E24 Dehydrierung Backen und Braten

Thema

Durch Dehydrierung wird Lebensmitteln Wasser entzogen, um deren Aromen zu konzentrieren, die Textur zu verändern und die Haltbarkeit zu verlängern. Dieser Prozess findet in der Küche statt, beispielsweise im Backofen beim Trocknen von Kartoffeln, sonnengetrockneten Tomaten oder Baiser, sowie beim Frittieren, wodurch eine knusprige Kruste oder Pommes Frites entstehen. Der höhere Wasserverlust durch Dehydrierung führt zu intensiveren Aromen und somit zu einer längeren Haltbarkeit.

Die Dehydrierung dieses Lebensmittels verläuft anfänglich mit konstanter Rate, während der die Oberfläche mit Wasser gesättigt bleibt. Die Verdunstungsrate dieses Wassers wird durch die Wärmekonvektion (nach einem anderen Modell dieses Systems) und die Diffusion des Wasserdampfs in die Umgebungsluft begrenzt. In dieser anfänglichen Phase konstanter Rate verhält sich die Dehydrierung wie freie Verdunstung, und die Temperatur der Lebensmitteloberfläche bleibt nahe am Siedepunkt. Die Tatsache, dass die Wärmekonvektion um das Lebensmittel in dieser Anfangsphase intensiver ist, führt zu einer höheren Wasserverdunstungsrate, obwohl die Oberflächentemperatur des Lebensmittels noch nicht vom Siedepunkt abweicht.

Sobald die Oberfläche des Lebensmittels vollständig getrocknet ist, beginnt eine zweite, abnehmende Phase. In dieser Phase wandert die Verdunstungsfront von der Oberfläche zurück ins Innere des Lebensmittels. Folglich sinkt die Verdunstungsrate des Wassers proportional zum verbleibenden Restfeuchtegehalt im Lebensmittel. Diese zweite, abnehmende Phase, und nicht die erste Phase mit konstanter Verdunstungsrate, bestimmt die endgültige Textur des Lebensmittels. Das weitere Eindringen der Verdunstungsfront ins Innere des Lebensmittels führt zu einem geringeren Restfeuchtegehalt und folglich zu einer geringeren Verdunstungsrate.

Die Wasseraktivität im Lebensmittel beeinflusst sowohl die Trocknungsrate als auch die mikrobiologische Stabilität. Sinkt die Wasseraktivität unter einen bestimmten Schwellenwert, wird das Bakterienwachstum gehemmt. Das GAB-Modell stellt über eine für jedes Lebensmittel charakteristische Sorptionsisotherme einen Zusammenhang zwischen dieser Wasseraktivität und dem Feuchtigkeitsgehalt her. Eine geringere Wasseraktivität im Lebensmittel führt zu einer stärkeren Hemmung des Bakterienwachstums und somit zu einer höheren mikrobiologischen Stabilität.

Daher beschreibt dieses Modell mit seinen zwei Dehydrationsphasen und der beteiligten Wasseraktivität auch den speziellen Fall des Frittierens. Beim Frittieren übt das heiße Öl einen sehr hohen Wärmestrom auf das Lebensmittel aus und verdampft dessen Oberflächenwasser nahezu augenblicklich. Dadurch entsteht eine Dampfschicht, die das heiße Öl verdrängt und dessen Eindringen in das Innere des Lebensmittels verhindert. Während diese äußere Schicht trocknet, bildet sich eine knusprige Kruste mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt und hoher Temperatur. Das Exponentialmodell, das diese zweite, abnehmende Phase beschreibt, ermöglicht es, die Zeit abzuschätzen, die benötigt wird, um einen Zielfeuchtigkeitsgehalt zu erreichen. Die Konstante dieses Exponentialmodells, die mit der Temperatur des heißen Öls bzw. der Luft im Ofen und der Geschwindigkeit der Luft- bzw. Ölströmung um das Lebensmittel herum zunimmt, bestimmt, wie schnell die Dehydration während dieser zweiten, abnehmenden Phase fortschreitet.

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