Fraunhofer-Allianz ErnährungswirtschaftKontaminierende Mikroorganismen führen zum Verderb frischer Ware, manchmal bilden sie sogar lebensgefährliche Toxine.
Lebensmittel müssen daher möglichst entkeimt und unter hygienischen Bedingungen abgefüllt oder verpackt werden. Traditionelle Verfahren zur Konservierung wie die Hitzesterilisierung haben den Nachteil, dass sie wertvolle hitzeempfindliche Inhaltsstoffe der Nahrungsmittel wie Vitamine zerstören und so den Nährwert reduzieren. Auch die Zugabe chemischer Konservierungsstoffe kann negative Auswirkungen haben. Alternativen sind daher gefragt.
Physikalische Verfahren zur Entkeimung
Die Entwicklung neuer Verfahren zur Hygienisierung bzw. Entkeimung biogener Produkte wie Lebensmittel steht im Vordergrund der Arbeitsgruppe »Aseptische Systeme« am Fraunhofer IGB. Verschiedene physikalische Verfahren, beispielsweise Mikrowellen oder Druckwechseltechnik, untersuchen wir auf ihre Wirkung, mikrobielle Kontaminationen zu inaktivieren. Dabei berücksichtigen wir auch die Effekte auf Inhaltsstoffe.
Ein Fokus unserer Arbeiten liegt darauf, die Wechselwirkung der verschiedenen Parameter im System (Temperatur, Druck, Partikelgröße, Viskosität, pH-Wert, usw.) zu verstehen, um die Prozesse technologisch zu optimieren und in einer Produktionsanlage umsetzen zu können. Erkennen wir prozesstechnische oder energetische Vorteile, so werden die Verfahren von uns weiterentwickelt und für die jeweilige Anwendung optimiert.
Integrierter Prozessansatz
Um reale Alternativen darstellen zu können, müssen die entwickelten Verfahren in ihrer Konzeption auf die Anforderungen eines Lebensmittelproduktionsprozesses angepasst werden. Dafür muss eine Gesamtanalyse von der Produktentwicklung, Verarbeitung und Stabilisierung bis zur Anlagentechnik und Verpackung durchgeführt und validiert werden. Konzepte des Hygienic Design und der CIP-Reinigung (cleaning in place) spielen dabei eine zentrale Rolle. Diese Systeme betrachten wir ebenfalls im Hinblick auf ihre Energieeffizienz.
Beispiel: Automatisierte Herstellung eines konservierungsstofffreien Brandteiges
Aus Brandteig oder Brandmasse werden Gebäckstücke wie Windbeutel, Krapfen, Éclairs, Profiteroles oder Marillenknödel gebacken. Brandmasse muss bisher in einem aufwendigen, manuellen Prozess gefertigt werden. Nach der Herstellung muss man sie sehr schnell verarbeiten, da sie auf Grund ihrer Zusammensetzung instabil ist. Brandmasse wird daher zunehmend durch Fertigbackmischungen verdrängt, die vor allem von für Discounter produzierende Großbäckereien verwendet werden. Diese enthalten jedoch chemische Zusatzstoffe und haben nicht mehr den hochwertigen Charakter traditioneller Brandteigprodukte.
In dem von der EU geförderten Projekt »ProEclair« hat das Fraunhofer IGB mit seinen Projektpartnern einen automatisierten Prozess für die Herstellung und Verpackung traditioneller Brandmasse unter aseptischen Bedingungen entwickelt. Das System eignet sich besonders für die zentrale Herstellung und dezentrale Weiterverarbeitung von Brandmasse in verschiedenen Niederlassungen und ermöglicht so kleineren Bäckereien, hochwertige Gebäckstücke zu wettbewerbsfähigen Preisen herzustellen.
Die Brandmasse wird direkt in steril verschlossene Spritzbeutel abgefüllt, so dass die verpackte Brandmasse vier Wochen bei einer Temperatur von 4 °C gebrauchsfertig haltbar ist. Die Backeigenschaften wie auch die sensorischen Eigenschaften der entwickelten Brandmasse entsprechen – auch nach einer längeren Lagerdauer – derjenigen von traditioneller, frisch zubereiteter Brandmasse. Ein erster Prototyp der Produktionsanlage wurde in einer Bäckerei aufgebaut. Das System ist zudem mit der Möglichkeit einer In-situ-Reinigung (CIP) ausgestattet.
Ausblick
Die Entwicklung produktschonender Verarbeitungsprozesse, welche den Verlust wertvoller Inhaltsstoffe wie Vitamine minimiert, wird sowohl für die Nahrungsmittel- als auch für die Kosmetik- und Pharmaproduktion immer gefragter. Die Weiterentwicklung und prozesstechnische Optimierung von alternativen Verfahren und ihre Integration in den Produktionsprozess werden in Übereinstimmung mit gängigen GMP-Standards (Good Manufacturing Practice) und Risikoanalysenverfahren wie HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) durchgeführt.