DE102022105907A1

DE102022105907A1 - Verfahren zum Herstellen eines zu einem Snackprodukt weiterverarbeitbaren Halbfabrikats

Info

Publication number: DE102022105907A1
Application number: DE102022105907.3A
Authority: DE
Inventors: Kevin Hill; Stefan Toepfl
Original assignee: Elea Service GmbH
Current assignee: Elea Service GmbH
Priority date: 2022-03-14
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2023-09-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zu einem Snackprodukt weiterverarbeitbaren Halbfabrikats und eines Snackprodukts aus diesem Halbfabrikat. Um ein Snackprodukt von gleichbleibender Qualität herzustellen, unabhängig von saisonalen Schwankungen in den Eigenschaften des Nahrungsmittels, sind erfindungsgemäß folgenden Schritte vorgesehen: Elektroporieren eines Nahrungsmittels durch Anlegen eines elektrischen Feldes zum irreversiblen Bilden von Poren in einer Zellmembran; und Entwässern des elektroporierten Nahrungsmittels zum Bereitstellen eines Halbfabrikats mit einer vorbestimmten Wasseraktivität und Porosität.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbfabrikats, das zu einem Snackprodukt weiterverarbeitet werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Snackprodukts aus einem Halbfabrikat.
Snackprodukte sind konservierte Nahrungsmittel, die einen Imbiss, also eine Zwischenmahlzeit darstellen. Sie werden oft als Fingerfood verbrauchsfertig verpackt angeboten. Beispiele für Snackprodukte sind Knabberprodukte wie getrocknete Früchte, Nussmischungen oder Salzgebäck wie Chips, Erdnussflips oder Kräcker.
Ein Problem bei der Herstellung von Snackprodukten ist, dass die Nahrungsmittel, aus denen sie hergestellt werden, naturbedingt heterogene Eigenschaften aufweisen. Die Eigenschaften von Nahrungsmitteln unterliegen beispielsweise saisonalen Schwankungen, die es erschweren, ein Snackprodukt gleichbleibender Qualität während des ganzen Jahres herzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Herstellung von einem Snackprodukt gleichbleibender Qualität und unabhängig von saisonalen Schwankungen der Eigenschaften des Nahrungsmittels, aus dem es hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines zu einem Snackprodukt weiterverarbeitbaren Halbfabrikats, das die folgenden Schritte umfasst:

- Elektroporieren eines Nahrungsmittels durch Anlegen eines elektrischen Feldes zum irreversiblen Bilden von Poren in einer Zellmembran; und
- Entwässern des elektroporierten Nahrungsmittels zum Bereitstellen eines Halbfabrikats mit einer vorbestimmten Wasseraktivität und Porosität.

Die vorliegende Erfindung hat überraschenderweise gezeigt, dass man ein Halbfabrikat mit konstanter, vorbestimmter Wasseraktivität und Porosität herstellen kann, indem man durch Anlegen eines elektrischen Feldes irreversible Poren in den Zellen des Nahrungsmittels bildet und es anschließend entwässert. Über die Einstellung der Wasseraktivität und Porosität im hergestellten Halbfabrikat können saisonale Schwankungen in der Zusammensetzung des Nahrungsmittels ausgeglichen werden. Auch die Eigenschaften des aus dem Halbfabrikat hergestellten Snackproduktes können dadurch gezielt eingestellt werden, insbesondere das Mundgefühl, beispielsweise der Knusprigkeit und das Bissverhalten des Snackprodukts.
Unter einem Halbfabrikat ist die Vorstufe eines Snackproduktes zu verstehen, die durch einen abschließenden Konservierungsschritt in das Snackprodukt umgewandelt wird. Anders ausgedrückt wird das Snackprodukt hergestellt, indem das erfindungsgemäße Halbfabrikat konserviert wird.
Unter Nahrungsmitteln sind im Wesentlichen aus Makronährstoffen bestehende Substanzen zu verstehen, die konsumiert werden, um den menschlichen Körper zu ernähren. Makronährstoffe, also Kohlenhydrate, Lipide/Fette und Proteine führen den Menschen chemisch gebundene Energie zu.
Unter dem Konservieren ist ein Prozess bei der Behandlung von Lebensmitteln, im Kontext der vorliegenden Erfindung der Herstellung eines Snackproduktes zu verstehen, der das Snackprodukt länger haltbar macht, indem Verderben gestoppt oder stark verlangsamt wird. Je nach Konservierungsverfahren kann dabei zugleich der Nährwert, Geschmack, die Farbe, das Mundgefühl oder sonstige Beschaffenheit des Snackproduktes eingestellt werden, worauf nachfolgend noch im Detail eingegangen werden wird.
Bei einer Elektroporation wird ein elektrisches Feld an das Nahrungsmittel angelegt, wodurch die Semipermeabilität der Zellmembran aufgehoben wird. Erfindungsgemäß werden dabei Poren irreversibel gebildet, das heißt, die Poren schließen sich nach dem Anlegen des elektrischen Feldes nicht mehr von alleine und verbleiben dauerhaft in der Zellmembran. Die irreversible Porenbildung ermöglicht es, die Wasseraktivität und Porosität des auf dem elektroporierten Nahrungsmittel hergestellten Halbfabrikates durch einen Entwässerungsschritt gezielt zu beeinflussen und im Halbfabrikat eine vorbestimmte Wasseraktivität und Porosität einzustellen.
Die Wasseraktivität (a_w) ist ein Maß für das verfügbare oder aktive Wasser eines Nahrungsmittels. Die Wasseraktivität ist zu unterscheiden vom Wassergehalt des Nahrungsmittels insgesamt, welche neben der Wasseraktivität, also dem verfügbaren Wasser auch im Nahrungsmittel gebundenes Wasser umfasst. Die Wasseraktivität (a_w) ist definiert als das Verhältnis des Wasserdampfpartialdrucks in einem Nahrungsmittel (p) zum Sättigungsdampfdruck von reinem Wasser (p₀) bei einer bestimmten Temperatur, also: a_w = p/p₀. Die Wasseraktivität ist gleichbedeutend mit der relativen Gleichgewichtsfeuchtigkeit, also der relativen Luftfeuchtigkeit, bei der das Nahrungsmittel mit der Umgebungsluft im Gleichgewicht steht und somit weder Wasser aufnimmt noch Wasser verliert. Die Wasseraktivität kann gemessen werden, indem eine Probe des Nahrungsmittels in einen hermetisch verschlossenen Behälter gebracht und mit einem Hygrometer die Luftfeuchtigkeit gemessen wird, die sich in dem Behälter einstellt.
Die Porosität eines Halbfabrikats ist eine dimensionslose Größe, die das Verhältnis von Hohlraumvolumen zum Gesamtvolumen des Nahrungsmittels darstellt. Alternativ ist die Porosität definiert als 1 minus dem Quotient der Rohdichte und Reindichte.
Die Erfindung kann mit den folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Weiterentwicklungen und vorteilhaften Ausgestaltungen weiter verbessert werden.
Beim Elektroporieren kann durch das angelegte elektrische Feld ein Energieeintrag von wenigstens 0,5 kJ/kg, vorzugsweise von wenigstens 1 kJ/kg in das Nahrungsmittel erfolgen. Ein Energieeintrag in dieser Größenordnung ist gut geeignet, um eine irreversible Elektroporation durchzuführen und effektiv Poren in der Zellmembran auszubilden.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn ein elektrisches Feld von 0,5 kV/cm bis 2 kV/cm angelegt wird. Derartige Feldstärken lassen sich mit handelsüblichen industriellen Kondensatoren erzielen und vermeiden, dass unerwünschte thermische Effekte bei der Elektroporation auftreten, die zu unbeabsichtigten Veränderungen des Nahrungsmittels führen. Das angelegte elektrische Feld kann insbesondere ein nicht-thermisch wirkendes elektrisches Feld sein, bei dem die Energieobergrenze so bemessen ist, dass im Wesentlichen keine Erwärmung des Nahrungsmittels im Sinne einer ohmschen Erhitzung stattfindet. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich das Nahrungsmittel während des Elektroporierens nicht um mehr als 5°C erwärmt.
Das elektrische Feld kann insbesondere ein gepulstes elektrisches Feld sein. So können im Sinne einer Zeit- und Energieoptimierung wenigstens 10 elektrische Pulse, vorzugsweise 10 bis 200 elektrische Pulse und besonders bevorzugt 30 bis 50 elektrische Pulse an das Nahrungsmittel zum Elektroporieren angelegt werden. Das elektrische Feld, insbesondere die elektrischen Pulse, können sowohl durch Direktkontakt des Kondensators bzw. dessen Elektroden mit dem Nahrungsmittel, als auch über leitende Fluide erzeugt werden, wobei das Nahrungsmittel ganz oder teilweise in die leitenden Fluide eingelegt wird. Dabei können verschiedene Elektrodenformen zur Anwendung kommen, beispielsweise Platten-, Ring-, Gitter-, Hohl-, konische oder Durchflusselektroden. Als Impulsgenerator kann vorzugsweise ein Hochspannungsimpulsgenerator eingesetzt werden, der elektrische Felder in Form von kurzen Pulsen im Mikro- bis Millisekundenbereich einer hohen Spannung im Kilovoltbereich erzeugt. Marxgeneratoren können als Hochspannungsimpulsgeneratoren eingesetzt werden.
Beim Elektroporieren des Nahrungsmittels kann ein vorbestimmter Permeabilisierungsgrad des Zellgewebes eingestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass ein Permeabilisierungsgrad von 0,3 - 0,9 den anschließenden Entwässerungsschritt begünstigt und sich positiv sowohl auf die Lagerfähigkeit des Halbfabrikates als auch das Mundgefühl des aus einem solchen Halbfabrikats erstellbaren Snackproduktes verbessert. Als Maß für den Permeabilisierungsgrad kann die Abgabe der flüssigen Zellinhaltsstoffe während einer Zentrifugation im Vergleich zu einer Probe ohne Zellaufschluss und einem sehr hohen Zellaufschluss herangezogen werden. Als Probe ohne Zellaufschluss kann ein unbehandeltes, nicht elektroporiertes Nahrungsmittel eingesetzt werden. Als Probe mit hohem Zellaufschluss kann ein mit hohem Energieeintrag elektroporiertes Gewebe, z.B. mit 25 kJ/kg behandelt, oder ein durch langsames Gefrieren und Tauen aufgeschlossenes Gewebe eingesetzt werden. Alternativ kann als oberer Wert auch der absolute Wassergehalt des Nahrungsmittels herangezogen werden. Es werden zum Beispiel 700 g für 10 Minuten bei 15°C oder anderen definierten Bedingungen so zentrifugiert werden, und der auftretende Wasserverlust, also die Wasserabgabe ermittelt. Dies erfolgt durch Abtrennen und Ermitteln der Menge an ausgetretener Flüssigkeit, beispielsweise indem die Oberfläche mit einem Filterpapier entfeuchtet wird, und anschließend der Wasserverlust ermittelt. Bezieht man diesen Flüssigkeitsverlust auf den maximalen Wert des Wasserverlusts bei hohem Zellaufschluss oder absoluten Wassergehalt des Nahrungsmittels, ergibt sich die relative Wasserabgabe, die als Maß des Permeabilisierungsgrades herangezogen werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann der Zellaufschlussgrad des Nahrungsmittels während der Elektroporation auf einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 0,5 eingestellt werden. Der Zellaufschlussgrad (Z_p) gibt an, wie effektiv die Porenbildung im gesamten Nahrungsmittel erfolgt. Der Zellaufschlussgrad kann mittels Impedanzanalyse durch folgende Formel bestimmt werden: $Z_{p} = 1 - b * \frac{(K'_{h} - K_{i}^{'})}{(K_{h} - K_{l})}; b = \frac{K_{h}}{K'_{h}}; 0 \leq Z_{p} \leq 1,$
wobei K_l und K'_l die elektrische Leitfähigkeit des unbehandelten bzw. des elektroporierten Nahrungsmittels in einem niederfrequenten Feld von 1 bis 5 kHz; K_h und K'_h die elektrische Leitfähigkeit von einem unbehandelten bzw. elektroporierten Nahrungsmittel in einem hochfrequenten Feld von 3 bis 50 MHz angibt. Sind alle Zellen intakt, liegt der Zellaufschlussgrad bei null, ist das Nahrungsmittel vollständig aufgeschlossen, d.h., alle seine Zellen elektroporiert, ist der Zellaufschlussgrad eins.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass über die Einstellung eines vorbestimmten Permeabilisierungsgrades und/oder Zellaufschlussgrades nicht nur die Wasseraktivität des Halbfabrikates, sondern auch der Gesamtwassergehalt beeinflusst werden kann. Wasser, das eigentlich in bestimmten Zellkompartimenten gebunden ist, wird durch die Elektroporation verfügbar. Man kann auch die Porosität des Halbfabrikates gezielt beeinflussen. Die Porosität des Halbfabrikats und die Verfügbarkeit des Wassers beeinflussen die Wasserabgabe sowie das Ausmaß der Stärkeverkleisterung, wodurch wiederum das Mundgefühl, die Knusprigkeit und das Bissverhalten des Snackproduktes eingestellt und erfindungsgemäß somit auch gezielt modifiziert werden kann.
Das Mundgefühl beschreibt die physikalischen und chemischen Interaktionen einer Substanz oder eines Substanzgemisches im Mund. Viele Ausprägungen des Mundgefühls beziehen sich auf die Konsistenz eines Nahrungsmittels, die maßgeblich von dessen Wasseraktivität und Porosität sowie dem Verkleisterungsgrad der Stärke und/oder Hydratation anderer Biopolymere abhängt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein besonders gleichmäßiges Mundgefühl mit einer einheitlichen Textur und definierten Zerkleinerbarkeit hergestellt werden. Unter Zerkleinerbarkeit ist dabei die Kraft zu verstehen, die benötigt wird, damit die Probe zerbricht, zerkrümmelt oder zerspringt, was beispielsweise die Knusprigkeit oder sonstigen Snackprodukten einschließt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Halbfabrikat mit einer vorbestimmten Wasseraktivität von a_w < 0,5 hergestellt werden. Wird die Wasseraktivität im hergestellten Halbfabrikat durch den Schritt des Entwässerns auf diese Werte herabgesetzt, verbessert sich die Haltbarkeit und damit auch die Transport- und Lagerfähigkeit des hergestellten Halbfabrikats. Die Lagerfähigkeit des hergestellten Halbfabrikats mit vorbestimmter Wasseraktivität kann noch weiter verbessert werden, indem das hergestellte Halbfabrikat eingefroren wird.
Beim Schritt des Entwässerns kann verfügbares Wasser mechanisch und/oder thermisch aus dem Nahrungsmittel entfernt werden. Das verfügbare Wasser kann beispielsweise durch Zentrifugieren oder Aufsaugen von freigesetzter Flüssigkeit, die sich an der Oberfläche des Nahrungsmittels ansammelt. Die austretende Flüssigkeit kann beispielsweise mittels absorbierender Substanzen von der Oberfläche entfernet werden. Vor dem Entwässern kann das elektroporierte Nahrungsmittel einem Druck ausgesetzt, beispielsweise gepresst werden. Dadurch wird freies Wasser aus dem Inneren des Nahrungsmittels an dessen Oberfläche gefördert, wo diese freigesetzte Flüssigkeit dann einfach entfernt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann das verfügbare Wasser thermisch aus dem Nahrungsmittel entfernt werden, beispielsweise durch Kontakttrocknung, konvektive Trocknung, Strahlungstrocknung, Vakuumtrocknung und/oder Gefriertrocknung.
Bei der Kontakttrocknung wird die Wärme durch den Kontakt zwischen elektroporiertem Nahrungsmittel und einer beheizten Fläche zugeführt. Dabei wird oftmals ein minimaler Schleppgasstrom zum Abtransport des Wasserdampfes vorgesehen. Bei der konvektiven Trocknung wird die thermische Energie durch einen Gasstrom zugeführt. Dieser kann die Umgebungsluft sein, welcher durch Heizvorrichtungen auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden.
Eine konvektive Trocknung ist besonders gut als kontinuierliche Trocknung bei hohem Durchsetzen geeignet. Bei einer Strahlungstrocknung wird das Nahrungsmittel entwässert, indem die zur Trocknung notwendige Wärme über Strahlung zugeführt wird, beispielsweise Sonnenstrahlung oder elektrisch oder mit Brenngas betriebene Infrarot-Strahler oder durch Mikrowellen bzw. Radiowellen.
Bei der Vakuumtrocknung erfolgt der Wasserentzug mittels Unterdruck, wodurch der Phasenübergang und somit die Verflüchtigung von Wasser erzielt wird. Bei der Gefriertrocknung wird das zu entwässernde Lebensmittel zunächst eingefroren und anschließend im gefrorenem Zustand Wasser durch Sublimation entzogen, indem ein Vakuum angelegt und dem Produkt unter Unterdruck Wärmeenergie zugeführt wird, was den Sublimationsprozess in Gang setzt. Die Wärmezufuhr kann dabei sowohl über Wärmeleitung als auch über Wärmestrahlung durch Mikrowellen- oder Radiowellenerwärmung erfolgen.
Der Entwässerungsschritt kann schnell und energetisch effektiv durchgeführt werden, indem das Nahrungsmittel zunächst mechanisch teilentwässert und anschließend thermisch bis zu der vorbestimmten Wasseraktivität entwässert wird.
Die erfindungsgemäßen Schritte des Elektroporierens sowie des Entwässerns erlauben es somit gezielt ein Halbfabrikat mit vorbestimmter Wasseraktivität und Porosität herzustellen. Durch das Elektroporieren werden irreversible Poren in einer Zellmembran des Nahrungsmittels gebildet, wodurch die Porosität des Halbfabrikats gezielt beeinflusst werden kann. In Kombination mit einem anschließenden Entwässerungsschritt können Hohlräume gebildet und darüber hinaus eine vorbestimmte Wasseraktivität eingestellt werden. Durch die Elektroporation kann auch Wasser aus dem Nahrungsmittel entfernt werden, was ansonsten nicht frei verfügbar, sondern in Membranstrukturen gebunden wäre. Dies bietet vollkommen neue Möglichkeiten, Halbfabrikate mit vorbestimmtem Wassergehalt und Porosität herzustellen und auf diese Weise saisonale Schwankungen eines Nahrungsmittels auszugleichen. Die Transport- und Lagerfähigkeit des Halbfabrikates sind verbessert. Zudem korreliert die Wasseraktivität und Porosität des Halbfabrikats mit der Knusprigkeit und dem Bissverhalten des daraus hergestellten Snackprodukts.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Geschmackstoff in das elektroporierte Nahrungsmittel und/oder das bereitgestellte Halbfabrikat eingebracht werden. Geschmackstoffe sind Substanzen, die den Geschmacksinn anregen. Ihre Wahrnehmung erfolgt über die Zunge, welche Rezeptoren für süß, sauer, salzig, bitter und umami besitzt.
Es kann auch ein Fett und/oder ein Öl zum elektroporierten Nahrungsmittel und/oder dem bereitgestellten Halbfabrikat zugegeben werden. Fette bzw. Öle sind Ester des dreiwertigen Alkoholsglycerin mit drei Fettsäuren. Die Fettsäuren sind meist verschieden, überwiegend geradzahlig und unverzweigte aliphatische Monocarbonsäuren. Je nachdem, ob ein Fett bei Raumtemperatur fest oder flüssig ist, spricht man von Fett bzw. (fettem) Öl.
Vorteilhaft kann dem zugegebenen Fett und/oder Öl ein fettlöslicher Geschmackstoff zugegeben werden und zusammen mit dem Fett bzw. Öl in das elektroporierte Nahrungsmittel bzw. bereitgestelltes Halbfabrikat eingebracht werden. Viele Geschmackstoffe sind aromatisch und daher fettlöslich und können auf diese Weise einfach und effektiv eingebracht werden.
Der Geschmackstoff, das Fett und/oder das Öl kann in das elektroporierte Nahrungsmittel und/oder das bereitgestellte Halbfabrikat infundiert werden. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, das elektroporierte Nahrungsmittel und/oder bereitgestellte Halbfabrikat in den Geschmackstoff, das Fett und/oder das Öl einzulegen, damit zu bestreichen oder zu besprühen.
Die Zugabe von einem Fett bzw. Öl ermöglicht nicht nur die gezielte Beeinflussung des Geschmacks des herzustellenden Snackproduktes. Sie ermöglich auch weitere Optionen hinsichtlich des Konservierungsschrittes, mittels dessen das hergestellte Halbfabrikat zum Snackprodukt wird, was nachfolgend noch näher erläutert wird.
Ein Vorteil beim erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass durch den Schritt des Elektroporierens der Geschmackstoff bzw. das Fett und/oder Öl gleichmäßig im Nahrungsmittel verteilt werden kann, da es durch die gebildeten Poren in die Zellen des Nahrungsmittels difundieren kann. Bei einem unbehandelten, nicht elektroporiertem Nahrungsmittel würde der Geschmackstoff lediglich an dessen Oberfläche anhaften, weil er die Zellmembran nicht passieren kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu Herstellen eines Snackproduktes aus einem Halbfabrikat, wobei das Halbfabrikat gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt und anschließend zum Snackprodukt konserviert wird. Das Halbfabrikat kann beim Schritt des Konservierens bestrahlt, getrocknet oder erwärmt werden. Das Halbfabrikat kann zum Konservieren beispielsweise gegart werden, also durch Zufuhr von Energie in Form von Wärme in einen genussfertigen Zustand überführt werden. Dazu kann das Halbfabrikat beispielsweise frittiert, gebacken, geröstet oder heissluftgetrocknet werden. Auch andere Gartechniken, wie Braten, Kochen oder Dünsten sind möglich.
Viele Snackprodukte werden durch Frittieren hergestellt. Beim Frittieren wird Wasser bis zum gewünschten Trockensubstanzgehalt entfernt. Gleichzeitig wird je nach Eigenschaft des zu frittierenden Halbfabrikats und den Frittierbedingungen eine hohe Menge Öl in das Produkt aufgenommen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein Halbfabrikat, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, nicht kürzer als sonst üblich frittiert werden kann, was zu einer vorteilhaften verringerten Ölaufnahme während des Frittierens führt. Aufgrund der vorbestimmten Wasseraktivität und Porosität des hergestellten Halbfabrikats erzielt man zudem ein Snackprodukt mit gleichbleibender Qualität und weniger Produktschwankungen, dessen Mundgefühl, beispielsweise Knusprigkeit und Bissverhalten gezielt eingestellt werden kann. Durch Einstellung geeigneter Werte für Porosität und Wasseraktivität kann etwa das Ausmaß der Stärkeverkleisterung sowie der Trockenmassegehalt gezielt eingestellt und damit eine gewünschte Knusprigkeit und Bissverhalten erreicht werden.
Erfindungsgemäß kann ein Snackprodukt mit einem definierten Fettgehalt hergestellt werden. Dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Schritt des Einstellens eines gewünschten Ölgehaltes des elektroporierten Nahrungsmittels und/oder des bereitgestellten Halbfabrikats umfassen. Der Ölgehalt kann dabei durch Zugabe von einem Fett bzw. Öl vor dem eigentlichen Schritt des Konservierens, also bereits vor dem Frittieren eingestellt werden. Wenn man einen definierten Ölgehalt einstellt, beispielsweise ein Ölgehalt von 10%, kann bei der Herstellung des Snackproduktes mitunter auf ein energie- und kostenintensives Konservieren mittels Frittieren verzichtet und stattdessen eine andere, schonendere bzw. ressourcen- und ökonomisch effektivere Konservierungsmethode, wie beispielsweise Heissluftverfahren angewendet werden.
Das hergestellte Snackprodukt kann ein Knabberprodukt, vorzugsweise ein Salzgebäck sein. Salzgebäck ist ein Oberbegriff für eine Vielzahl pikant gewürzter Backwaren. Es handelt sich meist um ein knuspriges Kleingebäck, das mit Speisesalz versehen ist, beispielsweise Salzstangen oder Salzbrezeln. Auch Kartoffelchips, Tortilla Chips, Kräcker (pikante Kekse) oder Erdnussflips zählen zu Salzgebäcken.
Das elektroporierte Nahrungsmittel kann eine pflanzliche Rohware sein. Die pflanzliche Rohware kann beispielsweise eine Knolle, eine Wurzel, eine Frucht oder ein Gemüse sein. Beispielhafte pflanzliche Rohwaren sind eine Kartoffel, eine Süßkartoffel, eine Nuss, eine Karotte, rote Beete, Äpfel, Mango, Ananas, Ingwer, eine Beere, Feige, Dattel, Aprikose, Banane, Sellerie oder Pastinake. Rohware im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass das Nahrungsmittel im Wesentlichen unbehandelt ist, wie man es beispielsweise auf einem Wochenmarkt oder im Supermarkt kaufen kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die Zeichnungen und nachfolgenden Versuchsbeschreibungen beispielhaft näher erläutert. Die dabei dargestellten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem, wie es im Anwendungsfall notwendig ist.
Es zeigen:

1: eine mikroskopische Abbildung eines Snackproduktes aus einer unbehandelten Karottenscheibe; und
2: eine mikroskopische Abbildung eines erfindungsgemäßen Snackproduktes aus einer erfindungsgemäß herstellten Karottenscheibe.

Nachfolgend werden beispielhafte Verfahren zum Herstellen eines Snackproduktes bzw. eines zu einem Snackprodukt weiterverarbeitbaren Halbfabrikats gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme der nachfolgenden Versuchsbeispiele und der Figuren vorgestellt.
Versuche: Herstellen eines Snackproduktes aus Kartoffelstreifen, Karotten- und Apfelscheiben
Es wurde ein Snackprodukt aus geschnittenen Kartoffelstreifen mit Abmessungen von 7 x 7 mm hergestellt.
Bei der Herstellung erfolgte eine Elektroporation der geschälten Rohware (Kartoffeln) bei einer Feldstärke von 1 kV/cm und einem Energieeintrag von 0,8 kJ/kg. Der mittels Impedanzanalyse (siehe Formel auf Seite 4) ermittelte Zellaufschlussgrad (Z_p) lag bei 0,35.
Anschließend erfolgte ein mechanisches Entfemen von Wasser gefolgt von einem Frittierschritt bei 175°C für 3,5 min und einer Mikrowellenvakuumtrocknung bei einem Druck von 25 mbar mit einer spezifischen Leistung von 1 kW/kg Produkt für 30 min.
Das hergestellte Produkt wies eine Restfeuchte von 2 %, eine Wasseraktivität von 0,12 und demzufolge eine ansprechende Knusprigkeit auf.
Ein Vergleichsprodukt, das ohne Elektroporation hergestellt wurde wies bei gleicher Trocknungszeit eine Restfeuchte von 4 % und eine Wasseraktivität von 0,2 auf. Mittels Texturanalyse unter Einsatz einer Kramerschen Scherzelle wurde die maximale Kraft als Maß für die Knusprigkeit ermittelt. Diese lag bei etwa 160 N für die elekroporierte Probe und bei ca. 70 N bei der unbehandelten Vergleichsprobe.
In einer zweiten Versuchsreihe wurden Snackprodukte aus Karotten hergestellt.
Aus mittels einer Elektroporation vorbehandelter (1,0 kV/cm, 1,2 kJ/kg) Rohware wurden Scheiben mit einer Dicke von 3 mm hergestellt und mechanisch vorentwässert. Im Anschluss erfolgte eine Mikrowellentrocknung bis zu einer Feuchte von 7 %.
Diese Feuchte konnte bei einer elektroporierten Probe nach 45 min, bei einer unbehandelten Probe erst nach 90 min erreicht werden. Mittels mikroskopischer Aufnahmen wurde die Porosität der behandelten und der unbehandelten Proben bewertet. Bei einer elektroporierten Probe ( 2) ergab sich eine höhere Porosität und damit eine verbesserte Knusprigkeit und ein besseres Bissverhalten als bei der unbehandelten Kontrollprobe.
Auch aus Äpfeln wurde ein Snackprodukt hergestellt.
Nach einer Elektroporation der geschälten Äpfel bei 0,8 kv/cm und 1,5 kJ/kg wurden Scheiben mit einer Dicke von 5 mm geschnitten. Nach einer Gefriertrocknung über 20 h wurden die Wasseraktivität sowie die Textureigenschaften bewertet.
Die Wasseraktivität behandelter Apfelscheiben lag nach der Trocknung bei 0,1. Bei unbehandelten Scheiben von Äpfeln, die nicht elektroporiert wurden, lag der Wert der Wasseraktivität bei 0,11. Nach einer Lagerdauer von 4 Wochen wurde bei mit einer Elektroporation behandelten Apfelchips ein Wert von 0,15, bei unbehandelten von 0,3 gemessen. Mittels erfindungsgemäßer Vorbehandlung konnte somit eine verbesserte Knusprigkeit und eine verlangsamte Aufnahme von Feuchtigkeit während der Lagerung und dadurch ein verbesserter Erhalt der Textur erreicht werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines zu einem Snackprodukt weiterverarbeitbaren Halbfabrikats umfassend die folgenden Schritte: - Elektroporieren eines Nahrungsmittels durch Anlegen eines elektrischen Feldes zum irreversiblen Bilden von Poren in einer Zellmembran; und - Entwässern des elektroporierten Nahrungsmittels zum Bereitstellen eines Halbfabrikats mit einer vorbestimmten Wasseraktivität und Porosität.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Entwässern verfügbares Wasser mechanisch und/oder thermisch aus dem Nahrungsmittel entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass verfügbares Wasser durch Zentrifugation entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass verfübares Wasser durch Kontakttrocknung, konvektive Trocknung, Strahlungstrocknung, Vakuumtrocknung und/oder Gefriertrocknung oder Kombinationen daraus entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahrungsmittel zunächst mechanisch teilentwässert und anschließend thermisch bis zu der vorbestimmten Wasseraktivität entwässert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschmackstoff in das elektroporierte Nahrungsmittel und/oder das bereitgestellte Halbfabrikat eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fett und/oder ein Öl zum elektroporierten Nahrungsmittel und/oder dem bereitgestellten Halbfabrikat zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass - der Geschmackstoff, das Fett und/oder das Öl in das elektroporierte Nahrungsmittel und/oder das bereitgestellte Halbfabrikat infundiert wird, - das elektroporierte Nahrungsmittel und/oder das bereitgestellte Halbfabrikat in den Geschmackstoff, das Fett und/oder das Öl eingelegt wird, - das elektroporierte Nahrungsmittel und/oder das bereitgestellte Halbfabrikat mit dem Geschmackstoff, dem Fett und/oder dem Öl bestrichen wird, und/oder - das elektroporierte Nahrungsmittel und/oder das bereitgestellte Halbfabrikat mit dem Geschmackstoff, dem Fett und/oder dem Öl besprüht wird.
Verfahren zum Herstellen eines Snackproduktes, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbfabrikat gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 herstellt und dieses Halbfabrikat zum Snackprodukt konserviert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbfabrikat zum Snackprodukt gegart, vorzugsweise frittiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Snackprodukt ein Knabberprodukt, bevorzugt ein Salzgebäck ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Nahrungsmittel eine pflanzliche Rohware elektroporiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die pflanzliche Rohware eine Knolle, eine Wurzel, eine Frucht oder ein Gemüse ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die pflanzliche Rohware eine Kartoffel, eine Süßkartoffel, eine Nuss, eine Karotte, rote Beete, ein Apfel, eine Mango, eine Ananas, Ingwer, eine Beere, Feige, Dattel, Aprikose, Banane, Sellerie oder Pastinake ist.