Lebensmitteltechnologie

Dr. Jochen Hamatschek ist Lebensmitteltechnologe, Manager und Geschäftsführer mit Schwerpunkt Zulieferung Lebensmittelindustrie sowie ehemaliger Präsident der Gesellschaft Deutscher Lebensmitteltechnologen e.V.

Vorwort zur 1. Auflage10
Vorwort zur 3. Auflage12
1 Einführung: Lebensmitteltechnologie im gesellschaftlichen und historischen Kontext
1.1 Prinzipien der Lebensmitteltechnologie13
1.2 Die Lebensmitteltechnologie als Teil der „Food Value Chain“ 19
1.3 Die Versorgung der Menschen mit Lebensmitteln als Hauptaufgabe der Lebensmitteltechnologie25
1.3.1 Ernährung 3.0 und die industrielle Revolution25
1.3.2 Energiegewinnung aus der Nahrung26
1.3.3 Die Ernährung der deutschen Bevölkerung laut Nationaler Verzehrsstudie II (2008)29
1.4 Innovationen: vom Businessplan zum Markt32
1.5 Verfahrens- und Stilwettbewerb in der Lebensmitteltechnologie 34
1.6 Struktur und Idee des Buches Lebensmitteltechnologie35
2 Lebensmittelsicherheit und Verbraucherschutz
2.1 Lebensmittelrechtliche Grundlagen zur Erzielung von Lebensmittelsicherheit40
2.1.1 Wichtige gesetzliche Vorschriften zur Lebensmittelsicherheit42
2.1.1.1 Rückverfolgbarkeit42
2.1.1.2 HACCP-System („Hazard Analysisand Critical Control Point“)43
2.2 Der Codex Alimentarius und das Deutsche Lebensmittelbuch46
2.3 Privatwirtschaftliche Systeme der Lebensmittelsicherheit und die Einbindung des Qualitätsmanagements48
2.3.1 Qualitätsmanagementsysteme nach DIN EN ISO48
2.3.2 „Consumer Goods Forum“ (CGF)48
2.3.3 „Global Food Safety Initiative“ (GFSI)48
2.3.4 IFS (Food) Version 849
2.3.5 „Hygienic Design“49
2.3.6 FMEA (Fehlermöglichkeiten und Einflussanalyse52
2.3.7 Optische Methoden bei der Lebensmittelkontrolle53
2.4 Betriebshygiene, Reinigung und Desinfektion56
2.4.1 Prinzipien der chemischen Reinigung57
2.4.2 Praxis der chemischen Reinigung59
2.4.3 Reinigung von Tanks, Rohrleitungen und Schläuchen61
2.4.3.1 Rohrleitungen und Schläuche61
2.4.3.2 Tankreinigung63
2.4.4 Desinfektion64
2.4.5 Reinraumtechnik65
3 Die biochemischen Strukturen von Lebensmitteln
3.1 Kohlenhydrate (Polysaccharide, Polyosen)67
3.1.1 Glykogen67
3.1.2 Stärke68
3.1.3 Cellulose68
3.1.4 Pektine71
3.1.5 Hemicellulose72
3.1.6 Chitin72
3.2 Proteine73
3.3 Lipide76
3.4 Phenolische Verbindungen (Phenole, Polyphenole)78
3.5 Lebensmittelfarbstoffe und färbende Lebensmittel81
3.5.1 Farbigkeit als sinnliche Erfahrung 82
3.5.2 Farbstoffe für Lebensmittel83
3.5.3 Anthocyane E163 als Beispiel für einen natürlichen Farbstoff86
3.5.4 Zuckerkulör E150 als Beispiel für einen natürlichen, modifizierten Farbstoff86
3.6 Lebensmittelaromen und Aromatisierung von Lebensmitteln87
3.7 Makromoleküle in komplexen Strukturen89
3.7.1 Der Gewebeaufbau von Früchten89
3.7.2 Die Struktur von Muskelfleisch91
4 Die ambivalente Wirkung von Mikroorganismen und Enzymen in Lebensmitteln
4.1 Mikroorganismen94
4.1.1 Die Rolle von Mikroorganismen in Lebensmitteln95
4.1.2 Bakterien96
4.1.3 Pilze97
4.1.4 Algen100
4.1.5 Die Bedeutung des Milieus für die Entwicklung von Mikroorganismen101
4.1.5.1 pH-Wert102
4.1.5.2 aw-Wert (Wasseraktivität)103
4.1.5.3 Temperatur104
4.1.5.4 Redoxpotenzial (Oxidations- Reduktions-Potenzial, ORP)104
4.1.5.5 Sauerstoffpartialdruck105
4.1.5.6 Inhibitoren für Mikroorganismen105
4.1.5.7 Wettbewerber105
4.1.6 Wachstum von Mikroorganismen106
4.1.7 Biofilme107
4.2 Enzyme108
4.2.1 Wichtige Enzymreaktionen in der Lebensmitteltechnologie110
4.3 Die Hemmung von Mikroorganismen und Enzymen114
4.3.1 Chemische Lebensmittelkonservierung115
4.3.2 Konservierung durch biologische Verfahren116
4.3.3 Pasteurisation und Sterilisation116
4.3.3.1 Grundlagen der Erhitzung117
4.3.3.2 Wärmeübertragung in Erhitzungseinrichtungen119
4.3.3.3 Wärmeaustauscher und die Verfahrenstechnik der Erhitzung120
4.3.3.4 Elektromagnetische Felder (Mikrowellenerhitzung, Radiofrequenzen)123
4.3.3.5 Ohmsche Erhitzung123
4.3.3.6 Keimreduzierung bei mäßiger thermischer Belastung124
4.3.4 Haltbarmachung durch Anwendung von Kälte126
4.3.4.1 Tiefgefrieren von Lebensmitteln126
4.3.4.2 Technik des Gefrierens127
4.3.5 Haltbarmachung durch Wasserentzug (Trocknung)128
4.3.5.1 Lufttrocknung129
4.3.5.2 Membranverfahren129
4.3.5.3 Gefrierkonzentrierung bzw. Gefriertrocknung129
4.3.5.4 Kühlung und mechanische Abtrennung von Eiskristallen130
4.3.5.5 Immobilisierung von Wasser131
4.3.6 Mechanische Verfahren zur Haltbarmachung131
4.3.7 Haltbarmachen durch ionisierende Strahlen132
4.3.8 Haltbarmachung durch Gasüberlagerung bzw. Evakuierung133
4.3.9 Das Hürdenkonzept: kumulative Hemmeffekte134
5 Maschinentechnik und Werkstoffe
5.1 Pumpen136
5.1.1 Pumpentypen137
5.1.2 Kennlinien und Pumpenauslegung140
5.2 Werkstoffe für Behälter, Verpackungen, Leitungen und Maschinen142
5.2.1 Vom Eisen zum Stahl142
5.2.2 Nichtrostende Stähle in der Lebensmittelwirtschaft145
5.2.3 Edelstahlrohre146
5.2.4 Oberflächenbehandlung von Edelstählen146
5.2.5 Korrosion148
5.2.6 Aluminium149
5.2.7 Kunststoffe in der Lebensmitteltechnik150
5.3 Sensor-Messtechnik: Erfassung und Verarbeitung von Messdaten152
6 Die erste Verarbeitungsstufe: Wertstoffgewinnung aus agrarischen Rohstoffen
6.1 Grundoperationen bei der Wertstoffgewinnung163
6.1.1 Vorbehandlung der Rohstoffe164
6.1.2 Mechanisches Desintegrieren von tierischen und pflanzlichen Geweben164
6.2 Stoffübergänge nach Zusatz von Extraktionsmitteln169
6.3 Mechanische Trenntechniken zur Wertstoffgewinnung170
6.3.1 Filtersysteme und Pressen zur Fest-Flüssig-Trennung173
6.3.1.1 Oberflächen- bzw. Siebfiltration173
6.3.1.2 Tiefenfiltration178
6.3.1.3 Anschwemmfiltration181
6.3.1.4 Sonderfall Pressen182
6.3.2 Schwerkraftsysteme zur Trennung von Suspensionen und Emulsionen184
6.3.3 Entspannungsflotation durch die Benetzung von Teilchen189
6.4 Neuere Techniken für die Lebensmittelindustrie190
6.4.1 Roboter190
6.4.2 Ultraschall-Anwendungen191
6.4.3 Mikroverkapselung192
6.4.4 Hochdruck-Homogenisation195
6.4.5 Emulgatortechnik und Texturierung von Lebensmitteln195
6.4.6 Intelligente Verpackungen und Barrieren196
6.4.7 Industrie 4.0197
7 Die Verarbeitung zu Lebensmitteln
7.1 Getreideprodukte199
7.1.1 Erste Verarbeitungsstufe: Wertstoffextraktion in Getreidemühlen199
7.1.2 Zweite Verarbeitungsstufe: Veredlung der Extrakte208
7.1.2.1 Stärke- und Proteingewinnung208
7.1.2.2 Metabolisierung von nativer Stärke208
7.1.2.3 Vom Mehl zu Backwaren211
7.1.2.4 Teigwaren221
7.2 Kartoffeltechnologie221
7.3 Getränketechnologie225
7.3.1 Trinkwasser, Mineral- und Heilwasser225
7.3.2 Von der Traube zum Wein229
7.3.3 Frucht- und Gemüsesäfte232
7.3.4 Bier235
7.3.5 Spirituosen237
7.3.6 Entalkoholisierung von Wein oder Bier239
7.3.7 Erfrischungsgetränke (Softdrinks)241
7.4 Speiseöle und Speisefette243
7.4.1 Die Ölgewinnung246
7.4.2 Raffnation am Beispiel von Sojaöl, Sonnenblumenöl und Palmöl249
7.4.3 Weitere Veredlungsmöglichkeiten von Ölen und Fetten249
7.4.4 Olivenverarbeitung253
7.5 Milch und Milcherzeugnisse257
7.5.1 Trinkmilch: UHT-Milch, Frischmilch, ESL-Milch257
7.5.2 Produkte aus Milchfett262
7.5.3 Erzeugnisse durch Dicklegung I: Joghurt, Sauermilch, Kefir264
7.5.4 Erzeugnisse durch Dicklegung II: Frischkäse266
7.5.5 Erzeugnisse durch Dicklegung III: Käse mit Reifung266
7.5.6 Molke als Rohstoff für Proteine, Laktose, Phospholipide und Kalzium270
7.6 Kaffee273
7.7 Kakao und Schokolade275
7.8 Zucker aus Zuckerrübe bzw. Zuckerrohr277
7.9 Fleisch und Fleischwaren280
7.9.1 Schlachtvorgang283
7.9.2 Schlachtkörperzerlegung und Fleischqualität283
7.9.3 Fleischreifung (Abhängen)285
7.9.4 Herstellung von Fleischerzeugnissen I: Wurstwaren287
7.9.4.1 Rohwurst287
7.9.4.2 Brühwurst291
7.9.4.3 Kochwurst293
7.9.5 Herstellung von Fleischerzeugnissen II: Rohschinken und gegarte Pökelfleischerzeugnisse293
7.10 Extrusionsprodukte296
8 Innovative Lebensmittel zur Proteinversorgung
8.1 Pflanzliche Proteine299
8.2 Insekten302
8.3 In-vitro-Fleisch und Proteine aus der Präzisionsfermentation304
8.4 Algen307
8.5 Aquakulturen308
9 „New Food“: Die Zukunft der Lebensmitteltechnologie für die Ernährung von 10 Milliarden Menschen
9.1 Lebensmittelindustrie und Ernährungsregime309
9.2 Die Ernährung von 10 Milliarden Menschen313
9.3 Gesellschaftlicher Wandel316
9.4 Ethik in der Lebensmittelwirtschaft318
9.5 Nachhaltigkeit als übergreifender Begriff zukünftiger Ernährung320
Literatur322
Abkürzungsverzeichnis327
Sachverzeichnis329

Aus: ekz-info - Junker - KW 11/2021
[...] Die Aktualisierung zieht sich durch alle Kapitel [...]. Die zum Verständnis erforderlichen Kenntnisse bewegen sich auf Abi-Grundkursniveau, daher können auch beruflich mit dem Thema "Lebensmittelherstellung" befasste Leser*innen aus allen Bereichen bis hin zum Wissenschaftsjournalismus oder Bürgerinitiativen aus dem Buch ihren Nutzen ziehen.