Praktikum APT 4Praktikum APT 4TIEFGEFRIERENTIEFGEFRIEREN

Prof. Dr. Ing. U. GoßlingProf. Dr. Ing. U. Goßling

Dipl. Ing. B. HunfeldDipl. Ing. B. HunfeldNur für den internen Gebrauch.Nur für den internen Gebrauch.

Literaturverzeichnis liegt im Labor / Technikum aus.Literaturverzeichnis liegt im Labor / Technikum aus.

GliederungGliederung

GrundlagenGrundlagen KühlenKühlen

GefrierenGefrieren

TiefgefrierenTiefgefrieren

PraktikumPraktikum Herstellung von NuggetsHerstellung von Nuggets

Entwicklung der Entwicklung der KältetechnikKältetechnik

Im 16. Jahrhundert erste Entwicklungen von Im 16. Jahrhundert erste Entwicklungen von

Kältemischungen (aus Wasser,Eis,Kochsalz oder Kältemischungen (aus Wasser,Eis,Kochsalz oder

Salpeter)Salpeter)

Im 19. Jahrhundert Entwicklung der ersten Vorläufer Im 19. Jahrhundert Entwicklung der ersten Vorläufer

von Kompressor- Kühlschränken, Kühlmaschinen etc.von Kompressor- Kühlschränken, Kühlmaschinen etc.

Beginn der eigentlichen Kälteindustrie 1874 mit der Beginn der eigentlichen Kälteindustrie 1874 mit der

von Carl von Linde entwickelten Kältemaschine mit von Carl von Linde entwickelten Kältemaschine mit

Ammoniakverflüssigung durch KompressionAmmoniakverflüssigung durch Kompression

Stellung der Tiefkühlkost in Stellung der Tiefkühlkost in DeutschlandDeutschland

Stellung der Tiefkühlkost in Stellung der Tiefkühlkost in DeutschlandDeutschland

Gründe für die positive Entwicklung Gründe für die positive Entwicklung der Tiefkühlkostder Tiefkühlkost

Tiefgefrieren ist ein schonendes Verfahren zur Tiefgefrieren ist ein schonendes Verfahren zur

KonservierungKonservierung

Produkte werden beim tiefgefrieren in ihrer Produkte werden beim tiefgefrieren in ihrer

chemischen Zusammensetzung chemischen Zusammensetzung nicht nicht

verändertverändert

Tiefgefrieren vermeidet auf schonende Weise Tiefgefrieren vermeidet auf schonende Weise

den mikrobiellen Verderb und verzögert den mikrobiellen Verderb und verzögert

wesentlich die enzymatischen und wesentlich die enzymatischen und

nichtenzymatischen Verderbnisreaktionennichtenzymatischen Verderbnisreaktionen

Durch das tiefgefrieren wurde eine Durch das tiefgefrieren wurde eine

umfangreiche industrielle Produktion erst umfangreiche industrielle Produktion erst

möglich möglich

Definition KühlenDefinition Kühlen

Bei einer Lagerung knapp Bei einer Lagerung knapp oberhalb von 0°Coberhalb von 0°C

spricht man vom Kühlen oder Kaltlagerung.spricht man vom Kühlen oder Kaltlagerung.

Im Temperaturbereich Im Temperaturbereich von 0-10°Cvon 0-10°C werden die werden die

chemischen Veränderungen lediglich reduziert.chemischen Veränderungen lediglich reduziert.

Das mikrobielle Wachstum kann Das mikrobielle Wachstum kann nicht nicht

ausgeschlossen werden, es wird verzögert.ausgeschlossen werden, es wird verzögert.

Definition GefrierenDefinition Gefrieren

Lagerung unter dem Nullpunkt bei Lagerung unter dem Nullpunkt bei 0 bis -18°C0 bis -18°C

Hat heute Hat heute geringegeringe Bedeutung, da die Bedeutung, da die

TK-Verordung Temperaturen von unter -18°C TK-Verordung Temperaturen von unter -18°C

vorschreibt, um chemische und mikrobielle vorschreibt, um chemische und mikrobielle

Reaktionen stark zu verzögern bis zum teilweise Reaktionen stark zu verzögern bis zum teilweise

AusschlußAusschluß

Definition TiefgefrierenDefinition Tiefgefrieren

Das Tiefgefrieren von Lebensmitteln bezeichnet Das Tiefgefrieren von Lebensmitteln bezeichnet

einen Prozess, bei dem Lebensmittel einen Prozess, bei dem Lebensmittel

durch geeignete Verfahren auf durch geeignete Verfahren auf

Temperaturen weit unter den Gefrierpunkt Temperaturen weit unter den Gefrierpunkt

heruntergekühlt werdenheruntergekühlt werden..

Lagertemperatur mind. -18°CLagertemperatur mind. -18°C

Definition Tiefgefrorene Definition Tiefgefrorene LMLM

Tiefgefrorene LM sind durch Gefrieren für einen Tiefgefrorene LM sind durch Gefrieren für einen

längeren Zeitraum haltbar gemachte Erzeugnisse, längeren Zeitraum haltbar gemachte Erzeugnisse,

die von der Herstellung bis zur Abgabe an den die von der Herstellung bis zur Abgabe an den

Endverbraucher eine Temp. von mind. – 18°C Endverbraucher eine Temp. von mind. – 18°C

aufweisen müssen.aufweisen müssen.

Auf der Basis der 1967 verabschiedeten Richtlinie Auf der Basis der 1967 verabschiedeten Richtlinie

für tiefgefrorene LM ist nun seit 1989 eine für tiefgefrorene LM ist nun seit 1989 eine

Mindesttemperatur von -18°C vorgeschriebenMindesttemperatur von -18°C vorgeschrieben..

Definition TiefkühlketteDefinition Tiefkühlkette

Unter dem Begriff Tiefkühlkette werden alle Unter dem Begriff Tiefkühlkette werden alle

Stationen zusammengefasst, die tiefgefrorene LM Stationen zusammengefasst, die tiefgefrorene LM

von der Herstellung bis zur Abgabe an den von der Herstellung bis zur Abgabe an den

Endverbraucher Endverbraucher

beziehungsweise bis zum Verbrauch durchlaufen.beziehungsweise bis zum Verbrauch durchlaufen.

Definition GefrierzeitDefinition Gefrierzeit

Die Gefrierzeit umfasst den Bereich vom Die Gefrierzeit umfasst den Bereich vom

Eindringen des gefrierenden Gutes in den Eindringen des gefrierenden Gutes in den

Gefrierprozess bis zum Erreichen der Gefrierprozess bis zum Erreichen der

vorgesehenen Endtemperatur.vorgesehenen Endtemperatur.

Zeit stark Abhängig von der Dicke bzw. der Form Zeit stark Abhängig von der Dicke bzw. der Form

und der Wärmeleitfähigkeit des Produktes und der Wärmeleitfähigkeit des Produktes

Definition Definition GefriergeschwindigkeitGefriergeschwindigkeit

hat entscheidenden Einfluss auf die Struktur und damit auf die hat entscheidenden Einfluss auf die Struktur und damit auf die Qualität der tiefgefrorenen ProdukteQualität der tiefgefrorenen Produkte

Berechnung : wBerechnung : wnn = l/t = l/t

wwn n = nominale Gefriergeschwindigkeit= nominale Gefriergeschwindigkeit

l = kürzester Abstand zwischen Oberfläche und Kern l = kürzester Abstand zwischen Oberfläche und Kern des Produktes in cmdes Produktes in cm

t = nominelle Gefrierzeit in h, die erforderlich ist, um t = nominelle Gefrierzeit in h, die erforderlich ist, um das Produkt von das Produkt von der gleichförmigen Anfangstemperatur der gleichförmigen Anfangstemperatur von 0°C abzukühlen auf eine Kerntemperatur, die 10 K von 0°C abzukühlen auf eine Kerntemperatur, die 10 K unter der Gefrieranfangstemperatur liegt.unter der Gefrieranfangstemperatur liegt.

Definition GefrierzeitenDefinition GefrierzeitenGefrierzeiten

Wn

cm / h

PraxisbeispielWn

cm / h

Langsames Gefrieren < 0,5 Gefrieren von Großgebinden im Gefrierraum mit bewegter Luft < 0,1

Schnelles Gefrieren 0,5 ≤ wn < 5 Gefrieren im Tunnel mit bewegter Luft 0,3 – 1,5

Kontaktgefrieren ( im Plattenschrank ) 1,2 – 2,5

Schnellgefrieren im kontinuierlichen Gebläsefreezer 1,5 – 3,0

Sehr schnelles Gefrieren 5 ≤ wn < 10 Gefrieren in verflüssigten Gasen 3,0 - 10

Ultraschnelles Gefrieren 10 ≤ wn < 100

Der TiefgefrierprozessDer Tiefgefrierprozess Wasser ist der Hauptbestandteil der Wasser ist der Hauptbestandteil der

meisten zum Tiefgefrieren geeigneten meisten zum Tiefgefrieren geeigneten

LMLM Beim Gefrieren von Wasser bilden sich Beim Gefrieren von Wasser bilden sich

Eiskristalle bevorzugt an festen Flächen Eiskristalle bevorzugt an festen Flächen

oder besonders gut an kleinen im oder besonders gut an kleinen im

Wasser schwebenden Teilchen.Wasser schwebenden Teilchen. Durch die Bildung von Eiskristallen aus Durch die Bildung von Eiskristallen aus

reinem Wasser reichern sich die reinem Wasser reichern sich die

gelösten Stoffe in der Restlösung immer gelösten Stoffe in der Restlösung immer

weiter an, so dass beim Gefrieren von weiter an, so dass beim Gefrieren von

Lebensmitteln der Gefrierpunkt und der Lebensmitteln der Gefrierpunkt und der

Wasserdampfpartialdruck abgesenkt Wasserdampfpartialdruck abgesenkt

werden.werden.

Der TiefgefrierprozeßDer Tiefgefrierprozeß

Die Temperatur, bei der das Gefrieren Die Temperatur, bei der das Gefrieren

beginnt, hängt nicht nur vom beginnt, hängt nicht nur vom

Wassergehalt des betreffenden LM ab, Wassergehalt des betreffenden LM ab,

sondern auch direkt von der sondern auch direkt von der

Konzentration der gelösten Stoffe im Konzentration der gelösten Stoffe im

Wasser.Wasser.

Fettarmes Fleisch z.B. mit einem Fettarmes Fleisch z.B. mit einem

Wassergehalt von ca. 74 % beginnt bei Wassergehalt von ca. 74 % beginnt bei

Temperaturen unter -1,5 °C zu gefrieren.Temperaturen unter -1,5 °C zu gefrieren.

Der GefrierprozeßDer Gefrierprozeß

Es bilden sich erste Eiskristalle im BindegewebeEs bilden sich erste Eiskristalle im Bindegewebe

Durch langsames Gefrieren infolge der EisbildungDurch langsames Gefrieren infolge der Eisbildung

Erhöhung der Konzentration der Restlösung Erhöhung der Konzentration der Restlösung

Folge:Folge:

Der extrazelluläre osmotische Druck steigt an.Der extrazelluläre osmotische Druck steigt an.

Dadurch entsteht ein Konzentrationsgefälle zum Zellinneren, Dadurch entsteht ein Konzentrationsgefälle zum Zellinneren,

so dass Wasser aus der Zelle in die Zwischenräume diffundiert so dass Wasser aus der Zelle in die Zwischenräume diffundiert

und dort zu Eis gefriert.und dort zu Eis gefriert.

= Abkühlen von Ausgangs-Vorgefrierstadium temperatur (+30°C) auf

Gefrierpunkt

Gefrierbeginn der zwischen - 0,5 und - 2°C

Gefrierpunkt sinkt, durch gelöste Salze, Kohlen-hydrate, Proteine usw.Gefrierbeginn abhängig von Konzentration der gelösten Substanzen im Wasser

Quelle: Lösche,K., Kältetechnologie in der Bäckerei, Behr’s Verlag, Hamburg 2003, S. 358

Temperaturverlauf im Kern des LM in Abhängigkeit von der Zeit

Temperaturverlauf im Kern des LM in Abhängigkeit von der Zeit

Gefrierstadium = Größter Teil des enthalt-enden Wassers friert bei – 5°C aus

Quelle:

Ausgefrorener Wasseranteil in Abhängigkeit von der Temperatur

Gefrierstadium = Größter Teil des enthalt-

enden Wassers friert bei – 5°C aus

Quelle:

Kontrolle der Kerntemperatur:Nach dem Schockgefrierprozess sollte die Produkttemperatur im Kern des Produktes –7°C betragen (Temperaturreserve)

Temperaturverlauf im Kern des LM in Abhängigkeit von der Zeit

Nachgefrierstadium

= Herabsenken der Produkttemperatur auf – 18°C

beginnt im Tiefkühllager

Bei einer Kerntemperaturvon -10°C ist der größte Teil des ausfrierbarenWassers gefroren.

Temperaturverlauf im Kern des LM in Abhängigkeit von der Zeit

Vorteile SchockfrostenVorteile Schockfrosten1. Vermeidung des Wachstums

großer Eiskristalle

Quelle: http://www.pfannhauser.at/Gefrierforschung.pdf

Vermeidung von Dispersionszerstörung

Ursache: Volumenvergrößerung der

kontinuierlichen wässrigen Phase bei der Bildung großer Eiskristalle

Bei langsamer Gefriergeschwindigkeit:

Öl

Wasser

Gefrieren Auftauen

Schnelleres Erreichen der kritischen Temperatur von – 10°C (aw-Wert-

Senkung)

Der gesamte ausfrierbare Teil des Wassers ist schneller zu Eis gefroren

Mikroorganismen ist die Wachstumsgrundlage entzogen

Mikrobielle und enzymatisch katalysierte Reaktionen werden schneller gehemmt

PraktikumPraktikum

Herstellung von NuggetsHerstellung von Nuggets

Kontrolle Wareneingang

1

Abwiegen aller Zutaten

2

Rezeptur

3

Hähnchenbrüste auf ca. 12 - 14 g Stücke

schneiden

4

Herstellung der Lake lt Rezeptur

5

Hähnchenfleisch + Lake lt Rezeptur in Tumbler für 1

Std. Tumblen

6

Aufbau der Panadenlinie in Raum 114 ( vor Räucherschrank )

7

Analysendatenblatt

8

Herstellung der Naßpanade

9

Befüllen der Anlage mit Naßpanade

10

Befüllen der Trockenpanademaschine

mit Cornflakes Panade

11

1.Naßpanadenmaschine 2.Trockenpanadenmaschine 3.Friteuse 4.Durchlaufgarofen

Die getumbleten Fleischstücke in die Naßpanadenmaschine

geben

12

Nach Trockenpanade die Fleischstücke für 30 sek.

fritieren

13Nuggets sollten nach dem panieren ca. 18 - 20 g wiegen

Nuggets im Durchlaufgarofen bei 230 °C garen

Durchlaufzeit ca. 2 min

14

Nuggets nach dem Fritieren frosten

15

Nuggets nach Durchlaufgarofen

frosten

16

Kerntemperatur - 18°C

Kerntemperatur - 18°C

Verpacken unter Schutzgas

50% CO2 / 50% N2

17

Fließplan Chicken Nugget

Herstellung NuggetsHerstellung Nuggets

Herstellung Nuggets

Befüllen der Trockenpanademaschine

mit Cornflakes Panade

11

Die getumbleten Fleischstücke in die Naß/Trocken –panadenmaschine geben

12

Nach Trockenpanade die Fleischstücke für 30 sek.

fritieren

13Nuggets sollten nach dem panieren ca. 18 - 20 g wiegen

Nuggets im Durchlaufgarofen bei 230 °C garen

Durchlaufzeit ca. 2 min bei KT min. 75°C

14

Nuggets nach Durchlaufgarofen

frosten

16

Kerntemperatur - 18°C

Verpacken unter Schutzgas

50% CO2 / 50% N2

17

Ablauf im Praktikum - Chicken Ablauf im Praktikum - Chicken NuggetsNuggets

Wareneingang, prüfenWareneingang, prüfen Hähnchenbrüste in 12 – Hähnchenbrüste in 12 –

14 g Stücke schneiden14 g Stücke schneiden

Lake herstellen und das Lake herstellen und das Fleisch mit der Lake ca. 1 Fleisch mit der Lake ca. 1 h tumbelnh tumbeln

Ablauf im Praktikum - Chicken Ablauf im Praktikum - Chicken NuggetsNuggets

Das getumbelte Fleisch Das getumbelte Fleisch auf der Panadenstrecke auf der Panadenstrecke panieren .panieren .

Nuggets frittieren und Nuggets frittieren und garen garen

Durchlaufzeit einstellen Durchlaufzeit einstellen nach Endproduktnach Endprodukt

Ablauf im Praktikum - Chicken Ablauf im Praktikum - Chicken NuggetsNuggets

Die fertig gegarten Die fertig gegarten

Nuggets im Schockfroster Nuggets im Schockfroster

TiefgefrierenTiefgefrieren

Kerntemperatur Nuggets – Kerntemperatur Nuggets –

18 °C18 °C

Froster mit komplett installiertem GurtVerdampfer mit Fallklappen

Freezer spiral with beltevaporator with flaps