- und Gemüseprodukten bei 3000 bis 6000 bar mit einer Haltezeit von ein bis zu ein paar Minuten sorgt für die Inaktivierung der meisten vegetativen Mikroorganismen, Hefen und sogar Viren. Escherichia coli, Listeria monocytogenes und Salmonella spp. sind Krankheitserreger von höchster Besorgnis, wenn es um Obst und Gemüse geht. Die Anwendung des HPP-Verfahrens ermöglicht eine Reduzierung der Keimbelastung von ca. 5 log in frischen Säften gemäß der US-FDA-Anforderungen. Es kann nicht nur die ursprüngliche Bakterienbelastung verringern, sondern auch das Bakterienwachstum während der Lagerung verlangsamen.
Wie effizient mit dem HPP-Verfahren die Keime reduziert werden können, hängt von den Einsatzbedingungen, dem Produkt und der ursprünglichen Vorbelastung ab. Generell fördert ein höherer Druck die Deaktivierungsgeschwindigkeit der Mikroorganismen. Deshalb findet die Hochdruckpasteurisierung gegenwärtig bei 6000 bar statt, dem derzeitigen Standard für kommerzielle Anwendungen. Dies gilt in Fällen, in denen eine Denaturierung des Proteins vermieden werden soll, insbesondere bei sporenbildenden Bakterien sowie bei Viren, welche widerstandsfähiger gegen Hochdruck sind.
Hefen und Schimmelpilze sind am anfälligsten gegen Druck. Sie werden bereits bei 3000 bis 4000 bar deaktiviert. Die Erhöhung der Haltezeit während der HPP-Behandlung hat zudem eine positive Wirkung auf die Inaktivierung der pathogenen Mikroorganismen.
Produkte mit höherem pH-Wert
Gerade Produkte mit einem pH-Wert ≥ 4.6, beispielsweise Kokosnuss-Wasser, Wassermelonen-Saft, Beeren- oder Gemüsesäfte, sowie einer niedrigeren Wasseraktivität ( 0.85) und/oder höherem Zuckergehalt (wie Fruchtsirup oder Konfitüre) benötigen, abhängig von der ursprünglichen Bakterienbelastung, eine vergleichsweise längere Haltezeit. Durch die Aktivität der Enzyme, die als Katalysator in biochemischen und enzymatischen Reaktionen wirken, werden die sensorischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von Obst- und Gemüseprodukten verändert. Polyphenoloxidase und Peroxidase führen zur Oxidation der phenolischen Verbindungen und damit zur Produktbräunung. Pektinmethylesterase ist verantwortlich für den Abbau des Pektin-Netzwerks und erzeugt niedrigviskose Produkte mit modifizierten organoleptischen Eigenschaften.
Die Effizienz der Hochdruckbehandlung in Bezug auf Aktivitätsänderungen der Enzyme hängt neben dem HPP-Prozess auch von den Produktparametern ab. So kann bei höherer Umgebungstemperatur und höheren pH-Werten ≥ 4 des Lebensmittelsystems die Enzymaktivität reduziert werden. Dadurch bleibt die natürliche Farbe und ursprüngliche Textur von z. B. Guave-, Avocado-, Bananen- und Beerenpürees, sowie Smoothies und Direktsäften erhalten. Diese werden schonend bis zu 60 Tagen haltbar gemacht.
Die nichtthermische Behandlung trägt zur Konservierung von thermolabilen Substanzen und diätetischen Antioxidanten wie Vitamin A, C und E sowie Polyphenole bei. Die Hochdruckbehandlung und Anwesenheit von Wasser in Pürees begünstigen die Extraktion von Polyphenolen aus dem Pflanzengewebe und erhöhen weiterhin die antioxidative Wirkung des Produktes.
Konservierung in der Verpackung
Die zu konservierenden Produkte können in Flaschen, Schalen, Beutel, Schutzgasverpackungen, etc.) abgefüllt sein. Eine aseptische Abfüllung ist nicht notwendig. Voraussetzung ist, dass die Verpackung flexibel genug ist, um eine Kompression von ca. 16 % aufzunehmen. Außerdem muss das Verpackungsmaterial wasserresistent sein. In erster Linie werden diese Anforderungen von Kunststoffen erfüllt. Flaschen können aus PET oder HDPE, Beutel aus LDPE und HDPE bestehen. Die Deckel sind dabei aus PP oder HDPE. Becher können aus PET, PP und HDPE gefertigt sein, Schalen können zudem auch aus APET oder CPET bestehen. Geeignete Folienwerkstoffe sind PET, PP oder PE. Bei Vakuumbeuteln wird in erster Linie auf PE oder PET gesetzt. Bei allen Varianten bietet sich eine Barriere aus EVOH an.
Der Kopfraum oder eine Gasfüllung in den Verpackungen spielen keine Rolle. Ab einem Druck von ca. 150 bar ist das Gas um das Hundertfache komprimiert und nahezu vollständig gelöst. Somit beeinflusst es den weiteren Prozess nicht. Bei der Entspannung gibt das Produkt das Gas wieder ab, sodass die Verpackungen intakt bleiben.
Hochdruckpasteurisierung ist sicher
HPP-Anlagen von Thyssenkrupp bieten Lebensmittelhersteller einen sicheren, sauberen und schonenden Prozess, der auch für Bioprodukte geeignet ist. Kleineren Produktionsbetrieben und Start-ups bietet Thyssenkrupp auch eine Hochdruckpasteurisierung im Lohnauftrag an. Hierfür hat das Unternehmen Anlagen nicht nur in Hagen, sondern weltweit platziert.
Suchwort: dei0919thyssenkrupp
Autorin: Dr. Jasna Ivanovich
Lebensmitteltechnologin HPP,
Thyssenkrupp Industrial Solutions
Autor: Boris Brockhaus
Product Manager HPP,
Thyssenkrupp Industrial Solutions
