Lachs vor dem Räuchern EBSmoke

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Räuchern und Kochen von Lebensmitteln ist ein nötiger Bestandteil der Verarbeitung. Warum, wie geht das am besten und welche Berechnungen liegen dem zu Grunde? Hier erklären wir, was C- und F-Wert bedeuten, wie sich das Kochen über die Jahre verändert hat und wie wir es weiterentwickeln.

Warum werden Fleisch- und Wurstwaren gekocht?

Fleisch- und Wurstwaren werden in erster Linie gekocht, damit sie länger haltbar sind. Kleine Mengen können in Kochkesseln, also heissem Wasser behandelt werden. Für grosse Mengen sind meistens Kochkammern mit Sattdampf im Einsatz. Eigens dafür hergestellte Wagen werden mit den Produkten gefüllt und in die Kochkammer geschoben. Die Türe wird geschlossen und ein Programm gestartet.

Die Qualität der Produkte kann aber auf verschiedene Weise beeinträchtigt werden. Beim Kochkessel kann ein Produkt zu heiss werden oder die Produkte sind zu lange drin, weil das Kontaktthermometer nicht zuverlässig funktioniert. Das kann ebenfalls bei befahrbaren Kochkammern passieren – dort sind die Auswirkungen aber grösser, weil mehr Produkte behandelt werden.

Mit den Jahrzehnten verbesserten sich Steuerungen mit zuverlässigen Uhren und besseren Temperaturregeln. In jüngerer Zeit wird vermehrt auf eine genaue Kontrolle der Kerntemperatur geachtet. Unnötiges Kochen führt zu hohen Gewichtsverlusten und eine perfekte Kerntemperatur verbessert die Haltbarkeit wesentlich. Deshalb wird mit Kerntemperaturregeln versucht, die kürzeste Kochzeit mit der kleinsten vorgeschriebenen Kerntemperatur zu erreichen. Das bringt eine optimale Haltbarkeit.

Wie der Kochprozess über die Haltbarkeit entscheidet

Bei der Herstellung von Konserven wird mit dem Einsatz von hohen Temperaturen die Anzahl der für den Verderb der Ware verantwortlichen Mikroorganismen reduziert.

Wegen dieser Methode der Haltbarmachung weiss man auch, dass nicht nur die Höhe der Temperatur wichtig ist. Viel wesentlicher ist es, wie lange eine Temperatur auf das Produkt einwirkt. Die Effizienz dieser beiden Einflüsse, die Höhe der Temperatur und die Einwirkungszeit, werden im sogenannten F-Wert ausgedrückt.

Bei der Sterilisation von Konserven ist die Wichtigkeit dieses Wertes erkannt worden. Aus modernen Produktionsmethoden ist der F-Wert nicht wegzudenken. Für den normalen Kochprozess, der unter 95 Grad Celsius stattfindet, gilt das Gleiche. Nur handelt es sich hierbei um eine Pasteurisation: Die Mikroorganismen, die es abzutöten gilt, sind keine Sporen, sondern D-Streptokokken. Das sind die Resistentesten in diesem Temperaturbereich.

Forschungsarbeiten, dieses Gebiet der Pasteurisation betreffend, machen es möglich, auch hier den entsprechend richtigen F-Wert einzusetzen und aufgrund von Erfahrungswerten eine entsprechend lange Kochzeit durchzuführen.

Der F-Wert...

… setzt sich aus einem Verhältnis von zwei Zahlen zusammen: Einerseits die Höhe der Temperatur in der Kammer. Andererseits die Einwirkungsdauer (Zeit) auf das Produkt ebendieser Temperatur.

(F = D (\log N_0 – \log N))

Was passiert beim F-Wert?

Die den Berechnungen zugrundeliegenden Mikroorganismen, im speziellen die D-Streptokokken werden ab einer Temperatur von 55 Grad Celsius abgetötet. Das heisst, jeweils ab einer Temperatur über 55 Grad wird die Gesamtzahl der Keime reduziert. Je nach erzielter Höhe dieser Temperatur wird pro Zeiteinheit von einer Minute ein entsprechender F-Wert erzielt. Wichtig für den F-Wert der Pasteurisation sind folgende Werte:

Anfangsmesswert55 Grad Celsius
Bezugstemperatur70 Grad Celsius
Wert1 (Wert für die Zeit-Temperatur-Abhängigkeit der Keimabtötung)

Mit dieser Grundlagen und der zur Errechnung allgemein bekannten Formeln (F = D (\log N_0 – \log N)) ergeben sich nachfolgend aufgelistete F-Werte, die zur Festlegung des Gesamtwertes herangezogen werden.

Grad CelsiusF-WertGrad CelsiusF-Wert
550,032763,981
560,040775,012
570,050786,310
580,063797,943
590,0798010,000
600,1008112,589
610,1298215,849
620,1588319,953
630,2008425,119
640,2518531,623
650,3168639,811
660,3988750,119
670,5018863,096
680,6318979,433
690,79490100,000
701,00091125,893
711,59092158,489
721,58593199,526
731,99594251,189
742,51295316,228
753,163

Wir stellen also fest, dass sich bei jeder Temperaturerhöhung um 10 Grad Celsius auch der dazugehörende F-Wert um das Zehnfache erhöht. Ebenso zeigt sich der Zusammenhang zwischen Temperatur und Zeit. Wenn zum Beispiel ein Produkt während fünf Minuten eine Temperatur von 63 Grad Celsius hätte, gäbe das einen F-Wert von 1,000. Eine Temperatur von 70 Grad Celsius braucht für den gleichen F-Wert nur eine Minute.

Welcher End-F-Wert soll durch den Kochprozess erreicht werden?

Eine Empfehlung über den zu erreichenden F-Wert sagt aus, dass dieser bei 40 liegen soll.
Dieser Empfehlung liegen folgende Werte zugrunde:

Anfangskeimzahl vor der Kochung:10E7 Gesamtkeime pro Gramm

Endkeimzahl nach der Kochung:10E-3 Gesamtkeime pro Gramm

Diese Reduktion der Keimzahl bedeutet in der Praxis, dass von 100 Produkten 99 keimfrei sind und dass das eine Stück noch einen Keim hat.

Wie wird der F-Wert berechnet

Zwei Methoden erlauben es, einen End-F-Wert zu erhalten. Die erste Möglichkeit bedingt, dass die Kerntemperatur als Kurve mittels einem Temperaturschreiber erfasst wird. Diese Kurve wird im Bereich über 55 Grad Celsius in Minutenabstände unterteilt. Dabei ist der ganze Temperaturverlauf, der über 55 Grad liegt, massgebend. Also auch die Zeit, bis die 55 Grad beim Abkühlen wieder unterschritten werden. Jeder Zeitabschnitt wird nun dem Temperaturwert entsprechende F-Wert zugeordnet und laufend addiert. Die Addition ergibt den End-F-Wert. Nach dieser Methode wird nur verfahren, wenn man einen Kochprozess in seinem Ablauf überprüfen will.

Eine zweite Möglichkeit ergibt sich mit dem Einsatz von Mikroprozessoren. Diese Geräte registrieren über einen Kerntemperaturfühler während dem Kochprozess die Temperaturkurve und errechnen selbständig den erreichten F-Wert. Zudem ist es mit diesen Steuerungen auch möglich, einen End-F-Wert anzusteuern und den Kochprozess aufgrund dieses Kriteriums abzubrechen. Diese Art der F-Wert Kochung ist mit unseren Steuerungen standard.

Warum nach F-Wert und nicht nach Kerntemperatur?

Nachdem die Kochung nach der Kerntemperatur schon bekannt ist und es viel komplizierter erscheint, den F-Wert zu erfassen, ist diese Frage verständlich.

Das Festlegen eines bestimmten Kerntemperatur-End-Wertes, wie man dies heute vielerorts macht, ist unseres Erachtens nicht durchgehend sinnvoll. Aufgrund der vielfältigen Produktepalette, der unterschiedlichen Kaliber, der verschiedenen Produkteabmessungen, den variierenden Produktgewichten und nicht zuletzt der unterschiedlichen Wärmeleitwerten bringen gleiche Kerntemperaturen unterschiedliche Ergebnisse in Bezug auf Haltbarkeit und der Abtötung der Mikroorganismen.

Mit den Erfahrungen in der Konservenherstellung liegt es auf der Hand, dass der F-Wert der entscheidende Faktor ist. Das Problem: Eigentlich müssten für jedes Kaliber, für jede Abmessung, für jedes Gewicht usw. andere End-Kerntemperaturwerte angewendet werden, um die gleichen F-Werte zu erzielen. Das ist selbst mit den heutigen Steuerungen nahezu unmöglich.

Der C-Wert...

… bezeichnet die Oberflächen-Kochschädigung eines Produkts. Ist die Temperatur an der Oberfläche eines Produkts höher als die Kerntemperatur, wirkt sich dies schlecht auf die natürliche Qualität wie Geleeabsatz oder dem Vitaminabbau aus. Dieser C-Wert wird Aufgrund einer Temperaturkurve gerechnet.

Warum spricht man beim Kochprozess immer mehr von Kochschädigung?

Der Anstieg der Kerntemperatur ist im Vergleich zur Raumtemperatur viel langsamer. Dies erklärt sich durch die unterschiedlichen Wärmeleitwerten der Raumluft und des Produkts. Es ist also eher suboptimal, einen Kochprozess mit einem einzigen Temperaturwert für die Raumtemperatur zu fahren, wenn die Kerntemperatur einen sehr langsamen Anstieg verzeichnet.

Anders ausgedrückt: Es bringt Nachteile mit sich, wenn bei einer Anfangskerntemperatur von 12 Grad Celsius eine Umgebungstemperatur von 75 Grad gefahren wird, wenn damit kein drastisch schnellerer Anstieg der Kerntemperatur erreicht wird, als mit eindeutig geringeren Werten. Einerseits ist das energietechnisch ineffizient, ebenso problematisch kann der schädliche Einfluss der hohen Umgebungstemperaturen auf das Kochgut sein. Diese Einflüsse wirken sich unter anderem auf die natürliche Qualität, wie Geleeabsatz oder dem Vitaminabbau aus. Diese, unter dem Begriff „Kochschädigung“ zusammengefassten Auswirkungen, werden in einem dafür eigens geschaffenen Vergleichswert, dem C-Wert, ausgedrückt.

Dieser C-Wert wird ebenfalls Aufgrund einer Temperaturkurve gerechnet. Dazu wird diejenige der Raumtemperatur verwendet. Die Berechnung erfolgt analog dem F-Wert, ebenfalls ab und bis 55 Grad Celsius, jedoch mit anderen Einzelwerten, wie aus der nachstehenden Tabelle hervorgeht.

Je nach erzielter Höhe dieser Temperatur wird pro Zeiteinheit von einer Minute ein entsprechender C-Wert erzielt. Dem C-Wert für die Kochschädigung sind folgende Werte zugrunde-gelegt:

Anfangsmesswert55 Grad Celsius
Bezugstemperatur100 Grad Celsius
Wert38 (Wert für die Zeit-Temperatur-Abhängigkeit der Garung)

Grad CelsiusC-WertGrad CelsiusC-Wert
550,065810,316
560,070820,335
570,074830,357
580,078840,379
590,083850,403
600,089860,428
610,094870,455
620,100880,483
630,106890,513
640,113900,546
650,120910,580
660,127920,616
670,135930,654
680,144940,695
690,153950,739
700,162960,785
710,173970,834
720,183980,886
730,195990,941
740,2071001,000
750,220
760,234
770,248
780,264
790,280
800,298

Die C-Werte, anders als die F-Werte, erhöhen sich nur alle 38 Grad um das Zehnfache.

Ebenso geht aus der Tabelle hervor, dass es in Bezug auf Kochschädigung nicht ideal ist, mit unnötig hohen Temperaturen zu arbeiten. Wenn wir als Beispiel annehmen, dass ein Produkt auf 65 Grad Celsius gebracht werden soll und dies in 10 Stunden erreicht wird, ob wir mit 78 Grad oder 70 Grad Raumtemperatur arbeiten, ergeben sich vergleichsweise folgende zwei C-Werte:

Bei 10 Std. mit 70 Grad Celsius = 600 x 0,162 = C 97,2

Bei 10 Std. mit 78 Grad Celsius = 600 x 0,264 = C 158,4

Welcher End-C-Wert ist der beste?

Der optimale C-Wert ist nicht wie der F-Wert direkt zu beziffern. Vielmehr soll der Kochprozess so gestaltet werden, dass der C-Wert möglichst tief ist. Aufgrund der verschiedenen Überlegungen kann festgehalten werden, dass ein Kochprozess folgende Kriterien erfüllt:

Erreichen eines idealen End-F-Wertes
Energietechnisch muss die Raumtemperatur laufend auf die absolut minimal notwendige Höhe angepasst werden.
Mit einem möglichst tiefen C-Wert Kochschädigungen vermeiden.

Warum optimiert kochen?

Optimiert kochen heisst, während der zur Verfügung stehenden Zeit, unter Einsatz von möglichst wenig Energie mit einer geringen Kammertemperatur einen möglichst kleinen C-Wert und einen optimalen F-Wert zu erreichen. Unter diesen Bedingungen vermeidet man einen unnötigen Gewichtsverlust, eine unnötige Oberflächenschädigung, einen unnötigen Eiweissaustritt und erreicht eine bakteriologisch einwandfreie Kochung.

Wie es anfing...

Ein erster Schritt und damit ein wesentlicher Anfang ist der, dass Kochprozesse entweder mit einem Registriergerät überwacht oder direkt über eine entsprechend ausgerüstete Computersteuerung. Steht ein Registriergerät zur Verfügung, ist man in der Lage, die Temperaturkurven für die Kerntemperatur und die Raumtemperatur festzuhalten und damit Rückschlüsse auf die aktuell erzielten F-, und C-Werte ziehen zu können. Das Stufenkochprogramm bringt schon einige gute Erfolge in Bezug auf die C-Werte.

Stufenkochprozess Grafik klassisch alte Art zum Kochen

Delta-Kochen

Das ist die Weiterentwicklung vom Stufenkochprogramm. „Delta“ steht für Differenz und „T“ für Temperatur. Das bedeutet also, dass ein Kochprogramm mit einer Temperaturdifferenz durchgeführt wird. Welche Temperaturdifferenz wird aber gemeint? Man spricht jeweils von der Differenz zwischen der Kern- und der Behandlungstemperatur (Kammertemperatur). Über die Grösse der Differenz herrscht in Fachkreisen allerdings keine Einigkeit. Dies aus gutem Grund. Hier spielen nämlich wieder die bereits erwähnten Kriterien wie Produktabmessung, Kaliber und Wärmeleitwerte eine gewichtige Rolle. Die einen bevorzugen ein Delta-T von 15 Grad Celsius, andere von 20 Grad oder von 25 Grad. Deswegen ist ein Delta-Kochprogramm nur dann gut, wenn dieses Delta-T von Programm zu Programm anders, nämlich beliebig eingestellt werden kann.

Der Ablauf eines Delta-T-Kochprogramms erfolgt bei den meisten Varianten auf einfache Art:

• Eine Charge Schinken soll auf eine Kerntemperatur von 68 Grad Celsius gekocht werden. Zur Verfügung steht ein Kochprogramm mit einem Delta-T von 25 Grad Celsius. Als maximale obere Behandlungstemperatur wird 75 Grad Celsius gewählt. Die Anfangskerntemperatur beträgt 12 Grad Celsius.
• Nach dem Start dieses Programms wird die Steuerung die Behandlungstemperatur in der Anlage konstant 25 Grad über der gemessenen Kerntemperatur halten. Bei Beginn wird also eine Raumtemperatur von 37 Grad gefordert. Das Delta-T von 25 Grad wird ab dem Zeitpunkt, wo die Kerntemperatur plus 25 Grad mehr als 75 Grad ergeben nicht mehr eingehalten. Ab diesem Zeitpunkt gilt als maximale Behandlungstemperatur 75 Grad.
• Eine merkliche Verbesserung bringt diese Art Delta-Kochung in Bezug auf Kochschädigung und Energieaufwand verglichen mit normalen Standkochungen oder Stufenkochprogrammen.

Das Problem des Delta-T Kochens: Je nach Produkt, Produktabmessung, Kaliber und Wärmeleitwert dauert der Kochprozess unterschiedlich lang. Diese Zeitspanne ist mit diesen einfachen Programmen nicht bestimmbar. Ebenso ist natürlich auch der voraussichtlich erzielbare F-Wert nicht bekannt, da der Verlauf der Kerntemperatur unkontrolliert verläuft.

Delta-T Kochen normale Art zu kochen Produkt

Nach dem Delta-Kochen kommt das E&B Kochen

Hier kommt die Innovation von E&B Räuchertechnologien: Sie basiert auf dem Delta-T Kochens, denkt aber weiter. Um einen möglichst genauen Verlauf der Kerntemperaturkurve zu steuern, muss das Delta-Kochprogramm anders aufgebaut sein. Das Programm verlangt in der Programmierung drei Kriterien, mit denen der Rechner jederzeit in den Prozess eingreifen kann. Dazu wird je ein Anfangs- und ein Zielwert für die Behandlungs- und Kerntemperatur gefordert und zudem die Prozessdauer vorgegeben. Mittels dieser Daten wird der gewünschte Programmverlauf vom Computer errechnet. Aufgrund der Anfangswerte wird das Delta-T für das jeweilige Programm bestimmt, also immer genau so gross, wie der Anwender dies braucht. Die Zielwerte dienen zur Berechnung des geradlinigen Temperaturverlaufs für den Sollwert der Kerntemperatur und der parallel verlaufenden Raumtemperatur, welche lediglich als Maximalbegrenzung dient.

Wir nennen das Dynamisches Differenztemperatur Kochen.

Beim Ablauf dieses Programms gestaltet die Steuerung den Kochprozess so, dass der Istwert der Kerntemperatur möglichst auf dem errechneten Sollwert verläuft. Das bedeutet, dass immer nur dann die Heizung eingesetzt wird, wenn dies Aufgrund einer zu tiefen Kerntemperatur notwendig wird. Da der Kerntemperatur-Anstieg bekanntlich sehr langsam erfolgt, wird die Heizleistung in der Delta-Kochphase getaktet eingesetzt, um wirklich nur gerade soviel Energie zu verbrauchen, wie eben notwendig ist.

Da dieses Programm für den Verlauf der Kerntemperatur eine gerade Linie vom Start- zum Zielwert errechnet und auch steuert, kann beim Erstellen bereits ein zu erwartender F- Wert errechnet werden. Dies bringt dem Anwender eine sehr grosse Produktionssicherheit und Konstanz in der Qualität. Gegenüber Stufenkochen oder Delta-T-Kochen ist es möglich, einen tieferen Energieverbrauch zu haben und weniger Gewichtsverlust.

EB Kochen dynamisches Differenztemperaturkochen Grafik

Fazit

Abschliessend kann sicher festgehalten werden, dass der vermeintlich sehr einfache Kochprozess eine grosse Vielfalt an interessanten Aspekten in sich birgt. Ein Überdenken der eigenen Produktepalette lohnt sich auf jeden Fall, da praktisch in jedem Betrieb Optimierungsmöglichkeiten, die notabene die immer kleiner werdenden Margen verbessern, bestehen.