Einleitung

Im heutigen NutriKitchen-Artikel möchte ich Ihnen die Lebensmittelkonservierung mittels niedriger Temperaturen vorstellen: Kühlung und Gefrieren.

Die Verwendung von Kälte zur Konservierung geht auf die frühe Menschheitsgeschichte zurück, als Eis, Schnee oder kaltes Flusswasser zur Haltbarmachung von Lebensmitteln genutzt wurden.

Im Jahr 1840 entwickelte Appert eine Methode zur Konservierung mittels Kälte.

Kühlung und Gefrieren sind zwei Arten von Lebensmittelkonservierungstechniken, die auf physikalischen Methoden basieren und deren Prinzipien folgende sind:

• Verlangsamung der Geschwindigkeit chemischer und biochemischer Abbauprozesse durch Temperatursenkung.
• Hemmung des mikrobiellen Wachstums bei niedrigen Temperaturen. Unter -10 °C können sie sich nicht entwickeln.
• Und unter 3 °C stellen Mikroorganismen die Produktion der für lebensmittelbedingte Krankheiten verantwortlichen Toxine ein.

Kühlung

Hierbei wird das Produkt bei einer stabilen, kalten Temperatur (nahe 0 °C) gelagert, wobei Überfüllung und falsche Luftfeuchtigkeitswerte vermieden werden. Dies hilft, das mikrobielle Wachstum effektiv zu kontrollieren. Bei diesen Temperaturen können nur psychrophile Mikroorganismen wie Clostridium botulinum, Yersinia enterocolitica oder Listeria monocytogenes wachsen, die bei 2 °C gedeihen. Chemische und enzymatische Reaktionen werden ebenfalls verlangsamt. Deshalb benötigt jedes Lebensmittel spezifische Temperatur- und relative Luftfeuchtigkeitsbedingungen. Tomaten und Zitronen benötigen beispielsweise 10–12 °C und 85 % Luftfeuchtigkeit, während Fleisch 0–2 °C und 85 % Luftfeuchtigkeit benötigt.

Lagerbedingungen und Haltbarkeit bei Kühlung:

Gefrieren

Dies ist eine Langzeitkonservierungsmethode, bei der das Wasser in Lebensmitteln durch Lagerung bei Temperaturen unter –18 °C in Eis umgewandelt wird. Das Prinzip des Gefrierens besteht darin, aus Wasser Eiskristalle zu bilden, wodurch die Wasseraktivität reduziert und folglich der mikrobielle und chemische Abbau verringert wird.

Lebensmittel können zu Hause unter Einhaltung bestimmter Richtlinien eingefroren werden, aber langsames Einfrieren führt tendenziell zur Bildung großer Kristalle.

Alternativ können Lebensmittel bereits gefroren gekauft werden, was zu kleineren Kristallen führt. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Verpackung vollständig intakt und versiegelt ist und das Produkt vollkommen fest ist.

Unverpackte Produkte sollten vollständig fest sein und keine Anzeichen von Aufweichen oder Verfärbungen aufweisen.

Wie sich Eiskristalle bilden

Zuerst kristallisiert die extrazelluläre Flüssigkeit. Dann bewegt sich das zelluläre Wasser nach außen, um den Salzgehalt auszugleichen, und gefriert im extrazellulären Raum. Die intrazelluläre Flüssigkeit wird zunehmend mit Zuckern, Salzen und Proteinen konzentriert, wodurch eine kleine Menge ungefrorener intrazellulärer Flüssigkeit zurückbleibt. Diese Flüssigkeit ist reich an Enzymen, die Vitamine und Farbe zerstören können. Um dies zu vermeiden, sollte Gemüse blanchiert werden.

Der Gefrierpunkt von Wasser hängt von der Konzentration der gelösten Feststoffe ab. Je mehr Feststoffe, desto niedriger der Gefrierpunkt.

Schnelles Gefrieren führt zur Bildung einer größeren Anzahl kleinerer, runderer Kristalle. Dies hilft, die ernährungsphysiologischen und organoleptischen Eigenschaften von Lebensmitteln zu erhalten. Es erfolgt mittels Schockfrostern (kryogenen Gefrieranlagen), die ein ultraschnelles Gefrieren bei -130 °C durchführen.

Beim langsamen Gefrieren sind die Kristalle größer und länglicher, was oft zu Veränderungen der Textur und des Nährwerts führt. Dies geschieht typischerweise in Haushaltsgefriergeräten, die -18 °C erreichen.

Die Gefriergeschwindigkeit hängt von der Leistung des Gefriergeräts, der Wärmeleitfähigkeit des Lebensmittels, der Verpackung sowie der Masse und Dicke des Produkts ab.

Eine feine Kristallisation tritt bei hohen Gefriergeschwindigkeiten, Bewegung (z. B. bei Speiseeis) und bei kleinstückigen Lebensmitteln auf, was zu einem gleichmäßigen Gefrieren führt.

Die maximale Kristallisation erfolgt bei -80/-100 °C, abhängig von der Konzentration der gelösten Stoffe im Wasser.

Bei -18 °C bleiben zwischen 5 % und 15 % des Wassers ungefroren, was die Salzkonzentration im ungefrorenen Wasser erhöht und potenziell zur Proteindenaturierung führen kann. Beim Auftauen kommt es zu Saftaustritt (Exsudation) und chemische Reaktionen laufen weiter ab.

Gefrieren ist kein einheitlicher Prozess.

Phasen des industriellen Einfrierens von Lebensmitteln

• Auswahl hochwertiger Rohstoffe.
• Produktverarbeitung oder -vorbereitung.
• Verpackung, die bestimmte Kriterien erfüllen muss:
  • Für den Lebensmittelkontakt geeignet sein
  • Schnelles Einfrieren ermöglichen
  • Flüssigkeitsdicht sein
  • Stoßfest sein
  • Niedrigen Temperaturen standhalten
  • Nicht am Inhalt festkleben
  • Lichtundurchlässig sein
• Gefrierprozess: Übergang von flüssig zu fest.
• Auftauen und Zubereiten.

Gemäß der Gesetzgebung müssen tiefgekühlte Lebensmittel bei –18 °C gelagert werden. Bei dieser Temperatur können je nach Lebensmitteltyp immer noch chemische Reaktionen auftreten, sodass die Lagerzeit variiert und tiefgekühlte Produkte ein Verfallsdatum haben.

Vor dem Einfrieren benötigen Lebensmittel eine Behandlung oder Vorbereitung, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Fleisch wird 3 bis 4 Tage im Kühlhaus gereift, dann werden Schlachtkörper und Teilstücke roh verarbeitet. Das Vorgefrieren erfolgt bei -10 °C und die Haltbarkeit beträgt 8–10 Monate.

Geflügel und Wild werden gereinigt, abgebrannt und ausgenommen. Sie werden normalerweise ganz oder in Teilen roh eingefroren. Die Temperatur beträgt -10 °C und sie sind 8–10 Monate haltbar.

Fisch kann ganz oder in Teilen eingefroren werden, ausgenommen, geschuppt oder enthäutet; gefroren bei -14 °C, mit einer Haltbarkeit von 4–6 Monaten.

Meeresfrüchte werden kurz nach dem Fang roh eingefroren oder können gekocht und dann eingefroren werden. Gefroren bei -14 °C, sind sie 2–3 Monate haltbar.

Gemüse muss nicht länger als 12 Stunden vor der Verarbeitung geerntet werden. Es wird gereinigt, geschält, geschnitten, blanchiert, gekühlt und heißluftgetrocknet. Gefroren bei -18 °C, beträgt die Haltbarkeit 6–9 Monate.

Obst wird ebenfalls nicht länger als 12 Stunden zuvor geerntet, dann gereinigt und gewaschen, ganz oder in Teilen bei -18 °C eingefroren und ist bis zu 12 Monate haltbar.

Bei Fertiggerichten sollte der Garvorgang 10 Minuten vor Ende unterbrochen werden; sie werden bei -14 °C eingefroren und sind bis zu 12 Monate haltbar.

Auswirkungen des Gefrierens auf die Lebensmittelqualität

Wenn tiefgekühlte Lebensmittel zu lange gelagert werden, können bestimmte chemische Veränderungen auftreten, wie z. B. Fettoxidation – insbesondere von ungesättigten Fetten – was zu Ranzigkeit führt. Auch die organoleptischen Eigenschaften (Geschmack, Textur, Geruch) werden beeinträchtigt. Es kommt zur Vitaminoxidation und zum Aktivitätsverlust. Proteindenaturierung kann zu Zähigkeit und Verfärbungen führen. Stärkeretrogradation kann auftreten, was die Bindung von Soßen beeinträchtigt (sie erscheinen geronnen).

Temperaturschwankungen im Gefriergerät können physikalische Veränderungen in Lebensmitteln verursachen, wie z. B. das Verschmelzen und die Rekristallisation von Eiskristallen – d. h. Auftauen und Wiedergefrieren – was passiert, wenn das Gefriergerät häufig geöffnet wird.

Auftauen

Dies ist der Prozess, bei dem gefrorene Lebensmittel auf Temperaturen über 0 °C zurückgebracht werden. Dazu muss Wärme zugeführt werden.

Er umfasst 3 Phasen:

1. Spezifische Wärme: von der Lagertemperatur bis zum Schmelzpunkt.
2. Latente Wärme: Eiskristalle verwandeln sich in flüssiges Wasser.
3. Vom Schmelzpunkt bis zur Endtemperatur.

Flüssiges Wasser leitet Wärme schlechter als Eis, daher verlangsamt sich das Auftauen mit fortschreitendem Prozess.

Die Auftauzeit hängt von Größe, Form und Wärmeleitfähigkeit der Verpackung des Produkts ab.

Der Auftauprozess ist entscheidend für die Qualität des Endprodukts.

Auswirkungen des Auftauens auf die Lebensmittelqualität

• Zucker bleiben unbeeinflusst
• Durch Kristalle aufgebrochene oder denaturierte Proteine erhalten ihre ursprüngliche Struktur nicht zurück, was zu Veränderungen der organoleptischen Qualität führt.
• Lebensmittel geben Feuchtigkeit ab (Saftaustritt) und verlieren Wasserbindungsvermögen.
• Aufgebrochene Zellwände führen zu Verlusten an Mineralstoffen und wasserlöslichen Vitaminen.

Tipps zum Auftauen von Lebensmitteln

• Bei Temperaturen unter 4 °C oder über 65 °C auftauen, um mikrobielles Wachstum durch austretenden Saft zu vermeiden (mehr Saftaustritt bedeutet höheres mikrobielles Risiko).
• Lebensmittel vor Luftkontakt schützen.
• Nur außerhalb des Kühlschranks auftauen, wenn es weniger als eine Stunde dauert, keine Krankheitserreger vorhanden sind und das Lebensmittel wenig Wasser enthält und kaum Saft abgibt.

Empfehlungen zum Auftauen bestimmter Lebensmittel

Große Fleisch- oder Fischstücke sollten im Kühlschrank aufgetaut werden, eingewickelt in Tücher, bis sie flexibel sind.

Kleine Fleisch- oder Fischstücke können direkt gefroren zubereitet oder unter kaltem fließendem Wasser aufgetaut werden.

Gemüse vor dem Kochen nicht auftauen; falls nötig, in der Verpackung auftauen lassen.

Zubereitung von aufgetauten Lebensmitteln

Aufgetauter Fisch kann nach jeder Methode zubereitet werden, eignet sich aber am besten für Eintöpfe und Soßengerichte.

Gefrorener Fisch kann gekocht oder in Soße gegart werden. Grillen, Backen und Braten führen tendenziell zu schlechteren Ergebnissen.

Aufgetautes Fleisch kann nach jeder Methode zubereitet werden, vorzugsweise bevor es vollständig aufgetaut ist, aber Eintöpfe und Kochgerichte liefern die besten Ergebnisse.

Kleine gefrorene Fleischstücke eignen sich gut für Eintöpfe, Schmorgerichte und Kochrezepte.

Gefrorenes Gemüse kann nach jeder Methode zubereitet werden. Da es zuvor blanchiert wurde, muss es normalerweise nur kurz angebraten/sautiert werden.