Von Backwaren über Gemüseprodukte bis hin zu Fleischprodukten kann das gleiche Verfahren zur Haltbarmachung angewandt werden: thermische Sterilisation. Diese Methode nimmt Direktvermarktern und Großhändlern den Druck, ihre Produkte binnen weniger Tage verkaufen zu müssen und bietet den Verbrauchern eine reiche Palette Lebensmittel an, die nicht sofort verzehrt werden müssen.

Warum werden Lebensmittel thermisch behandelt?

Bestimmte Keime sind verantwortlich, dass Nahrungsmittel verderben. Der Hersteller entscheidet, welches Verfahren er zur Haltbarmachung von Nahrungsmitteln verwendet. Neben der Sterilisierung können Lebensmittel auch alternativ pasteurisiert, eingekocht oder mit Konservierungsstoffen haltbar gemacht werden. Allerdings gelten lediglich Pasteurisierung und Sterilisierung als thermische Behandlung.

Thermische Behandlung – Sterilisieren und Pasteurisieren

Die thermische Behandlung von Lebensmitteln ist ein schonendes Verfahren zur Haltbarmachung, bei dem die Lebensmittel erhitzt werden.

Zur thermischen Behandlung gehören die zwei Verfahren Sterilisieren und Pasteurisieren. Sterilisieren und Pasteurisieren unterscheiden sich in der Wahl der Temperatur während der thermischen Behandlung. Im Vergleich zur Sterilisierung, bei der die Nahrungsmittel auf eine Temperatur von 121°C – teilweise auch bis zu 135°C erhitzt werden, erwärmt man Lebensmittel bei der Pasteurisierung auf eine Temperatur zwischen 72°C und 100°C. Das Ziel beim Sterilisieren ist die vollständige Entkeimung der Nahrungsmittel, während beim Pasteurisieren nur ein Teil der Keime abgetötet wird. Dementsprechend sind sterilisierte Lebensmittel ungekühlt länger haltbar. Der Hersteller entscheidet je nach Haltbarkeit der Nahrungsmittel, ob er eine Vollkonserve, Dreiviertelkonserve oder Halbkonserve haben möchte. 

Lebensmittelsicherheit gewährleisten

Alle Lebensmittel auf dem deutschen Markt müssen dem EU-weit geregelten Sicherheits-System entsprechen, um dem Verbraucher einwandfreie Produkte anbieten zu können. Lebensmittelsicherheit können Hersteller und Verarbeiter von Nahrungsmitteln durch die Umsetzung des etablierten HACCP-Konzept gewährleisten. Dadurch werden potenzielle Gefahren analysiert, ausgeschlossen und regelmäßig kontrolliert.

Neben dem HACCP-Konzept müssen Lebensmittelunternehmen und Hersteller klare rechtliche Vorschriften für das Mindesthaltbarkeitsdatum beachten (siehe § 7 LMKV), die vorab für die Wahl der geeigneten thermischen Behandlung im Autoklaven wichtig sind.

Im Gegensatz zu einem Schnellkochautomat lassen sich Temperaturen während des gesamten Sterilisationsprozesses mit einem Autoklav bestehend aus Aufheiz-, Halte- und Abkühlphase konstant durch Programme steuern, sodass eine gleichbleibende Qualität der Nahrungsmittel gewährleistet wird.

Welche Sterilisationsverfahren werden bei Lebensmitteln eingesetzt?

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen chemischer und physikalischer Sterilisation. Die chemische Sterilisation mit der Nass- und der Trockenantiseptik wird eher bei thermolabilen, also weniger hitzebeständigen Produkten – wie in der Getränketechnik – verwendet. Hingegen sorgen physikalische Verfahren für eine längere Haltbarkeit bei hitzebeständigen Nahrungsmitteln. Dabei ist die thermische Sterilisation die verbreitetste Form der Haltbarmachung von Lebensmitteln.

Neben der thermischen Sterilisation existieren weitere physikalische Sterilisationsverfahren, wie die Sterilfiltration, Dampfsterilisation und Strahlung mit UV- oder Gamma-Strahlen. Filtration und Bestrahlung finden eher im medizinischen Bereich Anwendung und besitzen kaum Relevanz im Lebensmittelbereich.

Thermische Sterilisation

Beim thermischen Sterilisationsverfahren werden durch Erhitzen Produkte in Verpackungen keimfrei gemacht. Der Prozess der Entkeimen hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab: Temperaturwahl, Zeit, Art der Mikroorganismen, Ausgangskeimzahl, Sporenbildung und das zu sterilisierende Produkt.

Im Zusammenhang zwischen thermischer Behandlung und pH-Wert gilt: je saurer das Produkt, desto weniger Zeit und niedrigere Temperaturen müssen zur Abtötung der Mikroorganismen aufgewandt werden. Es bestehen beispielsweise Unterschiede zwischen einer säuerlich Suppe, wie der Soljanka, die einen niedrigeren pH-Wert als beispielsweise eine Bohnensuppe aufweist. Zudem spielt die Konsistenz der Suppe eine Rolle. Beinhaltet die Suppe größere Wurst- oder Gemüsestücke, dauert der Sterilisationsvorgang länger als bei einer nicht-stückigen Suppe. 

Charakteristische Kennzahlen der Sterilisation

Charakteristische Kennzahlen, um die Effektivität der thermischen Sterilisation festzustellen, sind zum einen der F-Wert, der C-Wert, der D-Wert und der z-Wert.

F-Wert

Der F-Wert fasst die Summe aller letalen (keimtötenden) Effekte während des Sterilisierprozesses zusammen. Für den F-Wert spielen die Dauer, die Temperatur und die Ausgangskeimzahl eine Rolle. Angegeben wird der F-Wert in Minuten mit einer Referenztemperatur von 121°C. Das bedeutet, dass ein F-Wert von 1 mit einem z-Wert von 10 den gleichen Entkeimungseffekt wie eine Erhitzung von 1 Minute bei 121°C hat. 

C-Wert

Der Kochwert (C-Wert) ist ein Maß für den Garprozess. Dabei muss man eine Temperatur wählen, die zum einen Keime sicher inaktiviert, und zum anderen Produkt gleichzeitig gar, weder zu weich noch zu hart, kocht. 

D-Wert

Die Dezimalreduktionszeit gibt die Zeit in Minuten an, die dazu nötig ist, die Keimzahl um eine Zehnerpotenz, also um 90% zu reduzieren. Der D-Wert ist immer abhängig von der Temperatur. Zum Vergleich der Widerstandsfähigkeit von Keimen wird eine Referenztemperatur festgelegt. Diese beträgt 121,1 °C.

z-Wert

Bei welcher Temperaturerhöhung findet in einer definierten Zeit eine Abnahme der Keimzahl um das Zehnfache (eine Zehnerpotenz) statt. Grundsätzlich nimmt mit höherer Temperatur die Absterberate zu.

Welche Lebensmittel kann man sterilisieren?

Sterilisiert werden Lebensmittel, die einen pH-Wert über 4,5 aufweisen. Bei schwach sauren bis basischen Produkten können sich viele Keime ungehindert vermehren. Das treibt den Verderbungsprozess voran. Neben Wurstwaren und Fisch zählen Backwaren, Gemüse, Saucen, Suppen oder auch Nassfutter für den Hund oder die Katze zu den Produkten, die zum Konservieren sterilisiert werden können.

Was passiert beim Sterilisieren mit den Lebensmitteln?

Beim Sterilisieren werden alle Mikroorganismen – Bakterien und Pilze sowie Viren und Prionen (krankheitserregende Proteine), Plasmide oder jegliche DNA-Fragmente – abgetötet bzw. zerstört. Gemüse, Obst, und Fleisch bleiben dadurch länger haltbar.

1. Beispiel: Gemüse sterilisieren

Bei der Verarbeitung von Gemüse, wie Maiskolben, werden diese zunächst vorgekocht, bevor sie verpackt werden. Erst allerdings durch die Sterilisation erhält der Maiskolben seine lange Haltbarkeit. In einer verschweißten Folie wird das Gemüse im Autoklaven erhitzt. Neben der Folienverpackung besteht die Möglichkeit, Gemüse in Konserven, Menüschalen, Tiefziehverpackungen oder Gläsern zu autoklavieren.

2. Beispiel: Fleisch sterilisieren

Ob Würstchen in der Folie, die Leberwurst im Glas oder Fleischsuppen in der Dose – nahezu jedes Fleisch lässt sich durch die Sterilisation haltbar machen. Geschmack, Farbe und Konsistenz können – müssen jedoch nicht zwangsläufig – durch das Sterilisieren beeinträchtigt werden. Die Wahl eines geeigneten Sterilisationsprogramms in modernen Autoklaven schafft dabei optimale Bedingungen.

3. Beispiel: Backwaren sterilisieren

Die Saftigkeit des Brots und dessen Geschmack bleibt durch moderne Sterilisationsprotokolle weitestgehend erhalten. Das Brot lässt sich sowohl in einem Beutel als auch in einer Dose sterilisieren. Das Dosenbrot eignet sich hervorragend für Camper, da es nicht so schnell schimmlig wird, sich gut transportieren lässt und eine lange Haltbarkeit bietet. Gängiges Dosenbrot ist das Pumpernickel, aber auch Roggenvollkornbrot, Pizzabrot oder fluffiges Weißbrot können in der Dose sterilisiert werden.  

Wie funktioniert das Sterilisieren von Nahrungsmitteln mit einem Autoklav?

Für die thermische Sterilisation mit einem Autoklaven werden die Lebensmittelprodukte mit der Verpackung in einen luftdicht abgeschlossenen Kessel gestellt. Als Medium für die Wärmeübertragung dient Wasser, was aufgrund seiner molekularen Eigenschaften als guter Wärmeüberträger gilt. Bei über 100°C entsteht Wasserdampf. Der Autoklav sorgt allerdings durch seine luftdichte Verschließung und dem daraus resultierenden Druck dafür, dass das Wasser flüssig bleibt. Die hohen Temperaturen sowie der hohe Druck sorgen dafür, dass die Mikroorganismen abgetötet werden.

Drei verschiedene Sterilisationsverfahren mit einem Autoklaven sind für den Lebensmittelbereich interessant: Die Sterilisation mit einem Vollwasserautoklaven, das Berieselungsverfahren und die Dampfsterilisation.

Sterilisation mit einem Vollwasserautoklav

Bei der Vollwassersterilisation mit einem Großautoklav wird vorgeheiztes Wasser von einem separaten Kessel in den Autoklav eingeleitet. Die Lebensmittel werden im Großautoklav schock-erhitzt. Bakterien, Pilze, Sporen sowie Viren werden dadurch abgetötet.

Die schonende Sterilisation: das Berieselungsverfahren

Durch das spezielle Berieselungsverfahren werden die Lebensmittel schonend sterilisiert, indem die Temperatur allmählich erhöht wird und die Lebensmittel nicht schock-erhitzt werden. Dadurch bleiben mehr wertvolle Nährstoffe erhalten und die Lebensmittel werden haltbar gemacht.

Dampfsterilisation

Fertige Gerichte in der Folie können mit heißem Dampf bei ca. 121 Grad Celsius sterilisiert werden. Heißer Dampf wird – bis die Temperatur von 121°C erreicht ist – in den Autoklaven eingeleitet. Bakterien, Schimmel- und Hefepilze und Sporen werden durch die heißen Luft inaktiviert.

Sterilisation mit einem Vollwasserautoklav, als auch das Berieselungsverfahren sind die gebräuchlicheren Verfahren zur Haltbarmachung von Lebensmittel in verschiedenen Verpackungen.