22 dansk kemi, 98, nr. 9, 2017 ■ 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, praediktive 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 videnska-belige principper, som ligger til grund for forarbejdning af fødevarer i industriel skala. Allerede denne brede formule-ring 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 forsøgskøkken-skala til industri-skala og stadig opnå den ønskede kvalitet og sikkerhed. En gennemgående udfordring er her, at skaleringens effekt på produktkvalitet, produktsikkerhed og produktivi-tet kun i et vist omfang kan praedikeres gennem matematisk modellering, og der er derfor et betydeligt element af heuristik forbundet med opskaleringen og optimeringen af en ny produk-tionsproces 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 daekker i korthed over koge-, stege-og bagepro-cesser, som er centrale processer i størstedelen af al madlav-ning, hvad enten den foregår i husholdningen, i storkøkkener eller i industriel skala. I den klassiske udformning af disse processer transporteres varmen henover graensefladen mel-lem 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 kontakt-ledning, som f.eks. stegning på pande, ved konvektion, som f.eks. kogning i vand eller stegning og bagning i en konvekti-onsovn og ved stråling, som når man griller kød. I senere tid er de klassiske varmeoverførselsprocesser blevet suppleret med forskellige volumetriske opvarmningsprincipper, hvor energien afsaettes inde i fødevaren og her omdannes til varme, således at opvarmningen ikke begraenses af ledningen gennem produktet. Mikrobølgeopvarmning er et velkendt eksempel fra hushold-ningen, 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 raekke kemiske og fysisk-kemiske aendringer i fødevaren, hvor isaer denature-ring af proteiner, forklistring af stivelse, blødgøring af plante-cellevaegge og bruningsreaktioner som Maillard-reaktioner og karamellisering, har afgørende betydning for et gastronomisk tilfredsstillende resultat. Det er velkendt for laesere af Dansk Kemi med de traditionsrige essays om køkkenkemi, og det vil i øvrigt vaere uoverkommeligt at henvise til faglitteraturen her. Opvarmningen af den faste fødevare inducerer også vigtige transportprocesser, hvor isaer transporten af vand i flydende form og/eller på dampform er central (i brødbagning er også transporten af CO 2 vigtig). Tillige medfører opvarmningen en hel eller delvis inaktivering af tilstedevaerende mikroorganis-mer, hvilket er ønskvaerdigt og i mange tilfaelde også et hoved-formål 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 gas-transporten og de naevnte ledsagende kemiske og fysisk-kemi-ske aendringer. En daekkende mekanistisk forståelse er grund-laget for at kunne lave en trovaerdig praediktiv 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 parametervaerdier i modellen og for i øvrigt at validere model