Aseptische Technologien

Kontaminierende Mikroorganismen führen zum Verderb frischer Ware, manche bilden lebensgefährliche Toxine. Lebensmittel und Wirkstoffpräparate müssen daher möglichst entkeimt und unter hygienischen Bedingungen abgefüllt oder verpackt werden. Bei traditionellen Konservierungsverfahren, z. B. Hitzesterilisierung oder Pasteurisierung, können jedoch wertvolle hitzeempfindliche Inhaltsstoffe wie Vitamine oder Enzyme zerstört werden. Chemische Konservierungsstoffe können allergische Reaktionen hervorrufen. Durch ein gestiegenes Gesundheits- und Umweltbewusstsein fragt ein wachsender Teil der Verbraucher heute nach sicheren und möglichst »reinen« Lebensmitteln, naturbelassen und ohne künstliche Zusatzstoffe.

Die Entwicklung alternativer physikalischer Verfahren zur Stabilisierung von biogenen Produkten wie Lebensmittel, Kosmetika und Arzneistoffen ist ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe »Aseptische Systeme«. Dabei legen wir Wert darauf, dass die biologische Funktion der Inhaltsstoffe nicht beeinträchtigt wird.

Mit den neuen Verfahren erreichen wir zudem auch eine Steigerung der Prozesseffizienz. Während herkömmliche Prozesse oft mit einem unverhältnismäßig hohen Verbrauch an Energie und Wasser verbunden sind, konnten wir in Forschungsprojekten beispielhaft zeigen, wie sich bei der bei der Herstellung von Lebensmitteln Wasser und Energie einsparen und damit auch die Kosten senken lassen.

Forschungsthemen

Gewinnung, Aufarbeitung und Veredelung intrazellulärer Metabolite mit Hochdruckverfahren

Bei der Druckwechseltechnologie (engl. Pressure Change Technology, PCT) wird das flüssige Produkt mit einem inerten Gas unter Druck vermischt und schlagartig entspannt. Hierbei werden mikrobielle und pflanzliche Zellen zerstört, deren Inhaltsstoffe aber nicht verändert. Wir untersuchen die Technologie für den produktschonenden Aufschluss pflanzlicher oder mikrobieller Zellen, um wertvolle intrazelluläre Metabolite zu gewinnen.

Stabilisierung von Lebensmitteln und pflanzlichen Extrakten

Die Entwicklung neuer Verfahren zur Stabilisierung und Konservierung von Lebensmitteln, Kosmetika und Arzneistoffen sowie pflanzlicher Extrakte ist ein weiterer Schwerpunkt. Verschiedene physikalische Verfahren, beispielsweise Mikrowellen oder Druckwechseltechnik, untersuchen wir auf ihre Wirkung, mikrobielle Kontaminationen zu inaktivieren. Dabei legen wir auch Wert darauf, dass die Inhaltsstoffe der Produkte möglichst schonend behandelt werden und ihre biologische Funktion bei der Behandlung nicht beeinträchtigt wird.

Gewinnung von Wertstoffen aus Nebenprodukten und Abfällen der Lebensmittelproduktion

Vielfach fallen in der Lebensmittelproduktion Nebenprodukte und Reststoffe an, aus denen sich noch wertvolle Produkte gewinnen ließen. Wir entwickeln Verfahren, um Biomasse produktschonened aufzuschließen und die Inhaltsstoffe, etwa Pigmente, als funktionelle Zutaten für Lebensmittel und Kosmetika zu extrahieren und anzureichern.

Prozessvalidierung

Wir passen die entwickelten Verfahren in ihrer Konzeption auf die Anforderungen eines Lebensmittelproduktionsprozesses an. Dafür muss eine Gesamtanalyse von der Produktentwicklung, Verarbeitung und Stabilisierung bis zur Anlagentechnik und Verpackung durchgeführt und validiert werden. Konzepte des Hygienic Design helfen, Schwachstellen einer Anlage zu identifizieren und Optimierungsbedarf aufzuzeigen. Eine zentrale spielen auch die Bedingungen für eine CIP-Reinigung (cleaning in place), beispielsweise für die Untersuchung und Bewertung der Reinigbarkeit einer Produktionsanlage.