Fruchtsäfte, Marmeladen, einige Obstsorten, Meeresfrüchte oder Avocadocremes reagieren sehr empfindlich auf Wärme. Unter Hitzeeinwirkung kommt es zu Veränderungen bei der Farbgebung und den natürlichen Aromen. Oft gehen auch Vitamine, wesentliche Aminosäuren und ungesättigte Fettsäuren verloren. Unter bestimmten Bedingungen können sich sogar gesundheitlich bedenkliche Stoffe bilden. Deshalb ist eine thermische Behandlung dieser Lebensmittel nicht zu empfehlen. Als eine der vielversprechendsten Alternativen zur Wärmebehandlung gilt die Hochdruckbehandlung (High Pressure Processing, HPP). Sie ist in der Lage, Mikroorganismen wie Salmonellen oder Listerien auch bei niedrigen Temperaturen abzutöten und Enzyme zu inaktivieren, während wertgebende niedermolekulare Verbindungen wie Vitamine, Farb- und Aromastoffe weitgehend unbeeinflusst bleiben. Damit sorgt die Hochdruckbehandlung für eine deutlich längere Haltbarkeit, ohne dass der natürliche Geschmack des Lebensmittels oder Vitamine verloren gehen. Selbst bei vielen empfindlichen Produkten bleibt die Textur nach der Hochdruckbehandlung weitgehend unverändert. Außerdem greifen die hohen Drücke sehr kleine Moleküle, aus denen beispielsweise die Aromen eines Lebensmittels bestehen, kaum an, sodass der ursprüngliche Nahrungswert und der Geschmack der Produkte vollständig erhalten bleiben. In den meisten Fällen werden insgesamt auch weniger Konservierungsstoffe benötigt.
Druck und Lebensmittelart sind entscheidend
Die Rate, mit der Keime und Mikroorganismen durch die Hochdruckbehandlung inaktiviert werden, variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren. Dazu gehören zum Beispiel der höchste angewandte Druck, die Druckhaltezeit, die Temperatur des Wassers im Hochdruckbehälter, die Art des Lebensmittels sowie die Art und Menge der jeweiligen Keime und Mikroorganismen. Keinen Einfluss haben dagegen Größe und Form des Produkts. Durchgeführt wird die Hochdruckbehandlung in der Regel, nachdem die Lebensmittel verpackt worden sind. Allerdings konnte man bis vor wenigen Jahren HPP-Anlagen nicht in automatisierte Verpackungslinien integrieren. Der Grund dafür war, dass die meisten zylindrisch geformten Beladekörbe auf der Oberseite nur eine schmale Öffnung haben, in die Greifroboter nicht effektiv genug hineingreifen können. Daher wurde der HPP-Prozess meist losgelöst vom Verpackungsprozess, also offline, durchgeführt. Ein weiteres Problem bei der Hochdruckbehandlung bestand bislang darin, dass die Verpackungsmaterialien, die zur Herstellung von MAP-Verpackungen eingesetzt wurden, im Zuge der Hochdruckbehandlung beschädigt wurden. Knickbrüche, Delaminationen oder Verformungen reduzieren die Barrierefunktion des Verpackungsmaterials, was die Haltbarkeit des verpackten Lebensmittels beeinträchtigt. Zudem können Folienpartikel in das Produkt gelangen.
Beladungsmuster optimiert Füllmenge
Die Beladekörbe von Multivac hingegen klappen automatisch in zwei Hälften auf und schließen sich nach der Beladung auch wieder automatisiert. Dadurch sind sie für Handhabungsautomaten gut zugänglich und für die Automatisierung dieser Prozessschritte geeignet. Um die Belademenge der Druckkammer zu optimieren, werden zudem packungsspezifische Beladungsmuster definiert, die in der Steuerung der Verpackungslinie hinterlegt und jederzeit abgerufen werden können. Durch dieses optimierte Beladungsmuster kann das freie Volumen der Behälter minimiert werden. So werden die Zykluszeit und die Prozesskosten reduziert, da nur das minimal notwendige Volumen mit dem Druckmedium Wasser befüllt werden muss. Durch die automatische Be- und Entladung der HPP-Anlage werden ein kontinuierlicher Produktfluss und ein maximaler Durchsatz erreicht. Die Prozesskosten je Packung lassen sich so deutlich senken. Eine automatisierte Qualitätsinspektion und die Kennzeichnung der Packungen optimieren dabei die Produktsicherheit. Bei der Integration der HPP-Anlagen in seine automatisierten Verpackungslinien stimmte Multivac die Produktionsleistung der Verpackungsmaschinen mit der Leistung der HPP-Anlagen ab. Die Anlagen gibt es in unterschiedlichen Skalierungen: Neben Einkammeranlagen mit Volumina von 55, 160 und 350l gibt es eine Tandemanlage mit einem Fassungsvermögen von 700l (zwei Mal 350l). Abhängig von Produkt und Füllgrad der Kammern erreicht die Tandemanlage einen Ausstoß von bis zu 4t Packgut pro Stunde.Auch für die nachgelagerte Etikettierung und Qualitätsinspektion der Packungen gibt es eine Lösung. Die Papieretiketten halten der Hochdruckbehandlung oft nicht stand, weil Wasser als Druckmedium eingesetzt wird. Daher durchlaufen die Packungen zunächst den integrierten Trockentunnel. Durch die Integration der einzelnen Linienkomponenten kann der vollständige Verpackungs- und HPP-Prozess bis zur Palettierung der Endverpackungen dargestellt werden. Für die HPP-Anlagen erfüllen Multivac und der Partner Uhde High Pressure Technologies die höchsten Sicherheitsstandards und die ASME/ISO-Zertifizierungen für Hochdruckbehandlungssysteme. Was die Beschädigung der Verpackungsmaterialien angeht, so haben Tests gezeigt, dass Materialschäden vor allem dann auftreten, wenn Verpackung oder HPP-Prozessführung unzulänglich sind. Unter bestimmten Umständen werden Polymere nicht oder nur wenig beschädigt, was sich leicht mit dem Zusammendrücken eines Luftballons veranschaulichen lässt: Wird er von zwei Händen gepresst, verformt er sich solange, bis er platzt. Anders ist die Situation, wenn viele Hände ihn zusammendrücken, der Druck also von allen Seiten gleichmäßig aufgebaut wird. In diesem Fall platzt er nicht, sondern erlangt später wieder seine ursprüngliche Form. Multivac unterstützt seine Kunden bei der Definition von geeigneten Verpackungskonzepten, die gewährleisten, dass die Verpackung dem Prozess der Hochdruckbehandlung standhält.
Pausen fürs Polymer
Über ein Kontrollsystem wird der HPP-Prozess exakt gesteuert. Mit Hilfe einer schonenden, kontrollierten Druckentspannung und so genannter Verhaltemomente werden kurze Ruhepausen erzeugt, in denen sich das Polymer regenerieren kann, während in der Hochdruckkammer der Druck abgebaut wird. So behält das Verpackungsmaterial auch nach der Hochdruckbehandlung seine Funktionalität. Zudem müssen die Packungsformen auf die Behandlung mit Hochdruck ausgelegt werden. Gerade bei Verpackungen unter Schutzgasatmosphäre werden HPP-spezifische Packungskonzepte benötigt. Durch den Verzicht auf Formelemente zur Stabilisierung der Verpackung wie zum Beispiel Stege kann die mechanische Beeinträchtigung der verpackten Lebensmittel vermieden werden.
