Qualitätsmanagement und -sicherung 125

Die Anwendung von Wärme beider Behandlung von Fleisch-erzeugnissen ist seit langembekannt und wird vielfach ange-wendet. In der Mitte des letztenJahrhunderts wurden auch diemathematischen Abhängig-keiten der Einflussgrößen derWärmebehandlung erkannt undbeschrieben. Die Überwachungder Parameter mit verläss-lichen und praxistauglichenMessinstrumenten ist erforder-lich, um die Produktsicherheitwärmebehandelter Fleisch-waren zu gewährleisten.

Von Iven Kruseund Steffen Lemnitzer

S eit den Zeiten von LouisPasteur und Nicolas Ap-pert, demErfinder des ther-

mischen Konservierens, hat sichdie Technologie der Haltbarma-chung durch Wärmebehandlungsehr stark weiterentwickelt. Erstwurde Glas, dann wurden Dosen(damals noch gelötet) und vielspäter Aluminium, Kunststoffund Kartonverpackungen als Be-hälter bei thermisch haltbar ge-machten Konserven genutzt.

Da man die unregelmäßig auf-tretenden Fehlprodukte (z.B.Bombagen) nicht verstand odererklären konnte, wurden im 20.Jahrhundert die thermischenVerfahren zur Haltbarmachungmehr und mehr hinterfragt. Da-raus entstanden Haltbarma-chungskonzepte, die in der Lite-ratur vielfach beschrieben undanalysiert wurden. Es wurdenTemperatur-Zeitkonstanten ent-wickelt, die die thermisch stabils-ten Keime (je Konserventyp) in-soweit reduzierten, dass eine ver-

kaufsfähige, thermisch haltbargemachteKonserve entstand.DerGrad der Wärmebehandlungwird durch den sogenanntenF-Wert (siehe R. HEISS und K.EICHNER (1984): Haltbarmachenvon Lebensmitteln; J.E. REICHERT

(1985): Die Wärmebehandlungvon Fleischwaren) bezeichnet.

Thermische Haltbarmachungheißt Beherrschung mikrobiolo-gischer Gefahren. Dies bedeuteteinerseits mikrobiell bedingteGesundheitsrisiken und ander-seits Verderbserscheinungen zuminimieren. In gesetzlichen Vor-gaben, wie zum Beispiel den Le-bensmittelsicherheitssystemenauf Basis des HACCP-Konzeptes,besteht die Anforderung, die Pro-zessschritte, bei denen die Be-herrschung dieser Gefahr mög-lich ist, eindeutig zu definierenund zu überwachen. Hieraus re-sultieren die Forderungen nachMessungen, Grenzwerten, Prüf-mitteln und Prüfmittelüberwa-chung (Kalibrierung). Diese For-

derungen sind auch in Lebens-mittelsicherheitskonzepten desHandels, wie in den internationalanerkannten Standards IFS undBRC, verankert.

Diese Konzepte (F-Wert-Kon-zepte) der thermischen Haltbar-machung bauen Abtötungsratenbestimmter Leitkeime bezie-hungsweise deren Wachstums-verhalten auf. ImRahmenderUn-tersuchungen zu den Konzeptenwurde auch entdeckt, warum sau-re Produkte durch einen Pasteuri-sationsprozess (Temperaturen <100 °C) langfristig haltbar werden,hingegen die „nichtsauren Pro-dukte“ hierfür einen Prozess mitdeutlich über 100 °C benötigen.Grundvoraussetzung für derenAnwendung der Wärembehand-lungsverfahren ist eine zuverläs-sig arbeitende Messausrüstung.

Mit der Kenntnis, wie viel Wär-me nötig ist, um Lebensmittel si-cher haltbar zu machen, konntenauch die Produktqualitäten hin-terfragt werden. Durch die stabi-

leren und für den Verbraucherauch deutlich sichereren Lebens-mittel, wuchsen auch die Akzep-tanz unddie Breite des Angebotesan thermisch konservierten Le-bensmitteln.

Heute werden die F-Wert-Kon-zepte (Tab.) in allen Bereichender Lebensmittelindustrie ange-wendet, von Getränken über Sau-erkonserven und Fertiggerichten,bis hin zur Babynahrung. Auch inder Fleisch und Fisch verarbei-tenden Industrie ist dieser Be-reich nicht mehr wegzudenken.Hier zählt jedes Quäntchen Knowhow, um auf demMarkt bestehenzu können oder dem Mitbewer-ber voraus zu sein. Zur Erzielungeiner hohen Produktsicherheitund optimaler Produktqualität istes wichtig, die Wärmevertei-lungsmessungen in Produktenund Anlagen für ihre Herstellungsowie die F-Wert-Messungen aufdem neusten Stand der Technikregelmäßig durchzuführen.Nachden Vorgaben des EU-Hygiene-

Produktsicherheit

Thermisch haltbar gemachte FleischwarenMessgeräte ermöglichen die Überwachung von Pasteurisations- und Sterilisationsprozessen

Brühwürstchen als Glasware werden in Autoklaven pasteurisiert. Die Haltbarmachung muss vongeeigneten Messverfahren und-geräten begleitet werden, um die Produktsicherheit zu gewährleisten.

FLEISCHWIRTSCHAFT 4/2013

Qualitätsmanagement und -sicherung126 Thermisch haltbar gemachte Fleischwaren

paketes, insbesondere der Basis-verordnung 178 (2002) und derVerordnung 853 aus dem Jahr2005, liegt die Verantwortung fürdie Lebensmittelsicherheit beimLebensmittelhersteller. Somit be-steht bei der thermischen Halt-barmachung die Verpflichtung,den Herstellungsprozess durchkontinuierliche Zeit- und Tempe-raturmessungen abzusichern.

Vollkonserven sindohne Kühlung haltbar

In den meisten Bereichen derFleisch- und Fischindustrie wirdbei der thermischen Sterilisationdas Konzept einer Vollkonserve,welche einemikrobielle Mindest-haltbarkeit von bis zu vier Jahrenohne Kühlung erreicht, angewen-det. Aber gerade bei Produkten,bei denen Nitritpökelsalz zumEinsatz kommt, zum BeispielBrühwurst, können aufgrund derHemmung beziehungsweise demverminderten KeimwachstumdurchdasNitrit geringere thermi-sche Belastungen angewendetwerden (¾ Konserve mit Nitrit).Die Voll- und die ¾-Konservendürfen maximale Lagertempera-

turen von 25 °C bis 30 °C errei-chen. Werden diese Temperatu-ren über einen längerenZeitraumüberschritten, so kann es auf-grund von auskeimenden mikro-biellen Sporen zu Bombagenkommen.

Die in der Tabelle aufgeführtengekühlt haltbaren Fleischerzeug-nisse nehmen gerade in den letz-ten Jahren einen immer höherenStellenwert ein. Hierzu gehörenProdukte wie Brühwurst, Koch-pökelware und Fertiggerichte.Hier wird einerseits der klassi-sche Prozess der Pasteurisationangewendet, anderseits findetdurch die Anwendung undModi-fikation mikrobieller „Hürden“eine Verminderung beziehungs-weise Anpassung der Wärmebe-handlung statt. Somitwird entwe-der eine geringere Kochschädi-gung des Produktes durch denProzess oder eine verlängerteMindesthaltbarkeit erreicht.

Ein weiterer Meilenstein in derAbsicherung der thermischenHaltbarmachung war die staatli-che Gesetzesgrundlage der ame-rikanischen KontrollbehördeFDA (Food and Drug Administra-tion), die eine Überprüfung von

Wärmebehandlungsanlagen vor-schreibt (CFR 21, Part 113/114;Codeof Federal Regulations). Alleentsprechenden Anlagenmüssenvalidiert (überprüft) sein. Das be-deutet zum Beispiel, dass Anga-ben zum Produkt, zur Verpa-ckung und der Packanordnung,zur Anlage, zu den Rahmenbe-dingungen (Dampf-,Wasser- undDruckzufuhr) und vielem mehrgemacht werden müssen.

Des Weiteren muss, unter derVorgabe von entsprechendenMessgeräten, der „kälteste Punkt“(cold spot) in der Anlage ermitteltwerden. An dieser thermisch un-günstigsten Positionmuss der an-gestrebte F-Wert erreicht werden.Für die Validierung des Messver-fahrens gibt es vorgeschriebeneFormulare und Regularien.

Dieses System wird einerseitsin den USA, aber mittlerweileauch in großen Teilen der Weltmit gutem Erfolg praktiziert. Essteht für bewährte Produktsicher-heit. Auch in Deutschland wirdderzeit an Vorgaben für Lebens-mittelhersteller gearbeitet. Diesgeschieht in erster Linie zur Absi-cherung der Lebensmittelsicher-heit. Die Anzahl der Lebensmit-

telbetriebe, die thermisch haltbargemachte Konserven produzie-ren, ist immens gewachsen,ebenso wie die Vielfalt des Ange-botes. Die Frage ist heute, „Wiekann ich mich von Mitbewerbernabheben?“ beziehungsweise„Wie kann ich mein Produkt bes-ser machen?“. Hier kommt alsmögliche Antwort das Hürden-konzept (nachLEISTNER) ins Spiel.Die Herstellung gekühlt haltbarerProdukte, wie Brühwurst undKochpökelware oder Fertigge-richte, werden beispielsweisedurch die abgestimmte Anwen-dung der Schutzgasmischung,der Anpassung der pH- und deraw-Werte oder durch die gezieltdosierte thermische Behandlungimmer mehr zum Baukastensys-tem.Das bedeutet, was früher nurdurch einen Pasteurisationspro-zess haltbar gemacht wurde, wirdheute so stark in den anderen„Hürden“ modifiziert, dass derWärmebehandlungsprozess mi-nimiert und die Kochschädigungsomit reduziert werden kann.

In den Bereichen der Sterilisa-tion kann der benötigte F-Wertunddie entsprechendeSicherheitebenfalls angepasst werden. Da-bei muss die angestrebte Koch-schädigung beachtet werden. EinBeispiel ist die gewünschte hoheKochschädigung bei einigen Pro-dukten im PET-Food-Bereich.

Seit Jahren werden zur Absi-cherung der Produktsicherheitdie zuvor angesprochenen F-Wert-Konzepte mit Erfolg ange-wendet. Es bestehen aber Gefah-ren, die nicht auf den ersten Blickzu sehen sind, wie zum Beispielfolgende Punkte:

Die Sterilisation wird mitunterschiedlichen Ausgangs-

Die Messung des F-Wertes erfolgt an der thermisch ungünstigstenStelle (cold spot) im Autoklaven.

Tab.: Einteilung der Konserven (europaweit übliche F-Wert-Konzepte)

Konservenart Vollkonserve ¾ Konservemit Nitrit

Halbkonserve Halbkonserve

Wärmebehandlungs-verfahren

Sterilisation Sterilisation Pasteurisation Pasteurisation

Max. Temperaturen > 100 °C >100 °C < 100 °C < 100 °CLeitkeim Clostridium sporo-

genesBacilluscereus

Streptococcusfaecalis

Clostridiumbotulinum (Typ E)

Besonderheit Mit Nitrit gekühlt, mit O2 gekühlt, ohne O2Haltbarkeit 1–4 Jahre Bis 1 Jahr Bis zu 3 Wochen Bis zu 3 WochenMax. Lagertemperaturen 25 °C bis 30 °C 25 °C bis 30 °C 2 °C bis 7 °C 2 °C bis 7 °C

Quelle: KRUSE und LEMNITZER FLEISCHWIRTSCHAFT 4/2013

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temperaturen (z.B. Produkteaus dem Kühlhaus) gestartet:Gefahr der UntersterilisationFehler bei der Berechnung desanzustrebenden F-WertesFehler bei der Anwendung desMessequipments: wie keineoder unzureichende Über-wachung sowie defekte odernicht kalibrierte MesssondenEs werden althergebrachtebeziehungsweise überlieferteStandardprozesse der Wär-mebehandlung, unabhängigvon Produkttemperaturen,Fettgehalten, Viskosität undohne Temperatur- bezie-hungsweise F-Wertmessungenangewendet: Gefahr der Un-tersterilisationEs werden Fleischkonserven indrucklosen Kesselsystemengekocht und als „Konservenohne Kühlung“ vermarktet.Diese Beispiele stellenAusnah-

men dar. Aber sie verdeutlichendie Gefahr im Umgang mit Le-

bensmitteln. Der Gesetzgeberübergibt den Produzenten bezie-hungsweise den Inverkehrbrin-gern eine hohe Verantwortungund nimmt alle Lebensmittelun-ternehmer in die Pflicht.

Eine ganz wesentliche Grund-voraussetzung für die AnpassungundOptimierungder Produkte isteine sicher und genau arbeitendesowie gut handhabbareMessaus-rüstung. Durch entsprechendeTemperatur- und Drucksensorenkönnen die Produktsicherheitund die Qualität der Produkte ge-nau abgestimmt, optimiert, vali-diert und überwacht werden.

In den Anfängen wurden nochanaloge Temperaturmessungendurchgeführt, heute werdenhochgenaue Kabel- und Daten-loggersysteme benutzt, die einemaximale Temperaturabwei-chung von 0,3 bis 0,05 °C garan-tieren. Inzwischen ist es in be-stimmten Sterilisationsprozessenmöglich, die Messwerte der Da-

tenloggersysteme direkt aus denheißen Druckkesseln zu sendenum somit zeitnah bei Prozessjus-tierungen reagieren zu können.

Es muss sich bei der Neuan-schaffung nicht um ein High-End-System handeln. Aber essollte ein Systemsein,welches aufdie Anwendung und die Häufig-keit des Einsatzes abgestimmt ist.Die Palette der Möglichkeitenund Varianten sind in den letztenJahren immer größer geworden,sei es die Größe der Datenlogger,die Möglichkeit einen Logger mitmehreren Sensoren zu bestückenoder die Messdatenmenge. Fürdie meisten Anwendungen kön-nen professionelle Lösungen an-geboten werden.

Wichtig für den richtigenUmgang mit den Sensoren ist,dass die zeitlich geplanten Kali-brationen und Überprüfungender Messgeräte regelmäßigdurchgeführt werden, da dieMesswerte eines nichtkalibrier-

ten Sensors in Frage gestellt wer-den müssen. Althergebrachte Ar-gumente, wie häufige Batterie-wechsel, umständliche Softwareoder Anfälligkeit der Sensorensind entkräftet, da sich auf diesemGebiet einiges getan hat. In ersterLinie muss es um die Produktsi-cherheit gehen.

Dipl.-Ing. Iven Kruseist seit 15 Jahren bei ebro Electro-nic als Vertriebsleiter tätig. Er istspezialisiert auf Autoklaven.

Steffen Lemnitzerist staatlich geprüfter Lebens-mitteltechniker und hat seineAusbildung an der Fachschule fürLebensmitteltechnik KIN e.V.absolviert.

Anschriften der AutorenDipl. Ing. Iven Kruse, ebro Electro-nic GmbH, Peringerstraße 10,85055 Ingolstadt, iven.kruse@xyle-minc.com und Steffen Lemnitzer,Lemnitzer Food Consulting UG(haftungsbeschränkt), Tondorf-straße 28, 48336 Sassenberg,info@lemnitzer-fc.de

Quelle: KRUSE und LEMNITZER FLEISCHWIRTSCHAFT 4/2013FLEISCHWIRTSCHAFT 4/2013

Die F-Wert-Berechnung stellt die Inaktivierung von Leitkeimen über die Temperatur/Zeitfunktion dar.