Vakuumverpacken von Frischfleisch

Das Verpacken unter Vakuum oder unter Schutzgas ist heute die gängigste Methode um Frischfleisch, Wurstwaren und Convenience-Produkte haltbar, hygienisch, portioniert und für den Verbraucher attraktiv zu verpacken. Seit über 50 Jahren gibt es die Vakuumverpackung. Mit ein Pionier der Vakuumverpackung ist die Firma Busch, die 1963 die erste Vakuumpumpe speziell für diese Anwendung entwickelt hat. Heute sind Busch R 5 Drehschieber-Vakuumpumpen weltweit in unzähligen Verpackungsmaschinen im Einsatz. Von den ersten Maschinen von 1963 ist das eigentliche Funktionsprinzip geblieben, ansonsten hat Busch seine Vakuumpumpen stets weiterentwickelt und neuen Marktbedürfnissen angepasst. Und noch etwas ist geblieben: Die Vakuumpumpe ist das Herz jeder Verpackungsmaschine. Die Qualität der Vakuumpumpe bestimmt zum Großteil die Qualität der Verpackungsmaschine und schlussendlich die Qualität der Verpackung.
Fig. 1: Vakuumpumpe der neuesten Generation von Busch: Die R 5 RD Drehschieber-Vakuumpumpe wurde speziell für die Anforderungen in bei der Vakuumverpackung entwickelt. Source: Busch Dienste GmbH
Fig. 1: Vakuumpumpe der neuesten Generation von Busch: Die R 5 RD Drehschieber-Vakuumpumpe wurde speziell für die Anforderungen in bei der Vakuumverpackung entwickelt. Source: Busch Dienste GmbH

Die richtige Wahl und optimale Auslegung der Vakuumpumpe (Fig. 1) entscheidet maßgeblich über die Qualität der Verpackung und somit über die Haltbarkeit des Verpackungsgutes sowie über dessen Qualitätserhaltung nach dem Verpacken. Außerdem hat die richtige Wahl der Vakuumpumpe Einfluss auf die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit der Verpackungsmaschine. Um bestmögliche Ergebnisse bei der Vakuumverpackung zu erzielen, ist es notwendig, den kompletten Prozess der Fleischverarbeitung zu betrachten. Nur so können alle Parameter aus der Prozesskette berücksichtigt werden, die Einfluss auf die physikalischen Vorgänge während des Verpackungsvorganges haben können.

Nach dem Schlachten laufen verschiedene biologische Prozesse im Fleisch ab. Zuerst wird das Fleisch zäh und trocken, was indirekt auf die Bildung von Milchsäure in den Muskelfasern zurückzuführen ist. Im weiteren Prozess lockern eiweißabbauende Enzyme das Fleischgewebe wieder auf. Dadurch kann das Fleisch wieder Feuchtigkeit aufnehmen und wird dadurch saftig und zart. Dauert dieser Prozess allerdings zu lange, wird zu viel Eiweiß abgebaut. Dadurch entsteht Ammoniak und das Fleisch wird ungenießbar. Fleischreifung und Verderb sind also Vorgänge, die ineinander übergehen. Durch die Vakuumverpackung wird dem Fleisch der Sauerstoff entzogen. Die Aktivität der sauerstoffbedürftigen Bakterien wird somit verringert und eine signifikante Haltbarkeitsverlängerung erreicht. Durch den Entzug des Sauerstoffes wird die Fleischreifung drastisch verlangsamt, bzw. die Fleischqualität über einen langen Zeitraum erhalten.

Physikalische Vorgänge während des Verpackungsvorganges
 


Fig. 2: Die drei Prozessschritte bei einer Kammer-Verpackungsmaschine: 1. Evakuieren, 2. Versiegeln, 3. Belüften. Source: Busch Dienste GmbH

Durch das Abpumpen der Luft aus der Kammer der Verpackungsmaschine (Fig. 2) wird der Druck gesenkt und der Sauerstoffgehalt reduziert. Gleichzeitig entsteht ein Druckgefälle vom Innern des Fleischstückes zu dessen Oberfläche. Dadurch können sich Gaseinschlüsse im Fleisch ausdehnen und austreten. Ist das Fleisch sehr feucht, kann das Wasser an dessen Oberfläche beim Unterschreiten des Dampfdruckes verdampfen und die Gasmenge nimmt rasch zu (Fig. 3). In der Verpackungskammer sinkt der Druck nun nur noch sehr langsam, weil die Vakuumpumpe den zusätzlich entstandenen Wasserdampf abpumpen muss.
 


Fig. 3: Aus der Wasserdampfdruckkurve ist die Abhängigkeit der Aggregatszustände von Temperatur und Druck ersichtlich. Source: Busch Dienste GmbH


Die verdampfbare Wassermenge an der Oberfläche des Fleisches und die Temperatur des Fleisches haben also einen wesentlichen Einfluss auf den erreichbaren Druck in der Kammer der Vakuummaschine. Durch das Belüften der Verpackungskammer wird der Beutel auf die Fleischoberfläche gepresst und die Restatmosphäre im Beutel verdichtet. Je nach Produktbeschaffenheit (Gaseinschlüsse und Wasseranteil) kann sich nach dem Verpackungsvorgang der Druck innerhalb des Verpackungsbeutels wieder erhöhen, weil Gas aus dem Fleisch austreten kann. Es hängt also von der Beschaffenheit des Fleisches ab, mit welchem Enddruck das beste Verpackungsergebnis erzielt wird.

Wasserdampfverträglichkeit
Ein wesentliches Merkmal einer Vakuumpumpe ist die Wasserdampfverträglichkeit. Diese muss auf den Einsatzfall abgestimmt sein. Folgende Parameter haben Einfluss auf die Wasserdampfverträglichkeit einer Vakuumpumpe:

  • der Druckbereich, in dem die Vakuumpumpe arbeitet
  • die herrschenden Umgebungs- und Produkttemperaturen
  • die Betriebsweise der Vakuummaschine
  • die Einbausituation der Vakuumpumpe in der Verpackungsmaschine
     

Druckbereich
Der Druckbereich hängt von der Leistungsstärke der Vakuumpumpe und der Verpackungsmaschine ab. Moderne Drehschieber-Vakuumpumpen von Busch (Fig. 4) erreichen Enddrücke von 0,1 hPa (mbar). Die Kammergröße und das Saugvermögen der Vakuumpumpen bestimmen die Auspumpzeit. Von beiden Kriterien wiederum ist abhängig, wie schnell der Tripelpunkt des Wassers erreicht, bzw. unterschritten wird. Der Tripelpunkt (auch Dreiphasenpunkt) ist der Punkt, an dem die drei Phasen Wasserdampf, flüssiges Wasser und Eis gleichzeitig vorkommen. Der Tripelpunkt liegt bei ca. 6 hPa (mbar).
 


Fig. 4: Industrielles Vakuumverpacken von Hackfleisch auf einer Tiefzieh-Verpackungsmaschine. Source: Busch Dienste GmbH

Temperaturen
Die Umgebungstemperatur ist mit maximal +12°C, die Produkttemperatur mit höchstens +7°C in der Fleischhygieneverordnung festgelegt. Diese Werte schwanken in der Praxis. Beide Temperaturen haben unmittelbaren Einfluss auf die Betriebstemperatur der Vakuumpumpe.

Einbau und BetriebsweiseDie Art des Einbaus der Vakuumpumpe (Einbauraum, Lüftung, etc.) und die Betriebsweise der Verpackungsmaschine (Taktbetrieb, Aussetzbetrieb) haben ebenfalls erheblichen Einfluss auf die Betriebstemperatur der Vakuumpumpe.

Als Faustregel kann gesagt werden: Je höher die Betriebstemperatur der Vakuumpumpe umso höher ist deren Wasserdampfverträglichkeit.


Optimale Verpackung
Um die bestmöglichen Verpackungsergebnisse erzielen zu können, müssen die Wechselwirkungen der einzelnen Einflussgrößen bei der Auslegung der Vakuumpumpe berücksichtigt werden. Eine gesamtheitliche Betrachtung der Fleischverarbeitung und die Zusammenarbeit des Vakuumpumpenherstellers, des Verpackungsmaschinenherstellers und des Betreibers sind die wichtigsten Voraussetzungen für das Erreichen bester Qualität.

Busch hat mit seiner großen, speziell für die Vakuumverpackung entwickelten, Produktpalette, und durch seine Jahrzehnte langer Erfahrung eine einzigartige Kompetenz aufgebaut. Mit weltweit 60 eigenen Firmen sind Busch Vakuumspezialisten auf dem ganzen Globus zur Stelle, wenn es darum geht, für die Vakuumverpackung die geeignete Vakuumlösung zu finden.  


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