Keine Einbußen bei Farbe und Geschmack

Um Mikroorganismen in Lebensmitteln durch Erhitzung inaktiv zu machen, stehen klassische Methoden und verschiedene elektrothermische Verfahren zur Auswahl. Die klassischen Erhitzungsprozesse laufen in der Regel in doppelwandigen Behältern ab, durch die heißes Wasser oder Dampf geleitet wird. Nachteil dieses Verfahrens: Es ist relativ zeitaufwändig und beeinträchtigt Farbe und Geschmack der Lebensmittel. Außerdem werden stückige Produkte mechanisch geschädigt, weil sie ständig gerührt und von der heißen Behälterwand abgeschabt werden müssen.

Die konduktive Erhitzung, auch Ohm’sche Erhitzung genannt, stellt eine industrietaugliche Alternative zur klassischen Erhitzung dar. Das Funktionsprinzip dieses elektrothermischen Verfahrens beruht auf der direkten Durchleitung von Strom durch das Produkt. Dabei übernimmt das Lebensmittel selbst die Funktion eines Heizwiderstandes. Die Ohm’sche Erhitzung hat im Vergleich zur klassischen Erhitzung den Vorteil, dass der elektrische Strom die Produkte praktisch ohne Zeitverzug erhitzt, sobald eine Spannung anliegt. Allerdings wird in flüssigen Lebensmitteln mit Stücken zunächst nur die Flüssigkeit erhitzt, denn Frucht-, Gemüse- oder Fleischstücke haben einen wesentlich höheren elektrischen Widerstand als die Flüssigkeit. Deshalb fließt der Strom nach dem Gesetz des geringsten Widerstands zuerst durch die flüssigen Anteile des Produkts, die dann die Stücke entsprechend der thermischen Leitfähigkeit erwärmen. Auf diese Weise dauert es relativ lange bis auch im Innern der Stücke die für die Konservierung notwendige Temperatur erreicht ist. Ein weiterer negativer Aspekt der Ohm’schen Erhitzung sind Reaktionsprozesse an den Elektroden, über die der Strom in das zu erhitzende Produkt geleitet wird. Die dabei entstehenden Reaktionsprodukte treten in das Lebensmittel über und beeinflussen seine Qualität.

Durch ihren Einsatz im Haushalt ist die Mikrowelle das allgemein bekannteste elektrothermische Verfahren, das aber bereits seit rund 40 Jahren in der Industrie angewendet wird. Durch Mikrowellen wird die Wärme direkt im Produkt erzeugt, weil die elektromagnetischen Wellen im hochfrequenten Wechselfeld Dipole zu Schwingungen anregen und damit Reibungswärme zwischen den Molekülen erzeugen. Die Erhitzung durch Mikrowellen hat den Vorteil, dass nicht nur flüssige sondern auch stückige Anteile des Produkts direkt erwärmt werden. Da Mikrowellen wegen ihrer kleinen Wellenlänge nur eine geringe Eindringtiefe haben, kommt es allerdings oft zu einer ungleichmäßigen Erhitzung im Produkt. Abhilfe schafft hier die Absenkung der hochfrequenten Mikrowelle bis zur langwelligeren Radiofrequenz. Dadurch verbessert sich die Eindringtiefe der anregenden Welle und die Wärmewirkung in stückigen Produkten wesentlich.

Dennoch bleiben einige grundsätzliche Probleme der industriellen Erhitzung mit elektromagnetischen Wellen bestehen: Die Erwärmung erfolgt in Röhren, durch die die Lebensmittel geleitet werden. Um auch in der Mitte der Apparatur die zur Konservierung erforderliche Temperatur zu erhalten, muss die Hitze längere Zeit einwirken. Dabei überhitzen sich die Produkte im Randbereich der Behälter und verlieren an Qualität. Außerdem werden bei dem Verfahren häufig Röhren aus Glas eingesetzt, das wegen der Bruchgefahr prinzipiell als Werkstoff für Lebensmittelproduktionsanlagen vermieden werden sollte. Ein weiterer Nachteil ist die ungenügende Energieeffizienz, denn die üblichen Röhrenbehälter absorbieren zum Teil die Wellen, so dass nur rund 50 % der eingesetzten elektrischen Leistung als effektive Wärme beim Produkt ankommt.

Das IPS-Verfahren basiert auf einem innovativen Lösungsansatz zur schonenden Konservierung von flüssigen Lebensmitteln: Ohm’sche Erhitzung und Radiofrequenzverfahren werden miteinander kombiniert. Dabei ergänzen sich die Vorteile der beiden Verfahren, die die Industrie bisher nur alternativ einsetzen kann, in einem einzigen Prozess. Die Motivation, das IPS-Verfahren zu entwickeln, beschreibt Klaus Lochbühler, Geschäftsführer von Wild-Indag, folgendermaßen: „Wir wollten uns nicht mit den Nachteilen der bekannten Verfahren abfinden. Deshalb hat unser Team drei Jahre lang nach alternativen Erhitzungsmethoden geforscht und schließlich IPS entwickelt.“

Besonders signifikant sind die Vorteile bei der Erhitzung von inhomogenen Produkten: Sobald der Strom fließt, werden die flüssigen Anteile sofort erhitzt und die Stücke kommen durch das gleichzeitig zugeschaltete Radiofrequenzfeld ebenfalls sehr rasch auf Temperatur. Bei einer Kapazität von 3 t/h werden stückige Produkte so innerhalb von 90 s auf bis zu 140 °C erhitzt. Durch die kurze Einwirkzeit bleibt beispielsweise bei Früchten bis zu 90 % der Substanz erhalten. Kurzum: IPS vermeidet die negativen Effekte der Einzelverfahren, die aus der langen Erhitzungsdauer resultieren. Zusätzlich verhindern spezielle Elektrodenmaterialien störende Reaktionen und den Eintrag von unerwünschten Stoffen in das zu erwärmende Gut.

Bei Wild wird das IPS-Verfahren zur Erhitzung von Fruchtzubereitungen, insbesondere aus sensiblen Früchten wie Erdbeeren, eingesetzt: „Die Ergebnisse sind überzeugend: Die Früchte behalten ihre Stückigkeit, natürliche Farbe und das volle fruchttypische Aroma“, umreißt Lochbühler die Vorteile des Verfahrens. Damit ist das IPS-Verfahren speziell für die Haltbarmachung von Premiumprodukten interessant, denn hier müssen die Lebensmittel besonders schonend erhitzt und konserviert werden.

Neben der Konservierung von Fruchtzubereitungen hat sich das IPS-Verfahren auch bei der Verarbeitung anderer Lebensmittel bewährt. Das Spektrum reicht von hochviskosen Saucen über Suppen bis hin zu Fertiggerichten. Zukünftig könnte das IPS-Verfahren auch in der milchverarbeitenden Industrie Einsatz finden. Erste, erfolgversprechende Versuche laufen hier bereits.

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Brau Beviale 2006