n FØDEVARETEKNOLOGI Forskning i fødevareproduktionsteknologi: Fysiske principper bag kunsten at lave god mad i stor skala Tilberedningen af faste fødevarer ved koge-, stege- og bageprocesser er et centralt trin i størstedelen af al madlavning, både i lille og stor skala. En mekanistisk forståelse af de fysiske og kemiske processer, som følger af opvarmningen, er grundlaget for at kunne lave realistiske, prædiktive matematiske modeller af disse processer. Sådanne modeller kan lette meget af arbejdet ved opskalering til industriproduktion. Af Jens Adler-Nissen og Aberham Hailu Feyissa, Forskergruppen for Fødevareproduktionsteknologi, Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet Forskningen i fødevareproduktionsteknologi ved DTU har helt overordnet det formål at forstå og videreudvikle de videnskabelige principper, som ligger til grund for forarbejdning af fødevarer i industriel skala. Allerede denne brede formulering antyder, at skalering af processerne er et centralt emne. Fødevareindustrien, herunder catering-industrien, har brug for pålideligt og driftsøkonomisk forsvarligt at kunne opskalere forarbejdningen af nyudviklede produkter fra forsøgskøkkenskala til industri-skala og stadig opnå den ønskede kvalitet og sikkerhed. En gennemgående udfordring er her, at skaleringens effekt på produktkvalitet, produktsikkerhed og produktivitet kun i et vist omfang kan prædikeres gennem matematisk modellering, og der er derfor et betydeligt element af heuristik forbundet med opskaleringen og optimeringen af en ny produktionsproces i fødevareindustrien. Termiske processer er centrale i madlavning Ovenstående abstrakte formulering vil vi konkretisere med eksempler fra vores forskning i termisk processering af faste fødevarer. Det dækker i korthed over koge-, stege- og bageprocesser, som er centrale processer i størstedelen af al madlavning, hvad enten den foregår i husholdningen, i storkøkkener eller i industriel skala. I den klassiske udformning af disse processer transporteres varmen henover grænsefladen mellem omgivelserne og den faste fødevare og fordeles derefter gennem ledning til det indre af fødevaren. Varmeoverførslen kan her ske ved tre forskellige fysiske principper: Ved kontaktledning, som f.eks. stegning på pande, ved konvektion, som f.eks. kogning i vand eller stegning og bagning i en konvektionsovn og ved stråling, som når man griller kød. I senere tid er de klassiske varmeoverførselsprocesser blevet suppleret med forskellige volumetriske opvarmningsprincipper, hvor energien afsættes inde i fødevaren og her omdannes til varme, således at opvarmningen ikke begrænses af ledningen gennem produktet. Mikrobølgeopvarmning er et velkendt eksempel fra husholdningen, men også andre former for volumetrisk opvarmning af faste fødevarer er ved at vinde indpas i industrien. Her arbejder vi i den fødevareproduktionsteknologiske forskergruppe med ohmsk opvarmning af faste fødevarer, hvor opvarmningen sker ved at lade en vekselstrøm passere gennem produktet [1]. Den termiske processering medfører en lang række kemiske og fysisk-kemiske ændringer i fødevaren, hvor især denaturering af proteiner, forklistring af stivelse, blødgøring af plantecellevægge og bruningsreaktioner som Maillard-reaktioner og karamellisering, har afgørende betydning for et gastronomisk tilfredsstillende resultat. Det er velkendt for læsere af Dansk Kemi med de traditionsrige essays om køkkenkemi, og det vil i øvrigt være uoverkommeligt at henvise til faglitteraturen her. Opvarmningen af den faste fødevare inducerer også vigtige transportprocesser, hvor især transporten af vand i flydende form og/eller på dampform er central (i brødbagning er også transporten af CO2 vigtig). Tillige medfører opvarmningen en hel eller delvis inaktivering af tilstedeværende mikroorganismer, hvilket er ønskværdigt og i mange tilfælde også et hovedformål med termisk processering. Vores forskning i termisk processering af faste fødevarer sigter på en sammenfattende mekanistisk forståelse af den rent fysiske opvarmningsproces og dens kobling med vand- og gastransporten og de nævnte ledsagende kemiske og fysisk-kemiske ændringer. En dækkende mekanistisk forståelse er grundlaget for at kunne lave en troværdig prædiktiv modellering af processen med henblik på blandt andet at kunne foretage en pålidelig ekstrapolation fra lille til stor skala. En sådan model kan imidlertid ikke opstilles på teoretisk grundlag alene - der skal kontrollerede eksperimenter til for at bestemme forskellige parameterværdier i modellen og for i øvrigt at validere model- 22 dansk kemi, 98, nr. 9, 2017
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her