Lebensmittel aus landwirtschaftlicher Produktion sind häufig von Natur aus mit harmlosen und pathogenen Mikroorganismen kontaminiert. Sollen Mandeln, Nüsse oder andere Ölsaaten zur Verlängerung der Haltbarkeit konserviert werden, kommen Konservierungstechniken wie Wärmepasteu- risierung oder Sterilisierung zum Einsatz. Der beschriebene CCP-Prozess pasteurisiert die empfindlichen Produkte ohne Qualitätsverluste.
2001 und 2004 traten in den USA und in Kanada Fälle von Salmonelleninfektionen auf, die durch den Genuss roher Mandeln verursacht wurden. Zur Garantie und Verbesserung der Sicherheit des Konsums von Mandeln hat die USDA eine Regelung in Kraft gesetzt, dass alle Mandeln, die in heimischen Märkten verwendet werden, mit einem Prozess behandelt sein müssen, der die entsprechende Salmonellenspezies um 4 log-Einheiten verringert (USDA, 2007). Diese Regelung gilt seit 1. September 2007 und betrifft die gesamte kalifornische Mandelernte, die für die Märkte in den USA, Mexiko und Kanada bestimmt ist.
Da Mandeln wie auch Baumnüsse und andere Ölsaaten für Qualitätsveränderungen während der Verarbeitung anfällig sind, erfordert die sichere Inaktivierung von Salmonellen neue Pasteurisierungstechniken, die die ursprüngliche Qualität bewahren können. Insbesondere darf der Feuchtigkeitsgehalt von rohen Mandeln während oder nach der Behandlung nicht relevant steigen, da ansonsten die Haltbarkeit verringert und das Erscheinungsbild beeinträchtigt wird. Zudem lösen sich die braunen Häute der Mandeln leicht, wenn sie in einer feuchten Atmosphäre behandelt werden, was eine massive Qualitätseinbuße bedeutet. Im Falle einer Behandlung mit feuchter Wärme ist die geschmackliche Veränderung, wie die Erzeugung gekochter Geschmacksnoten, zu vermeiden.
Eine hohe Wasseraktivität ist zur effizienten Inaktivierung von Mikroorganismen mit Wärme wesentlich. Herkömmliche Pasteurisierungs- und Sterilisationstechniken finden daher unter Bedingungen Wasseraktivität nahe 1 statt. In einer trockenen Atmosphäre und in Trockenprodukten werden vegetative Mikroorganismen bei einer stark verminderten Rate inaktiviert.
Pasteurisieren mit Dampf
Aus diesem Grund wird die Pasteurisierung von trockenen Produkten, insbesondere jenen mit geringem Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise unter Bedingungen ausgeführt, unter denen Wasser an der Oberfläche des Produkts kondensiert. Gewürze werden zum Beispiel durch Einspritzen von überhitztem Dampf in ein Druckgefäß, gefolgt von einer plötzlichen Expansion, pasteurisiert. Durch den Druckabfall werden Mikroorganismen von der Oberfläche des Gewürzes freigesetzt und die Zellen bersten. Dies führt zu einer effektiven Inaktivierung der Mikroorganismen. Mehrere wissenschaftliche Forschungsarbeiten untersuchten den Einfluss der Substratwasseraktivität auf die Inaktivierung von Bakterien mit trockener Wärme. Es wurde eine zunehmende Wärmebeständigkeit von Salmonellen bei abnehmenden Wasseraktivitäten berichtet. Diese Wirkung war noch ausgeprägter, wenn die Bakterien an der Oberfläche eines Rohhautprodukts fixiert waren und trockene Wärme direkt an die Rohhaut abgegeben wurde. Bei der Pasteurisierung mit Dampf (100 °C) beträgt die Inaktivierung von Salmonellen unter normalem Druck 2,05 bis 3,83 log-Einheiten nach 35 s Dampfbehandlung. Durch Verlängerung der Behandlungszeit auf bis zu 65 s steigt die Verringerung der log-Einheiten weiter auf 4,00 bis 5,72, aber die Feuchtigkeitsaufnahme nimmt deutlich zu.
Ein solches Verfahren kann aus zwei Gründen nicht zum Pasteurisieren von Ölsaaten, Mandeln und Nüssen angewendet werden. Erstens führt die Anwendung von Dampf unter erhöhtem oder normalem Druck zu einer beachtlichen Kondensation und Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts, wodurch selbst nach einem separaten Trocknungsverfahren die daraus resultierende Produktqualität verringert wird. Der Anstieg im Feuchtigkeitsgehalt bei Temperaturen über 100 °C verändert die Geschmacksqualität und beeinträchtigt die Integrität des Produkts deutlich. Ferner verringert die heftige mechanische Wirkung, wie ein plötzlicher Druckabfall, die Integrität der Kerne und führt zu unannehmbaren Schäden am Produkt. Im Falle von rohen Mandeln wird die braune Haut beeinträchtigt und von der Mandel abgelös. Folglich beinhaltet ein idealer Pasteurisierungsprozess für Ölsaaten und Mandeln oder Nüsse die Anwendung feuchter Wärme unter Bedingungen, die die Kondensation von Feuchtigkeit an der Mandeloberfläche auf ein Ausmaß beschränken, bei dem eine hohe Wasseraktivität bereitgestellt ist und eine ausreichende Wärmeübertragung erfolgt, um die notwendige mikrobiologische Inaktivierung zu erreichen. Daher ist es wesentlich, eine solche Behandlung bei möglichst geringem Druck auszuführen, um die Verdampfungstemperatur zu senken. Zur Vermeidung einer übermäßigen Feuchtigkeitskondensation an der Produktoberfläche während der Pasteurisierungsbehandlung ist es wesentlich, eine geeignete Produkttemperatur vor dem Pasteurisieren zu erreichen. Diese physikalischen Bedingungen werden mit dem CCP-Prozess erfüllt.
Kontrollierte Kondensation
Der Dampfpasteurisator CCP besteht aus einem Druckgefäß mit einem zentralen Mischsystem. Das Druckgefäß muss isoliert sein, um einen Energieverlust und eine Kondensation während des Pasteurisierprozesses zu vermeiden. Zunächst erreichen die Ölsaaten eine angemessene Produkttemperatur in einem separaten Prozess. Dann werden die Ölsaaten in das Gefäß gefüllt, äquilibriert und in einer feuchten Atmosphäre pasteurisiert. Nach der Pasteurisierung werden kleine Mengen an Restfeuchte unter Vakuum bei derselben Temperatur entfernt. Schließlich werden die Ölsaaten gekühlt und verpackt oder weiter verarbeitet.
Zur Untersuchung der Pasteurisierungsbedingungen und Wirksamkeit wie auch zur Validierung des Prozesses wurden Mikrobelastungstests durchgeführt. Ölsaaten wurden mit Enterococcus faecium Bakterien beimpft, die als Surrogat für Salmonella SE PT 30 dienen. Etwa 30 g der beimpften Ölsaaten wurden in Polyamidgittern angeordnet. Die Gitter wurden vorgewärmt und an verschiedenen Stellen in den CCP-Pasteurisator gemeinsam mit dem Ölsaatengut gestellt. Nach der Pasteurisierung und Vakuumtrocknung wurden die Gitter gesammelt und die Inaktivierung von Enterococcus faecium gemessen. Die Analyse der wärmebehandelten Ölsaaten zeigte eine Verringerung der Bakterienzahl für Enterococcus faecium von mehr als 5 log-Einheiten bei einer Pasteurisierungsdauer von 5 min oder mehr. Bei mehr als 5 min Behandlungszeit wurde eine Verringerung von 5 log-Einheiten in jedem einzelnen Gitter unabhängig von der Stelle oder dem Behandlungstag erreicht. Die CCP-Pasteurisierungstemperatur selbst ist eine Funktion der Druckbedingungen während der Pasteurisierung. Eine Erhöhung des Pasteurisierungsdrucks würde die Verdampfungs- und Kondensationstemperatur erhöhen und somit die Pasteurisierungstemperatur. Dadurch kann die Inaktivierungsrate erhöht werden.
Die Mandeln lassen sich ohne Änderungen in Aussehen oder Farbe pasteurisieren und es wird keine Hautablösung beobachtet. Ferner ist der Anstieg im Feuchtigkeitsgehalt kleiner 0,5 bis 1 % und daher sehr gering. In zusätzlichen Tests wurde die oxidative Stabilität der pasteurisierten Mandeln durch Messen der Bildung primärer und sekundärere Oxidationsreaktionsprodukte (d. h., konjugierter Doppelbindungen beziehungsweise Hexanal) während der folgenden Lagerung bewertet und es wurden keine signifikanten oder relevanten Differenzen im Vergleich zu nicht pasteurisierten Mandeln beobachtet. Die Ölsamen-, Mandel- und Nuss-Pasteurisierungsanlage CCP von Bühler Barth ist in verschiedenen Kapazitäten und Dimensionen erhältlich.
Im März 2008 wurde dem TERP (Technical Expert Review Panel) vom Almond Board of California ein Antrag vorgelegt, den Prozess als geeignet für die Mandelpasteurisierung mit einer garantierten Reduktion von Salmonella SE PT 30 um 5 log-Einheiten zu validieren.
Online-Info www.dei.de/1009431
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