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In diesem Beitrag werden fünf wesentliche technische Fortschritte in der Lebensmittelkonservierung vorgestellt, die hauptsächlich von Wissenschaftlern entdeckt und von Erfindern entwickelt wurden: Konservenherstellung, Pasteurisierung, Kühlung, Gefrieren und Thermometrie.
Einmachen
Konserven sind die erste große industrielle Form der Lebensmittelkonservierung. In einfachen Worten, es ist der Prozess, bei dem Lebensmittel in Gläsern oder Dosen mit speziellen Verpackungsmaschinen für die Industrie versiegelt und auf eine Temperatur erhitzt werden, die Mikroorganismen zerstört und Enzyme inaktiviert. Diese Erwärmung (und spätere Abkühlung) bildet ein Vakuum, das verhindert, dass andere Mikroorganismen das Lebensmittel kontaminieren, solange die Versiegelung ungebrochen bleibt.
In den frühen 1800er Jahren, während der Napoleonischen Kriege, bot die französische Regierung jedem Erfinder, der eine billige und wirksame Methode zur Konservierung großer Mengen an Lebensmitteln entwickeln konnte, um Armeen mit regelmäßigen Vorräten während der Wintermonate zu versorgen, einen Geldpreis von 12.000 Franken an. Im Jahr 1809 gewann Nicolas Appert, ein französischer Konditor und Brauer, den Preis für die Entdeckung, dass die Anwendung von Wärme auf Lebensmittel in verschlossenen Glasflaschen die Lebensmittel vor dem Verfall bewahrte.
Apperts Prinzipien wurden von der französischen Marine für Fleisch, Gemüse, Obst und Milch erfolgreich übernommen. Schließlich verbreiteten sich seine Methoden in ganz England, wo Peter Durand 1810 das Verfahren mit Blechdosen verbesserte; und dann in die USA, wo Robert Ayars 1812 die erste Konservenfabrik in New York City gründete. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts entwickelten Konservenfirmen wie Underwood, Nestlé und Heinz zwischen den Kriegen neue Märkte für die zivile Stadtbevölkerung und konkurrierten mit ihnen einander mit niedrigeren Preisen, neuartigen Produkten und innovativen gedruckten Etiketten. Canning zog auch in die Haushaltsküche, wo die Hausfrauen ihre eigenen Marmeladen, Gurken und Suppen aufbewahren konnten.
Pasteurisierung
Obwohl Appert eine erfolgreiche Methode zur Konservierung von Lebensmitteln entwickelt hatte, verstand er nicht, warum dies funktionierte. Erst 1864, als Louis Pasteur die Pasteurisierung entdeckte , wurde der Zusammenhang zwischen Ursache und Wirkung zwischen Mikroben und lebensmittelbedingten Krankheiten klar. Während Appert geglaubt hatte, dass der Luftmangel im versiegelten Vakuum Krankheitserreger abtötete, bewies Pasteur, dass es die Hitze selbst war.
Heutzutage wird die Pasteurisierung in der Milchindustrie und anderen Lebensmittel verarbeitenden Industrien (wie Saft, Essig, Eier und Nüsse) häufig eingesetzt, um sowohl die Lebensmittelkonservierung als auch die Lebensmittelsicherheit für verpackte und unverpackte Produkte zu erreichen. In der Regel ist einer von drei Prozessen beteiligt:
- High Temperature Short Time (HTST): Die häufigste Form der Pasteurisierung, bei der Metallplatten und heißes Wasser verwendet werden, um die Temperaturen mindestens 15 Sekunden lang auf mindestens 161 ° F zu erhöhen, gefolgt von einer schnellen Abkühlung
- Ultra Pasteurization (UP): Erfordert, dass Lebensmittel zwei Sekunden lang auf mindestens 280 ° C erhitzt werden. Dies führt zu einem Produkt mit einer längeren Haltbarkeit, das jedoch noch gekühlt werden muss
- Ultrahochtemperatur (UHT): Erhitzen mit handelsüblichen sterilen Geräten und Befüllen unter aseptischen Bedingungen in hermetisch verschlossene Verpackungen, die „lagerstabil“ sind, ohne dass eine Kühlung erforderlich ist
Kühlung
Trotz Innovationen wie UHT bleibt die Kühlung die beliebteste und am weitesten verbreitete Form der industriellen Lebensmittelkonservierung, da sie die Lebensmittelqualität, einschließlich Frische, Textur und Nährwert, am besten aufrechterhält. Kurz gesagt, der Prozess entzieht einem Niedertemperaturspeicher Wärme und überträgt sie in einen Hochtemperaturspeicher, traditionell auf mechanischem Wege, aber auch unter anderem durch Magnetismus, Elektrizität und Laser.
Historisch gesehen entstand der Wunsch nach künstlicher Kühlung aus der Kombination neuer Formen des Allgemeinwissens: der Fähigkeit der Kälte, Lebensmittel sicher zu halten, Pasteurs Entdeckung von Keimen und Bakterien als Ursache lebensmittelbedingter Krankheiten und der Effizienz industrieller Prozesse wie der Konservenherstellung Alle Arten von Lebensmitteln konnten konserviert und über große Entfernungen überall hin transportiert werden.
Viele Wissenschaftler und Erfinder haben zur Entwicklung der Kältetechnik beigetragen, darunter bekannte Persönlichkeiten wie Benjamin Franklin und Michael Faraday. Aber vielleicht das wichtigste war Alexander C. Twining, der Mitte des 19. Jahrhunderts mit kommerziellen Kältemitteln experimentierte, die schließlich sowohl für Züge als auch für Fleischverpackungen verwendet wurden. Ab den 1860er Jahren transportierten gekühlte Waggons Lebensmittel im ganzen Land, was neue Standards in der Lebensmittelverarbeitung und die Schaffung riesiger, zentraler Verarbeitungsbetriebe erforderte.
Als sich die Gesellschaft schnell von einer ländlichen, landwirtschaftlichen zu einer städtischen, industriellen Gesellschaft wandelte, erhöhte die Kühlung die Verfügbarkeit von frischem Rindfleisch und anderem Fleisch und damit den Geschmack dafür im Lebensmittelgeschäft und zu Hause. Das Ergebnis war die Erfindung des modernen Haushaltskühlschranks, der in den 1930er Jahren Kühlboxen verdrängte.
Einfrieren
Das Einfrieren schützt Lebensmittel, indem es die Bewegung von Molekülen verlangsamt und Mikroorganismen – Bakterien, Hefen und Schimmelpilze – verursacht, die sowohl den Verderb von Lebensmitteln als auch durch Lebensmittel verursachte Krankheiten in ein Ruhezustand versetzen und so deren weiteres Wachstum verhindern. Zwei Prozesse dominieren die Lebensmittelindustrie:
- Mechanisch: Mechanische Systeme, die beliebteste Form des Gefrierens, zirkulieren ein Kältemittel, normalerweise Ammoniak, das dem Lebensmittel Wärme entzieht. Diese Wärme wird dann an einen Kondensator übertragen und an Luft oder Wasser abgegeben.
- Kryogen: Eine neuere Entwicklung, die auch als „Flash Freezing“ bezeichnet wird. Kryogene Systeme bringen flüssigen Stickstoff oder festes Kohlendioxid direkt auf das Lebensmittelprodukt auf.
Clarence Birdseye ist die wichtigste Figur in der Geschichte der kommerziellen Tiefkühlkost. 1928 erfand er den Doppelband-Gefrierschrank, den Vorläufer der modernen Gefriertechnologie. und zwei Jahre später stellte er der Öffentlichkeit eine Reihe von Tiefkühlkost vor, darunter Gemüse, Obst, Fischfilets, 18 Fleischstücke und sogar Blue Point-Austern.
Das Aufkommen des Zweiten Weltkriegs garantierte den Erfolg von Tiefkühlkost. Als die US-Regierung die Konservenhersteller kontrollierte, um Metall aus der Kriegszeit zu schonen, waren die Lebensmittelhändler im Einzelhandel mehr als glücklich, ihre leeren Regale mit neuen Tiefkühlprodukten zu füllen, um den Mangel an Konserven zu ersetzen. Lebensmittelhersteller begannen mit der Innovation neuer Formen sehr erfolgreicher Tiefkühlprodukte wie konzentriertem Orangensaft, panierten Fischstäbchen und TV-Abendessen.
Die Einführung der Mikrowelle beschleunigte die Vermarktung von Tiefkühlgerichten, die bald sowohl wegen ihrer Bequemlichkeit als auch wegen ihrer Sicherheit populär wurden. Natürlich erhöhten Mikrowellen die Gefahr, dass durch den Gefrierprozess deaktivierte (aber nicht abgetötete) Krankheitserreger wieder aktiv werden könnten, wenn die gefrorenen Lebensmittel nicht in sicheren Temperaturbereichen aufgetaut und gekocht werden.
Thermometrie
Damit kommen wir zum letzten wissenschaftlichen Meilenstein: der Erfindung der Thermometer. Unabhängig davon, ob es sich um Konserven, Kühlen oder Gefrieren handelt, ist die Wissenschaft der Thermometrie die einzig sichere Methode, um zu wissen, dass Lebensmittel bei sicheren Temperaturen verarbeitet werden. Obwohl griechische Philosophen vor zweitausend Jahren einige Grundprinzipien des Thermometers kannten, wurde das moderne Thermometer erst mit der wissenschaftlichen Revolution erfunden. Zu den Höhepunkten dieses langen Entwicklungsprozesses gehören:
- Christiaan Huygens schlug zunächst vor, die Schmelz- und Siedepunkte von Wasser als Standards für die Temperaturmessung zu verwenden (1665).
- Daniel Gabriel Fahrenheit erfand das erste zuverlässige Quecksilberthermometer (1724) und schlug die in den USA noch verwendete Temperaturskala vor.
- Anders Celsius schlug eine universelle Skala mit 100 Grad (1742) vor, die heute weltweit verbreitet ist.
- Thomson Kelvin aktualisierte die Celsius-Skala (1848) basierend auf dem theoretischen „absoluten Nullpunkt“, bei dem alle molekularen Aktivitäten aufhören, ab 1990 die offizielle internationale Temperaturskala.
In den letzten 150 Jahren haben Wissenschaftler neben der Expansion und Kontraktion von Flüssigkeiten in einem Rohr andere physikalische Eigenschaften entdeckt, die zuverlässig auf die Anwendung von Wärme und Kälte reagieren:
- Ziffernthermometer nutzen die Expansion und Kontraktion von Metall.
- Digitale Thermometer nutzen die Auswirkungen von Wärme und Kälte auf die Geschwindigkeit oder den Fluss elektronischer Schaltkreise.
- Infrarot-Thermometer messen die Emission von Infrarotstrahlung.
- Wieder andere Thermometer verwenden physikalische Phänomene wie Schallwellen, Photolumineszenz, Fluoreszenz, Magnetismus und Gammastrahlen.