Lebensmitteltechnologie (eBook)

Vorwort zur 1. Auflage10
Vorwort zur 2. Auflage12
1 Einführung: Lebensmitteltechnologie im gesellschaftlichen und historischen Kontext13
1.1 Prinzipien der Lebensmitteltechnologie13
1.2 Die Lebensmitteltechnologie als Teil der „Food Value Chain“16
1.3 Die Versorgung der Menschen mit Lebensmitteln als Hauptaufgabe der Lebensmitteltechnologie25
1.3.1 Ernährung 3.0 und die industrielle Revolution .26
1.3.2 Energiegewinnung aus der Nahrung .27
1.3.3 Die Ernährung der deutschen Bevölkerung laut Nationaler Verzehrsstudie II (2008)30
1.4 Innovationen: vom Businessplan zum Markt33
1.5 Verfahrens- und Stilwettbewerb in der Lebensmitteltechnologie35
1.6 Struktur und Idee des Buches Lebensmitteltechnologie37
2 Lebensmittelsicherheit und Verbraucherschutz38
2.1 Lebensmittelrechtliche Grundlagen zur Erzielung von Lebensmittelsicherheit43
2.1.1 Wichtige gesetzliche Vorschriften zur Lebensmittelsicherheit45
2.1.1.1 Rückverfolgbarkeit45
2.1.1.2 HACCP-System („Hazard Analysis and Critical Control Point“)47
2.2 Der Codex Alimentarius und das Deutsche Lebensmittelbuch50
2.3 Privatwirtschaftliche Systeme der Lebensmittelsicherheit und die Einbindung des Qualitätsmanagements 52
2.3.1 Qualitätsmanagementsysteme nach DIN EN ISO52
2.3.2 „Consumer Goods Forum“ (CGF)53
2.3.3 „Global Food Safety Initiative“ (GFSI)53
2.3.4 IFS (Food) Version 6 54
2.3.5 „Hygienic Design“ 54
2.3.6 FMEA (Fehlermöglichkeiten und Einflussanalyse)57
2.3.7 Optische Methoden bei der Lebensmittelkontrolle58
2.4 Betriebshygiene, Reinigung und Desinfektion61
2.4.1 Prinzipien der chemischen Reinigung63
2.4.2 Praxis der chemischen Reinigung65
2.4.3 Reinigung von Tanks, Rohrleitungen und Schläuchen68
2.4.3.1 Rohrleitungen und Schläuche68
2.4.3.2 Tankreinigung70
2.4.4 Desinfektion71
2.4.5 Reinraumtechnik72
3 Die biochemischen Strukturen von Lebensmitteln74
3.1 Kohlenhydrate (Polysaccharide, Polyosen)76
3.1.1 Glykogen77
3.1.2 Stärke . .79
3.1.3 Cellulose 79
3.1.4 Pektine .80
3.1.5 Hemicellulose82
3.1.6 Chitin82
3.2 Proteine83
3.3 Lipide . 87
3.4 Phenolische Verbindungen (Phenole, Polyphenole)90
3.5 Lebensmittelfarbstoffe und färbende Lebensmittel93
3.5.1 Farbigkeit als sinnliche Erfahrung 94
3.5.2 Farbstoffe für Lebensmittel96
3.5.3 Anthocyane E163 als Beispiel für einen natürlichen Farbstoff99
3.5.4 Zuckerkulör E150 als Beispiel für einen natürlichen, modifizierten Farbstoff 99
3.6 Lebensmittelaromen und Aromatisierung von Lebensmitteln100
3.7 Makromoleküle in komplexen Strukturen103
3.7.1 Der Gewebeaufbau von Früchten103
3.7.2 Die Struktur von Muskelfleisch107
4 Die ambivalente Wirkung von Mikroorganismen und Enzymen in Lebensmitteln109
4.1 Mikroorganismen110
4.1.1 Die Rolle von Mikroorganismen in Lebensmitteln .111
4.1.2 Bakterien 112
4.1.3 Pilze112
4.1.4 Algen 117
4.1.5 Die Bedeutung des Milieus für die Entwicklung von Mikroorganismen118
4.1.5.1 pH-Wert119
4.1.5.2 aw-Wert (Wasseraktivität)120
4.1.5.3 Temperatur121
4.1.5.4 Redoxpotenzial (Oxidations-Reduktions-Potenzial, ORP)121
4.1.5.5 Sauerstoffpartialdruck122
4.1.5.6 Inhibitoren für Mikroorganismen123
4.1.5.7 Wettbewerber123
4.1.6 Wachstum von Mikroorganismen124
4.1.7 Biofilme125
4.2 Enzyme126
4.3 Die Hemmung von Mikroorganismen und Enzymen 134
4.3.1 Chemische Lebensmittelkonservierung135
4.3.2 Konservierung durch biologische136
4.3.3 Pasteurisation und Sterilisation137
4.3.3.1 Grundlagen der Erhitzung137
4.3.3.2 Wärmeübertragung in Erhitzungseinrichtungen140
4.3.3.3 Wärmeaustauscher und die Verfahrenstechnik der Erhitzung141
4.3.3.4 Elektromagnetische Felder (Mikrowellenerhitzung, Radiofrequenzen)145
4.3.3.5 Ohm’sche Erhitzung 145
4.3.3.6 Keimreduzierung bei mäßiger thermischer Belastung146
4.3.4 Haltbarmachung durch Anwendung von Kälte148
4.3.4.1 Tiefgefrieren von Lebensmitteln149
4.3.4.2 Technik des Gefrierens151
4.3.5 Haltbarmachung durch Wasserentzug (Trocknung)152
4.3.5.1 Lufttrocknung 152
4.3.5.2 Membranverfahren .153
4.3.5.3 Gefrierkonzentrierung bzw. Gefriertrocknung154
4.3.5.4 Kühlung und mechanische Abtrennung von Eiskristallen155
4.3.5.5 Immobilisierung von Wasser155
4.3.6 Mechanische Verfahren zur Haltbarmachung155
4.3.7 Haltbarmachen durch ionisierende Strahlen157
4.3.8 Haltbarmachung durch Gasüberlagerung bzw. Evakuierung158
4.3.9 Das Hürdenkonzept: kumulative Hemmeffekte159
5 Maschinentechnik und Werkstoffe .161
5.1 Pumpen161
5.1.1 Pumpentypen164
5.1.2 Kennlinien und Pumpenauslegung165
5.2 Werkstoffe für Behälter, Verpackungen, Leitungen und Maschinen168
5.2.1 Vom Eisen zum Stahl169
5.2.2 Nichtrostende Stähle in der Lebensmittelwirtschaft170
5.2.3 Edelstahlrohre173
5.2.4 Oberflächenbehandlung von Edelstählen173
5.2.5 Korrosion175
5.2.6 Aluminium177
5.2.7 Kunststoffe in der Lebensmitteltechnik178
6 Die erste Verarbeitungsstufe: Wertstoffgewinnung aus agrarischen Rohstoffen189
6.1 Grundoperationen bei der Wertstoffgewinnung192
6.1.1 Vorbehandlung der Rohstoffe193
6.1.2 Mechanisches Desintegrieren von tierischen und pflanzlichen Geweben194
6.2 Stoffübergänge nach Zusatz von Extraktionsmitteln199
6.3 Mechanische Trenntechniken zur201
6.3.1 Filtersysteme und Pressen zur Fest-Flüssig-203
6.3.1.1 Oberflächen- bzw. Siebfiltration204
6.3.1.2 Tiefenfiltration210
6.3.1.3 Anschwemmfiltration .213
6.3.1.4 Sonderfall Pressen214
6.3.2 Schwerkraftsysteme zur Trennung von Suspensionen und Emulsionen217
6.3.3 Entspannungsflotation durch die Benetzung von Teilchen222
6.4 Exkurs: technische Trends224
6.4.1 Roboter224
6.4.2 Ultraschall-Anwendungen226
6.4.3 Mikroverkapselung . 227
6.4.4 Hochdruck-Homogenisation230
6.4.5 Emulgatortechnik230
6.4.6 Intelligente Verpackungen und Barrieren231
6.4.7 Industrie 4.0232
7 Die Verarbeitung zu Lebensmitteln234
7.1 Getreideprodukte234
7.1.1 Erste Verarbeitungsstufe: Wertstoffextraktion in Getreidemühlen235
7.1.2 Zweite Verarbeitungsstufe: Veredlung der Extrakte244
7.1.2.1 Stärke- und Proteingewinnung244
7.1.2.2 Metabolisierung von nativer Stärke247
7.1.2.3 Vom Mehl zu Backwaren 250
7.1.2.4 Teigwaren258
7.2 Kartoffeltechnologie262
7.3 Getränketechnologie264
7.3.1 Trinkwasser, Mineral- und Heilwasser265
7.3.2 Von der Traube zum Wein270
7.3.3 Frucht- und Gemüsesäfte273
7.3.4 Bier276
7.3.5 Spirituosen278
7.3.6 Erfrischungsgetränke (Softdrinks)282
7.4 Speiseöle und Speisefette284
7.4.1 Die Ölgewinnung287
7.4.2 Raffination am Beispiel von Sojaöl, Sonnenblumenöl und Palmöl289
7.4.3 Weitere Veredlungsmöglichkeiten von Ölen und Fetten293
7.4.4 Olivenverarbeitung 296
7.5 Milch und Milcherzeugnisse298
7.5.1 Trinkmilch: UHT-Milch, Frischmilch, ESL-Milch301
7.5.2 Produkte aus Milchfett304
7.5.3 Erzeugnisse durch Dicklegung I: Joghurt, Sauermilch, Kefir306
7.5.4 Erzeugnisse durch Dicklegung II: Frischkäse308
7.5.5 Erzeugnisse durch Dicklegung III: Käse mit Reifung311
7.5.6 Molke als Rohstoff für Proteine, Laktose, Phospholipide und Kalzium314
7.6 Kaffee316
7.7 Kakao und Schokolade 319
7.8 Zucker aus Zuckerrübe bzw. Zuckerrohr321
7.9 Extrusionsprodukte325
7.10 Fleisch und Fleischwaren327
7.10.1 Schlachtvorgang 330
7.10.2 Schlachtkörperzerlegung und Fleischqualität331
7.10.3 Fleischreifung (Abhängen)333
7.10.4 Herstellung von Fleischerzeugnissen I: Wurstwaren335
7.10.4.1 Rohwurst335
7.10.4.2 Brühwurst339
7.10.4.3 Kochwurst 341
7.10.5 Herstellung von Fleischerzeugnissen II: gegarte Pökelfleischerzeugnisse343
7.11 Innovative Lebensmittel zur Proteinversorgung345
8 Lebensmitteltechnologie für bald 10 Milliarden Menschen. Rückblick – Gegenwart – Ausblick351
8.1 Lebensmittelindustrie und Ernährungsregime351
8.2 Die Ernährung von 10 Milliarden Menschen355
8.3 Gesellschaftlicher Wandel358
8.4 Ethik in der Lebensmittelwirtschaft360
Literatur 364
Abkürzungsverzeichnis 370
Sachverzeichnis 373