Laufende Projekte
Proteine aus der Grünlandnutzung
Das Ziel ist die Gewinnung von Proteinen aus Grünlandschnitt und anderen Biomassen als Teil einer erweiterten Wertschöpfungskette zur Gewinnung von Plattformchemikalien oder Fasern. Die gewonnenen Proteine sollen als Tierfutter für Nichtwiederkäuer (insbesondere Huhn und Schwein) genutzt werden und somit den Import von Proteinen vermindern helfen. Die übrige Biomasse soll als Basis für Fasermaterialien oder für die Herstellung von Plattformchemikalien genutzt werden. Die Demonstration des Verfahrens und der ganzen Wertschöpfungskette erfolgt auf der Versuchsstation Agrarwissenschaften der Universität Hohenheim, Standort „Unterer Lindenhof“ und dient dem Ausbau zum Kompetenzzentrum für Bioökonomie. Die Proteingewinnung ist unverzichtbarer Bestandteil des Kompetenzzentrums, um die Kreislaufwirtschaft in der Bioökonomie zu demonstrieren. Der neue Anlagenteil wird mit den vorhandenen Apparaturen zur Herstellung der Plattformchemikalie HMF (Hydroxymethylfurfural), als Basis für biobasierte Kunststoffe, kombiniert. Für den Aufbau der Proteinabtrennung arbeiten Verfahrenstechniker unter Leitung von Prof. Dr. R. Kohlus (Fg. 150c) und Tierernährer unter der Leitung von Prof. Dr. M. Rodehutscord (Fg. 460a) in enger Abstimmung zusammen.
Beteiligte Einrichtungen:
FG Tierernährung (460a)
FG Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie (150c)
Laufzeit: 01.12.2020-31.11.2023
Abgeschlossene Projekte
Die Produktionsmenge fettfreier und fettreduzierter Lebensmittel, sog. "Light"-Produkte, ist in den vergangenen Jahren in Deutschland kontinuierlich gestiegen. Milchprodukte stellen dabei die größte Gruppe innerhalb dieser Produktkategorie dar. Um texturelle und sensorische Attribute gegenüber den fettreichen Varianten zu kompensieren, werden bei diesen Produkten Fat-Replacer eingesetzt, wobei bei fettreduzierten Milchprodukten überwiegend molkenproteinbasierte Fat-Replacer-Systeme verwendet werden.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, aufbauend auf den Ergebnissen des Vorgängerprojektes (AiF 17876N) eine Scale-up-fähige Technologie für pulverförmige Fat-Replacer-Systeme auf Basis von Molken-Protein-Pektin-Komplexen zu entwickeln, mit dem diese maßgeschneidert auf den jeweiligen Einsatz in Milchprodukten und anderen Lebensmitteln, wie Süßwaren und Backwaren, hergestellt werden können.
Beteiligte Einrichtungen:
Fg. Milchwissenschaft und -technologie (150e)
Fg. Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie (150c)
Förderer: BMWi über AiF über FEI
FKZ: 21101 N
Der Schlussbericht ist für die interessierte Öffentlichkeit bei der Forschungsstelle abrufbar.
Eine gute Reinigbarkeit von Produktionsanlagen in der Lebensmittelindustrie, insbesondere der Oberflächen eingesetzter Komponenten, trägt zur Erfüllung der hohen und steigenden Anforderungen durch internationale und nationale Normen und Gesetze bei. Nicht nur in der direkten Lebensmittelzone sondern auch im Spritzbereich ist die Reinigbarkeit und Beständigkeit wichtig.
Innerhalb dieses Projektes werden Interaktionen zwischen den Reinigungsfaktoren und den betrachteten Oberflächen untersucht. Oberflächencharakteristiken werden mit der Effizienz der Reinigung in Verbindung gebracht, um die Reinigbarkeit von Komponenten für den Spritzbereich der Lebensmittelindustrie zu optimieren. Dieses Wissen wird genutzt, um eine Methode zur Messung des Reinigungserfolges zu erarbeiten. Als Basis dienen die mechanische Reinigung mittels Bürsten und Schwämmen sowie die Fallfilm-Reinigung.
Neben der Korrelation der Oberflächencharakteristika mit der Reinigungseffizienz steht ebenfalls die Veränderung der Anlagenoberfläche über der Zeit im Fokus. Durch die mechanische und chemische Belastung der täglichen Reinigung in der Industrie kommt es zu physikalischen und chemischen Veränderungen. Mit zunehmender Oberflächenalterung ändern sich die Eigenschaften und damit auch die betrachteten und analysierten Charakteristiken der Oberfläche. Die Auswirkung dieser Veränderungen auf die Reinigung und Reinigungseffizienz sollen mit in die Korrelation einfließen.
Es wird erwartet, dass die Alterung von verschiedenen Faktoren abhängt und durch charakteristische Oberflächen-muster quantifiziert werden kann.
Beteiligte Einrichtungen:
FG Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie (150c)
Forschungsabteilung der Festo SE & Co. KG
Förderer: Festo SE & Co. KG
In der Lebensmittelverarbeitung wird die Wirbelschichtagglomeration vielfach eingesetzt, um die Produkteigenschaften von Lebensmittelpulvern, insbesondere ihre Dispergier- und Dosierbarkeit, zu verbessern. Es handelt sich hierbei um ein investitions- und energieintensives Verfahren. Die Integration der Wirbelschichtagglomeration in einen Sprühtrockner könnte die Energieeffizienz dieses Prozessschrittes deutlich erhöhen.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung eines modifizierten Sprühtrocknungsverfahrens zur Herstellung agglomerierter Lebensmittelpulver. Am Beispiel von Milchpulver (Mager- und Vollmilchpulver) sowie anhand von Mehrkomponentenpulvern soll gezeigt werden, dass das Verfahren geeignet ist, die Produktqualitäten signifikant zu verbessern. Das Verfahren soll durch eine optimierte Partikelgrößenverteilung und eine stärkere Partikelbindung zu einer besseren Fließfähigkeit, einer größeren mechanischen Stabilität sowie einem verbesserten Dispergierverhalten führen. Neben der deutlich stabileren Prozessführung und verbesserten Produktqualitäten ist der vorgeschlagene Prozess der Integration der Agglomeration in den Sprühturm zudem energieeffizienter und kostengünstiger als die Einzelprozesse Sprühtrocknung mit nachgeschalteter Wirbelschichtagglomeration.
Beteiligte Einrichtung: Fg. Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie (150c)
Förderer: BMWi über AiF über FEI
Förderkennzeichen: AiF20952 N
Der Schlussbericht ist für die interessierte Öffentlichkeit bei der Forschungsstelle abrufbar.
Publikationen:
Frank, J., Raiber, T.V., Grotenhoff, L., Kohlus, R., 2023, Development of In-Line Measure-ment Techniques for Monitoring Powder Characteristics in a Multi-Stage Spray Drying Process. Processes, DOI: doi.org/10.3390/pr11071931
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Technologien der Milchvorbehandlung einerseits für die Anforderungen des Trocknens und andererseits für die des Gefrierens von Milchgelgranulat zu entwickeln, um die Voraussetzungen für die Herstellung eines lagerfähigen Intermediats zu schaffen. Das Intermediat soll nach dem Rekonstituieren als Grundstoff für eine flexible Käseproduktion genutzt werden. Des Weiteren sollen Alternativen zum Herstellen von Käse aus rekonstituiertem Magermilchpulver und Butterfett untersucht werden, um deren Potentiale bzgl. Energie- und Wasserbedarf bewerten zu können.
Beteiligte Einrichtungen:
FG Milchwissenschaft und -technologie (150e)
FG Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie (150c)
Förderer: BMWi über AiF über FEI
FKZ: AiF 21265 N
Der Schlussbericht ist für die interessierte Öffentlichkeit bei der Forschungsstelle abrufbar.
Publikationen:
Frank, J., Schlitter, M., Hinrichs, J. & Kohlus, R., 2023, Fluidized bed drying of dairy gel granules supported by inline monitoring of the water content. Dry. Technol., DOI: 10.1080/07373937.2023.2216774
Schmidt, F., Graf, B., Hinrichs, J. & Kern, C., 2022, Continuous microwave-assisted extrusion for high moisture texturized foods: A feasibility study. Inn. Food Sci. Emerg. Technol. 78, 103020, DOI: 10.1016/j.ifset.2022.103020 (2022).
Kräuter sind saisonale Produkte mit sehr eingeschränkter Haltbarkeit. Eine gute Lagerfähigkeit der Rohstoffe wird in der Regel durch eine Trocknung erreicht. Während dieser und der nachgeschalteten Mahlung ist aber eine Veränderung des Aromaprofils und ein Verlust an Aromaintensität zu verzeichnen; auch entstehen z. T. deutliche Fehlaromen. Durch eine veränderte Prozessführung mit eine Kurzzeittrocknung könnten diese Aromaveränderungen bzw. -verluste verringert werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist die exemplarische Verbesserung des Trocknungsprozesses von Kräutern und Gewürzen hinsichtlich ihre Aromagehalts im Vergleich zum gefriergetrockneten Produkt (am Beispiel von Basilikum) und im Vergleich zum frischen Produkt (am Beispiel von Ingwer).
Beteiligte Einrichtungen:
FG Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie (150c)
FG Aromachemie (150h)
Förderer: BMW über AiF über FEI
FKZ: AiF 20752 N
Der Schlussbericht ist für die interessierte Öffentlichkeit bei der Forschungsstelle abrufbar.
Publikationen:
Liang, J., Shalaby, N., Rigling, M., Wagner, T., Heimbach, J., Fries, A., Kohlus, R. & Zhang, Y., 2022, Characterization of hay-like off-odor in basil samples after various processing and strategies for reducing the off-odor. Food Res. Intern. 162, Part B, 112080, DOI: 10.1016/j.foodres.2022.112080
Liang, J., Stoeppelmann, F., Schoenbach, J., Rigling, M., Nedele, A., Zhang, Y., Hannemann, L., Hua, N., Heimbach, J., Kohlus, R., Zhang, Y., 2023, Influence of peeling on volatile and non-volatile compounds responsible for aroma, sensory and nutrition in ginger (Zingiber officinale). Food Chemistry 419, DOI: 10.1016/j.foodchem.2023.136036
Die Sprühtrocknung gehört zu den wichtigsten industriellen Trocknungstechniken. Bei dieser werden große Volumina mit hohem Energiebedarf verarbeitet. Etwa zwei Drittel dieser Energie ist in der Verdampfungsenthalpie des verdunstenden Wassers gebunden. Der Einsatz von überhitztem Dampf ermöglicht die "Rückgewinnung" der Verdampfungsenthalpie durch Dampfkondensation und erzielt eine für den Prozess spezifische Produktqualität durch die Zerstäubung in Dampfatmosphäre. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Optimierung des Energiebedarfs bei der Sprühtrocknung von Lebensmitteln durch Nutzung der Kondensationswärme bei der Sprühtrocknung mit überhitztem Dampf. Neben der Energieeinsparung ergeben sich zwei produktspezifische Fragestellungen, die untersucht werden sollen: die Temperaturbelastung und die Partikelstruktureffekte.
Förderer: BMWI über AiF über FEI
FKZ: AiF 45 EWN
Der Schlussbericht ist für die interessierte Öffentlichkeit bei der Forschungsstelle abrufbar.
Publikationen:
Linke, T., Kirsch, R., Kohlus, R., 2021, A barometric approach for high temperatrue water desorption istotherm determination. LWT, 140, 110750, DOI: 10.1016/jlwt.202.110750
Linke, T., Happe, J., Kohlus, R., 2020, Laboratory-scale superheated steam spray drying of food and dairy products. Dry.Tech. DOI: 10.1080/07373937.2020.1870127
Die Extrusion von hochkonzentrierten Suspensionen (Pasten) ist ein gängiger Prozess in der (Lebensmittel-)Industrie. Um den Extrusionsprozess zu optimieren sind Informationen über das rheologische Verhalten der Pasten nötig. Die rheologische Charakterisierung ist dabei schwierig, da verschiedene Fließregionen koexistieren und damit ein komplexes Fließprofil erzeugen. Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, das Fließen von Pasten als Funktion ihrer Bestandteile in Bezug auf die verschiedenen Strömungsregionen zu messen und zu beschreiben.
Ursprünglicher Projekttitel: Flow of Savoury Pastes
Die Löslichkeit getrockneter Lebensmittel, speziell sprühgetrockneter milchbasierter Pulver, ist von entscheidender Bedeutung für deren Funktionalität und Vermarktbarkeit. Milchbasierte Pulver bieten für die Lagerung und den Transport entscheidende Vorteile gegenüber der Flüssigform und kommen in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz. Die Pulver werden vor der Anwendung gelöst, wobei sich die Produkte in ihrem Auflöseverhalten zum Teil erheblich unterscheiden. Die Ursachen einer schwankenden oder schlechten Löslichkeit sind komplex: Das Zusammenwirken der Einflussfaktoren und deren Kontrolle sind bislang nicht ausreichend geklärt. Für milchpulverproduzierende Betriebe wäre es daher von großem Nutzen zu wissen, wie relevante Produktmerkmale, z. B. Größe und Form der Partikel, Oberflächenbeschaffenheit und innere Struktur, das Löseverhalten beeinflussen, um gezielt entsprechende Pulverqualitäten herstellen und sich damit besser am engen Markt positionieren zu können. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung einer Standardmesstechnik zur Charakterisierung des Löseverhaltens milchbasierter Pulver. Die Messmethode soll die Parameter spezifischer Energieeintrag, Temperatur und Rehydratationszeit abbilden und sowohl in der Produktentwicklung als auch in der Qualitätskontrolle und zur Produktspezifikation einsetzbar sein.
Beteiligte Einrichtungen:
FG Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie
HS Anhalt, FG Lebensmittelverfahrenstechnik/Milchtechnologie
Förderer: BMWi über AiF über FEI
Fördernummer: AIF 19360 BG
Der Schlussbericht ist für die interessierte Öffentlichkeit bei der Forschungsstelle abrufbar.
Publikationen:
Schulnies, F.; Teichmann, H.; Kohlus, R.; Kleinschmidt, S.; Kleinschmidt, T. (2022): Photometric extinction measurements to study dissolution kinetic of skim milk powder. In: International Dairy Journal 130, S. 105210. DOI: 10.1016/j.idairyj.2021.105210.
Prozessführung und Qualitätsoptimierung von hochwertigen Produkten aus Mikroalgeninhaltsstoffen
Mikroalgen verfügen zwar über eine große Menge an hochwertigen Inhaltsstoffen, die ein erhebliches Ernährungspotenzial bieten, werden aber bisher nur selten in Lebensmitteln eingesetzt. In diesem Projekt wird die Eignung von Proteinen und Lipiden aus Mikroalgen als Lebensmittelzutat evaluiert. Hauptziel ist der teilweise oder vollständige Ersatz von tierischem Eiweiß und Fett unter Beibehaltung der bekannten Lebensmitteleigenschaften.
Proteine und Lipidfraktionen aus Mikroalgen werden auf technofunktionelle Eigenschaften (z. B. Emulgierung und Gelierung), Mischungsverhalten mit konventionellen Lebensmittelzutaten (Protein, Fette und Kohlenhydrate aus pflanzlichen und tierischen Quellen) und ihr Verhalten während der Herstellungsprozesse untersucht. Anschließend werden diese Eigenschaften auf mögliche Anwendungen in Lebensmittelsystemen übertragen und spezifische Qualitätsparameter bewertet und mit konventionellen Lebensmitteln verglichen. Hauptprodukte sind Lipid- und Fettpulver, die als lagerfähige, leicht handhabbare Form von ω3- oder ω6-Fettsäuren dienen können, sowie Proteinpulver als Alternative zu herkömmlichen Lebensmittelproteinen.
Laufzeit: 01.04.2015 – 31.07.2018
Förderkennzeichen: MWK 7533-120-5-87
Laufzeit: 2015 – 2018
Laufzeit: 01.01.2014 – 31.12.2017
Förderkennzeichen: (EU FP7-SME 613968)