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 der Gruppe Aseptische Technologien. Dabei legen wir großen Wert darauf, dass die Inhaltsstoffe der Produkte möglichst schonend behandelt werden und ihre biologische Funktion bei der Behandlung nicht beeinträchtigt wird.

Physikalische Verfahren zur Entkeimung

Schwerpunkt der am Fraunhofer IGB untersuchten Verfahren sind physikalische oder chemisch-physikalische Verfahren zur Inaktivierung kontaminierender Mikroorganismen, beispielsweise Hochfrequenztechnik (Mikrowellen) oder Druckwechseltechnik. Ein Fokus unserer Arbeiten liegt darauf, die Inaktivierungsmechanismen der Prozesse sowie die Wechselwirkung der verschiedenen Parameter im System (Temperatur, Druck, Partikelgröße, Viskosität, pH-Wert usw.) zu verstehen und zu beschreiben, um die Prozesse technologisch zu optimieren und in einen Produktionsprozess umsetzen zu können.

Erkennen wir prozesstechnische oder energetische Vorteile, so werden die Verfahren von uns weiterentwickelt und für die jeweilige Anwendung optimiert. Dafür arbeiten wir in einem interdisziplinären Team und etablieren neue Verfahren von der Konzeption, über Versuche im Labormaßstab und Anlagen im Technikumsmaßstab bis zur Pilotierung im großtechnischen Maßstab.

Druckwechseltechnologie

Die Druckwechseltechnologie (pressure change technology, PCT) entwickeln wir am Fraunhofer IGB für die Konservierung von flüssigen Lebensmitteln wie Fruchtsäften oder Wein weiter. Dabei wird das Produkt mit einem inerten Gas wie Stickstoff oder Argon unter Druck vermischt und dann schlagartig entspannt. Die Keimreduzierung in Fruchtsäften und anderen Modellflüssigkeiten wurde erfolgreich von Kooperationspartnern mit Prozessanlagen im Batch- und semi-kontinuierlichen Betrieb nachgewiesen. Seit 2016 steht eine kontinuierlich betriebene PCT-Forschungsanlage für Anwendungsuntersuchungen und die Anpassung von Prozessparametern am IGB zur Verfügung.

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Mikrowellen

Die Erhitzung mit Mikrowellen ist ein gängiges Verfahren, Lebensmittel im Haushalt oder in industriellen Produktionsprozessen zuzubereiten. Die meisten Prozesse jedoch sind als Batch-Verfahren ausgelegt. Die Weiterentwicklung der Technologie im Sinne einer kontinuierlichen Prozessführung für die Konservierung flüssiger Produkte ist Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten am Fraunhofer IGB. Für die Pasteurisierung von Milch konnten wir bereits gute Ergebnisse erzielen und zeigen, dass sich Energie und Wasser sparen lässt. Ferner sind neue Anwendungen der Mikrowellentechnologie materialspezifisch. Dafür entwickeln wir Modelle für Applikationen von Mikrowellen in der Lebensmittelproduktion weiter und untersuchen sie wissenschaftlich.

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Referenzprojekte

EnReMilk – Validierung eines reduzierten Wasser- und Energiebedarfs in der Milchverarbeitung

Laufzeit: Januar 2014 – Dezember 2017

Bei der Milchverarbeitung kommen meist Plattenwärmetauscher zum Einsatz. Dabei werden die Produkte im Gegenstrom zu heißem Wasser oder Dampf geführt und somit auf die benötigte Temperatur gebracht. Eine Alternative hierzu bietet die Mikrowellentechnologie. Das Fraunhofer IGB hat im Rahmen des EU-Projekts »EnReMilk« in einen Langzeitversuch gezeigt, dass der Einsatz der Mikrowellentechnologie den Reinigungsaufwand in Pasteurisierungsanlagen deutlich reduziert und somit Zeit, Energie und Kosten einspart.

PreserveWine – Konservierung von Wein

Laufzeit: Dezember 2012 – Januar 2013

In diesem Projekt war das Fraunhofer IGB daran beteiligt, die Druckwechseltechnologie (PCT) als kontinuierlichen Prozess für die Weinstabilisierung zu entwickeln. Ziel war es, die Zugabe chemischer Konservierungsstoffe wie beispielsweise Schwefeldioxid zu minimieren oder zu vermeiden.

 

MicroMilk – Mikrowellenpasteurisierung von Milch

Laufzeit: November 2010 – Oktober 2012

In dem von der EU geförderten Projekt MicroMilk hat das Fraunhofer IGB gemeinsam mit der Universität Hohenheim und weiteren Partnern ein neuartiges Verfahren zur Pasteurisierung von Milch mit Mikrowellen entwickelt. Das System schont die Inhaltsstoffe der Milch, spart Reinigungsmittel und eignet sich auch dazu, konzentrierte, hochviskose Milchprodukte schneller als bisher zu erhitzen. Kernstück des Mikrowellenverfahrens und Ergebnis umfangreicher Simulationen ist ein Kompaktreaktor, der in verschiedene Kompartimente unterteilt ist. Die Mikrowellen werden in einen Hohlleiter eingekoppelt, der gleichzeitig als Reaktionsraum fungiert. Im Folgeprojekt MicroMilk-Demo wird das System nun industriell umgesetzt.