Thermische Sterilisationstechnologie
Die thermische Sterilisationstechnologie, die früher hauptsächlich zur Sterilisation von Konserven eingesetzt wurde, findet vielfältige Anwendung. Durch Hitzesterilisation werden Mikroorganismen effektiv abgetötet. Allerdings kann dieses Verfahren hitzeempfindliche Konserven beschädigen und dadurch Nährstoffe, Farbe und Geschmack beeinträchtigen. Die aktuelle Forschung zur thermischen Sterilisation in meinem Land konzentriert sich daher auf die Optimierung der Sterilisationsbedingungen und -geräte. Optimale Bedingungen für die thermische Sterilisation sind eine präzise Temperaturregelung während des gesamten Prozesses, um neben der Sterilisation auch die Beeinträchtigung von Inhaltsstoffen und Aromen zu minimieren. Zur Optimierung der Sterilisationsgeräte kommen vorwiegend Dampfsterilisationsanlagen und Mikrowellensterilisationsanlagen zum Einsatz.
1. Luft-enthaltendSterilisationstechnologie
Die Anwendung der Sterilisationstechnologie unter Luftabschluss beruht hauptsächlich auf der Optimierung der bisherigen Hochtemperatur- und Vakuumsterilisationsverfahren und hat die Nachteile traditioneller Sterilisationsmethoden behoben. Diese Technologie wird üblicherweise bei Obst- und Gemüsekonserven eingesetzt. Dabei werden die Rohstoffe zunächst vorbehandelt und anschließend in einem flexiblen, sauerstoffdichten Verpackungsbeutel vakuumiert. Gleichzeitig wird ein Inertgas in die Dose eingeleitet. Die Dose wird dann verschlossen und die Lebensmittel zur weiteren Sterilisation in einen mehrstufigen Hochtemperatur- und Kühlbehälter gegeben. Normalerweise umfasst dieser Prozess drei Phasen: Vorheizen, Konditionieren und Desinfizieren. Temperatur und Dauer der einzelnen Schritte müssen je nach Art und Beschaffenheit des Lebensmittels angepasst werden. Hohe Temperaturen können den Geschmack von Lebensmitteln beeinträchtigen.
2. Mikrowellensterilisationstechnologie
Bei der Sterilisation von Konserven mittels Mikrowellentechnologie wird vor allem sichergestellt, dass die Mikroorganismen im Inneren abgetötet oder vollständig inaktiviert werden und die Haltbarkeit verlängert wird, um den Anforderungen an Konserven gerecht zu werden. Bei der Mikrowellensterilisation wird der Konserveninhalt selbst als Hauptwärmequelle direkt erhitzt, ohne dass Wärmeleitung oder Konvektion erforderlich sind. Die Methode ist zudem schneller als herkömmliche Sterilisationsverfahren. Die Temperatur des Konserveninhalts wird rasch erhöht, wodurch eine gleichmäßigere und gründlichere Sterilisation innen und außen erreicht wird. Gleichzeitig ist der Energieverbrauch relativ gering. Die Mikrowellensterilisation wird im Allgemeinen in zwei Methoden unterteilt: die thermische und die nicht-thermische biochemische Sterilisation. Bei der thermischen Sterilisation wird der Konserveninhalt gleichzeitig von innen und außen mit Mikrowellen erhitzt.
Durch den Einfluss der mikrobiellen Zellstruktur und des Mikrowellenfelds werden die Moleküle in den Konserven thermisch polarisiert. Dies führt zu hochfrequenten Schwingungen zwischen den Molekülen, wodurch sich die Proteinstruktur verändert und schließlich die Bakterienzellen in den Konserven inaktiviert werden. Dadurch wird ein normales Wachstum verhindert und die Haltbarkeit der Konserven verbessert. Nicht-thermodynamische Effekte, auch als biologische Effekte bezeichnet, beruhen hauptsächlich auf physiologischen oder biochemischen Reaktionen der Zellen, die ohne signifikante Temperaturänderungen auftreten. Da die Verstärkung der Sterilisationswirkung durch nicht-thermische Effekte nicht quantifiziert werden kann, muss der thermische Effekt bei der Prozessentwicklung unbedingt berücksichtigt werden, um die Sicherheit von Konserven zu erhöhen.
3. Ohm-Sterilisationstechnologie
Die Anwendung der Ohm-Sterilisationstechnologie bei Konserven beruht hauptsächlich auf der Hitzesterilisation durch elektrischen Widerstand. In der Praxis wird die Konservenkonserve mithilfe von elektrischem Strom erhitzt, um die gewünschte thermische Sterilisation zu erreichen. Die Ohm-Sterilisationstechnologie findet vor allem bei granulierten Konserven breite Anwendung.
Die Ohm-Sterilisationstechnologie kann den Verarbeitungszyklus von körnigen Konserven deutlich verkürzen und erzielt zudem eine starke Sterilisationswirkung. Allerdings stößt sie auch an ihre Grenzen, beispielsweise bei der Verarbeitung von großen Lebensmittelgranulaten. Auch die Leitfähigkeit der Konserven beeinflusst die Sterilisationswirkung. Daher ist die Ohm-Sterilisationstechnologie für die Sterilisation nicht geeignet, etwa für nicht-ionisierte Konserven wie gereinigtes Wasser, Fett oder Alkohol. Bei Gemüse- und Obstkonserven hingegen erzielt sie gute Ergebnisse und findet in diesem Bereich breite Anwendung.
Kaltsterilisationstechnologie
In den letzten Jahren sind die Ansprüche der Verbraucher an die Lebensmittelqualität stetig gestiegen. Neben der mikrobiologischen Sicherheit rücken auch der Nährstoffgehalt von Lebensmitteln immer stärker in den Fokus. Aus diesem Grund wurde die Kaltsterilisationstechnologie entwickelt. Ihr Hauptmerkmal ist, dass bei der Sterilisation keine Temperaturänderungen erforderlich sind. Dieses Verfahren erhält nicht nur die Nährstoffe der Lebensmittel, sondern verhindert auch die Zerstörung des Geschmacks und wirkt bakterizid.
In den letzten Jahren hat sich die Kaltsterilisationstechnologie meines Landes weit verbreitet. Dank moderner Technologien wurden zahlreiche Kaltsterilisationsverfahren eingeführt, darunter die Ultrahochdrucksterilisation, die Strahlungssterilisation, die Pulssterilisation und die UV-Sterilisation. Diese Technologien haben sich bei der Sterilisation verschiedener Lebensmittel bewährt. Am weitesten verbreitet ist die Ultrahochdrucksterilisation, die insbesondere bei der Sterilisation von Saftkonserven gute Ergebnisse erzielt hat. Andere Kaltsterilisationsverfahren befinden sich hingegen noch in der frühen Forschungsphase und sind noch nicht flächendeckend im Einsatz.
Die Ultrahochdrucksterilisation zählt zu den physikalischen Sterilisationsverfahren. Das Grundprinzip dieser Kaltsterilisationstechnologie besteht darin, in Konserven ultrahohen Druck zu erzeugen, um Mikroorganismen abzutöten, den Proteinabbau zu verhindern und biologische Enzyme zu inaktivieren. Dadurch wird eine effektive Sterilisation erzielt. Die Ultrahochdrucksterilisation ermöglicht nicht nur die Sterilisation bei Raumtemperatur und erhält so den Nährwert und Geschmack der Konserven, sondern verlängert auch deren Haltbarkeit und erhöht somit die Lebensmittelsicherheit. Bei der Konservenherstellung findet die Ultrahochdrucksterilisation breite Anwendung, beispielsweise bei Konfitüren, Säften und anderen Lebensmitteln, und hat sich als äußerst wirksam erwiesen.
HürdeSterilisationstechnologie
Die Kaltsterilisation bietet gegenüber der Hitzesterilisation gewisse Vorteile. Sie hemmt effektiv das Wachstum von Mikroorganismen in Konserven und löst das Problem, dass herkömmliche Hitzesterilisationsverfahren Nährstoffe und Geschmack zerstören. Dadurch erfüllt sie die hohen Ansprüche der Verbraucher an Lebensmittelqualität. Obwohl die Kaltsterilisation Verderbniserreger in Konserven wirksam bekämpft, erzielt sie keine zufriedenstellenden Ergebnisse bei der Behandlung von Bakteriensporen oder speziellen Enzymen, weshalb ihr Anwendungsbereich begrenzt ist. Aus diesem Grund wurde die Hürdensterilisation entwickelt. Diese Technologie verändert die Funktionsweise der Kaltsterilisation und erzielt auch bei geringer Keimbelastung eine gute Sterilisationswirkung. Die Hürdensterilisation wurde ursprünglich in Deutschland entwickelt und wird dort zur Fleischkonservierung eingesetzt. Da im Video mehrere Barrieren zur Konservierung von Konserven dargestellt werden, verhindern diese effektiv den Verderb der Konserven. Die Mikroorganismen im Inneren der Konserven können diese Barrieren nicht überwinden, wodurch der Barriereneffekt erzielt wird. Dies führt zu einer guten Sterilisation und verbessert die Qualität der Konserven.
Die Hürdensterilisationstechnologie ist in meinem Land mittlerweile umfassend erforscht und angewendet. Durch die Sterilisation von Konserven mit dieser Technologie lassen sich Übersäuerung und Fäulnis vermeiden. Bei einigen Gemüsekonserven wie Sojasprossen und Salat, die sich nicht durch hohe Temperaturen sterilisieren lassen, kommen die Vorteile der Hürdensterilisation voll zum Tragen. Die bakteriziden Faktoren wirken nicht nur bakterizid, sondern verhindern auch Übersäuerung und Fäulnis der Konserven. Darüber hinaus eignet sich die Hürdensterilisationstechnologie auch hervorragend zur Sterilisation von Fischkonserven. pH-Wert und Sterilisationstemperatur können als Hürdenfaktoren genutzt werden, wodurch die Qualität der Konserven verbessert wird.
Veröffentlichungsdatum: 03.08.2022