Lebensmittelkonservierung

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Einleitung

Lebensmittelkonservierung, Verfahren zum Schutz von Lebensmitteln gegen Befall durch zersetzende Mikroorganismen und andere äußere qualitätsmindernde Einflüsse.

Äußeres Erscheinungsbild, Geschmack und Konsistenz der Nahrung sollten durch den Prozess der Konservierung so wenig wie möglich beeinträchtigt werden. Frische Lebensmittel können durch viele verschiedene Einflüsse verderben oder an Qualität abnehmen. Dazu gehören Mikroorganismen, vor allem Bakterien und Pilze, aber auch die in der Nahrung selbst enthaltenen Enzyme, die organische Zerfallsreaktionen beschleunigen und insbesondere den Geruch und die Konsistenz der Nahrung sowie ihren Nährwert verändern. Atmosphärischer Sauerstoff kann mit bestimmten Komponenten in der Nahrung reagieren und deren Farbe und Geschmack verändern, so dass Lebensmittel unansehnlich werden oder etwa ranzig schmecken und riechen. Lagerschäden werden außerdem durch Insekten oder Nagetiere verursacht, welche die Nahrungsmittel beim Fraß durch Kot verunreinigen oder ihre Eier und Larven darin hinterlassen.

Eine ideale Konservierung von Lebensmitteln gegen alle möglichen Schäden und für alle Zeiten gibt es nicht. Besonders geeignet dazu wären sehr tiefe Temperaturen: Dosennahrung, die in der Antarktis in der Nähe des Südpols gelagert wurde, war noch nach über 50 Jahren essbar. Neben modernen Methoden wie der Konservierung von Lebensmitteln in Dosen, dem Tiefgefrieren oder der Gefriertrocknung (siehe Lebensmitteltechnologie) gibt es traditionelle Verfahren der Haltbarmachung von Nahrung, wie das Trocknen, Einsalzen und Räuchern. Andere Methoden, etwa die Bestrahlung mit energiereichen Strahlen, werden wenig verwendet oder befinden sich im experimentellen Stadium.

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Konservenherstellung und Einmachen

Bei der Herstellung von Konserven wird die Nahrung für kurze Zeit auf eine Temperatur um den Siedepunkt des Wassers gebracht und damit von den meisten Mikroorganismen befreit. Man nennt diesen Vorgang auch Sterilisieren (keimfrei machen). Mikroorganismen, die Gifte produzieren, werden auf diese Weise zumeist abgetötet; Staphylokokken überleben allerdings auch halbstündiges Kochen.

Die meisten Verfahren zur Herstellung von Konserven gehen von dem Prinzip aus, dass die Effektivität der Abtötung von Mikroorganismen mit der Temperatur zunimmt und pro 10 °C Erhitzung jeweils um das Zehnfache steigt. Allerdings bleibt der Geschmack der Nahrung deutlich besser erhalten, wenn man nur kurz erhitzt. Letzteres wird erreicht, indem man die Nahrung unter hohem Außendruck blitzsterilisiert. Der Außendruck soll das Weiterkochen der Nahrung bei der anschließenden Versiegelung in Dosen, Gläsern usw. verhindern.

Pasteurisierung ist eine schonende Erhitzung auf Temperaturen zwischen 70 und 90 °C. Dieses Verfahren wird u. a. zur Konservierung von Milch angewendet. Geschmack und Zusammensetzung werden dabei kaum verändert. Aufgrund der relativ geringen Temperatur bleiben allerdings die Sporen von Bakterien keimfähig, so daß die Haltbarkeit pasteurisierter Lebensmittel begrenzt ist.

Die Methode des Konservierens wurde 1809 von dem französischen Konditor Nicolas Appert erfunden. Er kochte Lebensmittel in offenen Kesseln, füllte sie danach in Gläser und versiegelte diese mit Kork. Anschließend wurden die Gläser noch einmal in kochendes Wasser getaucht. 1810 ließ der britische Erfinder Peter Durand seine Idee patentieren, Lebensmittel nach dem Erhitzen im Wasserbad in Blechdosen zu konservieren. Später versuchte man, die Temperatur des Wasserbades durch Zugabe von Calciumchlorid schneller zu erreichen und auf über 100 °C zu steigern, was jedoch häufiger zur Explosion der Dosen führte. 1874 wurde das Verfahren dahin gehend geändert, dass man die Dosen unter Dampfdruck erhitzte. Dies verringerte die Explosionsgefahr, da der Dampf den nötigen Gegendruck zum steigenden Innendruck der Dosen erzeugte.

Der Amerikaner John Landis Mason erfand 1858 eine Methode, um Nahrung auch in der heimischen Küche haltbar zu machen. Von ihm stammt die Idee des Einmachglases (Einweckglases) mit seiner heute noch existierenden, charakteristischen Form und dem durch ein Drahtgestell befestigten Deckel mit einlegbarem Gummiring. Bei diesem Verfahren wird die vorgekochte Nahrung noch heiß mit etwas eigenem Saft in die Einmachgläser gefüllt, der Deckel mit dem Gummiring geschlossen, aber nicht angepresst. Nun werden die Gläser im dafür vorgesehenen Einmachkessel für einige Zeit im kochenden Wasserbad belassen. Danach nimmt man sie heraus und verschließt sie fest.

Durch die Hitze und den Druck werden die meisten Krankheitserreger abgetötet. Einige jedoch, wie z. B. der Verursacher des Botulismus, werden durch die Hitze nicht getötet und können sich in säurearmen Lebensmitteln, etwa in Tomaten, normal entwickeln und dann zu einer schweren Form der Lebensmittelvergiftung führen. Marmeladen und Gelees werden normalerweise mit der offenen Methode eingemacht, d. h., Früchte und Saft werden mit viel Zucker zum Kochen gebracht und anschließend heiß in saubere Gläser gefüllt und mit Cellophan oder einem gut schließenden Metalldeckel versiegelt. Beim Abkühlen entsteht ein Vakuum, das ein luftdichtes Abschließen gewährleistet und das Eindringen von Keimen verhindert. Ein weiteres Erhitzen ist hier nicht nötig, denn der Zuckergehalt des Einmachguts verhindert die Entwicklung von Keimen.

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Tiefgefrieren und Kühlen

Obwohl bereits der prähistorische Mensch Fleisch in Eishöhlen lagerte, um es zu erhalten, ist die Gefriertechnologie jünger als die Konservenherstellung. Die Gefriertechnik wurde in kommerziellem Maßstab erstmalig 1842 betrieben; größere Ausmaße erreichte sie jedoch erst im späten 19. Jahrhundert, als die mechanische Kühlung mit Hilfe von zirkulierenden Kühlmitteln aufkam.

Durch das Einfrieren der Nahrung wird verhindert, dass sich die darin enthaltenen Mikroorganismen vermehren. Weil dieses Verfahren jedoch nicht alle Arten von Bakterien abtötet, vermehren sich einige Bakterien nach dem Auftauen wieder, oft sogar (wegen der geringeren Konkurrenz durch andere Arten) schneller als zuvor. Enzyme bleiben dagegen teilweise auch in gefrorenem Zustand aktiv, wenn auch mit stark verlangsamter Geschwindigkeit.

Die Art und Weise der Behandlung beim Tiefgefrieren ist je nach Lebensmittel verschieden. Gemüse wird z. B. zunächst gedämpft oder erhitzt, um die Enzyme – darunter auch geschmacksverändernde – zu deaktivieren, wodurch der Geschmack nach dem Gefrieren besser erhalten bleibt. Das Dämpfen von Fisch soll dagegen die kälteresistenten Bakterien abtöten, die sich auf der Haut der Fische befinden. Beim Fleisch hängt die Behandlung von der Fleischsorte ab; Schweinefleisch z. B. wird sofort nach dem Schlachten eingefroren, während man Rindfleisch erst einige Tage im Kühlraum abhängen läßt, bevor es eingefroren wird.

Tiefgefrorene Lebensmittel haben den Vorteil, dem Frischprodukt ähnlicher zu sein als anders konservierte Nahrung. Jedoch auch das Tieffrieren verändert die Beschaffenheit der Nahrung. Durch die Bildung von Eiskristallen im Gewebe werden die Zellen zerstört, was eine Änderung der Konsistenz zur Folge hat. Dieser Effekt kann durch besonders rasches Gefrieren minimiert werden, da die Zerstörung vorwiegend durch das Wachstum der Eiskristalle verursacht wird. Manche Nahrungsmittel, etwa Fisch, verlieren außerdem Wasser, wenn sie langsam eingefroren werden; andere wie das Eigelb gerinnen; für solche empfindliche Ware ist daher langsames Gefrieren ohnehin ungeeignet. Oft aber kommt es eher darauf an, die Zeit zwischen der Herstellung bzw. der Ernte eines Lebensmittels und dem Einfrieren möglichst kurz zu halten, um die Frische zu gewährleisten. Wegen der hohen Herstellungs- und Verteilungskosten sind tiefgefrorene Lebensmittel teurer als frische oder auf andere Weise konservierte Lebensmittel. Um den höheren Preis am Markt zu rechtfertigen, muss jedoch auch die Qualität entsprechend hoch sein.

Zum Gefrieren von Nahrungsmitteln gibt es Geräte mit unterschiedlichen Verfahren. Bei einem Typ bläst -40 °C kalte Luft auf das Gefriergut, während es über ein Band transportiert wird. Bei einer anderen Methode, mit der z. B. Orangensaftkonzentrat gefroren wird, werden die Getränke mit einer -29 °C kalten Calciumchlorid-Sole besprüht. Eine weitere Methode besteht darin, das Gefriergut in Portionen unter Druck mit tiefgekühlten Metallplatten in Berührung kommen zu lassen, um den Gefrierprozess zu beschleunigen. Auf diese Weise werden etwa Backwaren, Suppen oder vorgegarte Speisen tiefgefroren.

Auch durch Kühlen zwischen 0 und 12 °C können Lebensmittel begrenzte Zeit (einige Tage bis wenige Wochen) haltbar gemacht werden. Dabei wird die Entwicklung von Mikroorganismen gehemmt und enzymatische Prozesse werden verlangsamt. Durch das Kühlen kommt es zur Veränderung von Geschmack und Vitamingehalt.

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Trocknen und Wasserentzug

Obwohl sich beide Begriffe auf ein und denselben Vorgang beziehen, nämlich den Entzug von Wasser, bedeuten sie in der Lebensmitteltechnologie sehr unterschiedliche Verfahren: Beim Trocknen entweicht das Wasser passiv und auf „natürliche” Weise durch Verdunstung, beispielsweise im Sonnenlicht; beim Wasserentzug wird das Wasser aus der Nahrung durch verschiedene Techniken aktiv entfernt. Neben der Schnelltrocknung in heißer Luft ist vor allem die Gefriertrocknung in einem Hochvakuum verbreitet. Hierbei erstarrt das Wasser in der Nahrung zu Eis und sublimiert (nahtloser Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand) anschließend im Vakuum.

Wasserentzug ist der beste Schutz gegen die meisten Ursachen des Nahrungsverfalls, denn Mikroorganismen können in wasserfreier Umgebung nicht weiterleben, Enzyme werden inaktiviert und die meisten chemischen Reaktionen werden stark verlangsamt. Letztere Tatsache macht die Trocknung dem Sterilisieren überlegen, vor allem, wenn die Nahrung anschließend bei höheren Temperaturen gelagert wird. Um diesen Vorteil voll ausnutzen zu können, muss allerdings der Nahrung das Wasser so vollständig wie möglich entzogen werden. Anschließend muss sie in absolut wasserdichte Behälter, Tüten usw. verpackt werden, damit sie nicht wieder Wasser aufnehmen kann. Außerdem schützt eine solche Verpackung auch vor zerstörerischen Einflüssen, wie z. B. Oxidation, Licht und Schädlingen.

Gemüse, Früchte, Fleisch, Fisch und andere Lebensmittel, die einen hohen Wassergehalt haben, wiegen nach dem Wasserentzug nur noch bis zu einem Fünftel ihres Frischgewichts und reduzieren ihr Volumen um die Hälfte. Nachteile des Trocknungsverfahrens sind u. a. der größere Aufwand und die längere Zubereitungszeit vor dem Verzehr, sowie die Tatsache, dass Trockennahrung Wasser nur noch bis zu zwei Dritteln seines ursprünglichen Frischgewichts wieder aufnimmt; dadurch wird die Konsistenz teilweise etwas zäh.

Schon der prähistorische Mensch trocknete die Nahrung, um sie zu konservieren. Feigen etwa werden seit jeher sowohl frisch als auch getrocknet verzehrt, gleiches gilt für die Weintrauben, die getrocknet als Rosinen zum Würzen beliebt sind. Auch andere Früchte lassen sich sehr gut durch Trocknen erhalten, etwa Aprikosen, Pflaumen, Äpfel, sogar Bananen. Fisch und Fleisch wurden dagegen eher gesalzen oder geräuchert, um den Geschmack der getrockneten Nahrung zu verbessern.

Die industriellen Trocknungsverfahren kennt man erst aus der Zeit nach dem 2. Weltkrieg. Dieser Industriezweig hat sich auf einige wenige Nahrungsmittel spezialisiert, die sich besonders gut für die Trocknung eignen, z. B. Milch, Eier, Hefe und Pulverkaffee. Moderne Trocknungsverfahren entwässern beispielsweise Gemüse durch Heißluft, eiweißhaltige Nahrung durch Gefriertrocknung und Säfte durch Sprühverfahren mit Hilfe von Heißluft oder Leitungen, die über heiße Oberflächen führen.