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Getränke! Technologie & Marketing 1/2023

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Getränke! Technologie & Marketing, Fachzeitschrift für die Getränkeindustrie, ist die Fachpublikation für Führungskräfte der industriellen Getränkeherstellung im deutschsprachigen Raum. Wir berichten mit praxisorientierten Fachbeiträgen, Kurzartikeln und Meldungen über Roh­ und Zusatzstoffe, ihre Anwendungen, Herstellungstechnologie, Verfahrensund Prozesstechnik, Automatisierung, Verpackungstechnologie und material, Lagertechnik, Logistik und über Marketing und Märkte.

ROH- UND INHALTSSTOFFE |

ROH- UND INHALTSSTOFFE | Alternative Proteine GEA veröffentlichte seinen Bericht „Neuland New Food. Das Potenzial alternativer Proteine für eine nachhaltigere Welt“ im Januar 2023. Herzstück ist eine Umfrage unter mehr als 1.000 Chefköchen weltweit zur Bedeutung alternativer Proteine in ihren Küchen. nutzt, ist die zweite Form die Hightech-Variante der Fermentation. Bei der Präzisionsfermentation werden Mikroben als Minifabriken eingesetzt, die eine lange Liste nützlicher Mikroinhaltsstoffe produzieren können, von Vitaminen und Fetten bis hin zu (und das ist besonders für neuartige Lebensmitte) großen Mengen an Makroinhaltsstoffen wie Kasein und Beta-Lactoglobulin. Wir kennen Präzisionsfermenta tion als ausgereifte Technologie zum Beispiel für die Insulin- und Antibiotikaherstellung. Sie hat sich rasch zum Schlüssel für die Verbesserung der Funktionalität und des Geschmacks von Proteinen auf Pflanzenbasis entwickelt. Eine der vielen Anwendungen: Aus Hefe gewonnene Fette können pflanzlichen Molkereiprodukten zugesetzt werden, um deren Textur und gesundheitliche Aspekte zu verbessern. Und wie funktioniert das nun für Milch? Vereinfacht gesagt, wandeln Mikroorganismen Zucker in Milchproteine wie Casein und Lactoglobulin um, die für Lebensmittelhersteller aufgrund ihrer erstklassigen Nährwerte, ihrer Funktionalität und ihrer Vielseitigkeit sehr nützlich sind. „Wir sehen die Präzisionsfermentation als eine Bereicherung für die Milchwirtschaft: Molkereien können Milch, Käse und andere Produkte sogar gänzlich ohne Milchviehhaltung herstellen – je nachdem, was König Verbraucher verlangt und Königin Erde entlastet“, fasst Heinz Jürgen Kroner, Senior Vice President der Business Unit New Food bei GEA, zusammen. Wo lang geht‘s für Mikroorganismen? Die in neuen, tierfreien Lebensmitteln verwendeten alternativen Proteine werden hauptsächlich durch Biomasse- und Präzisionsfermentation von Mikroorganismen hergestellt. Die Stoffwechseleffizienz spielt eine große Rolle dabei, wie effektiv die Mikroorganismen das Ausgangsmaterial in Protein umwandeln. Diese Umwandlung findet in Bioreaktoren statt, in denen die Mischungen in einer Nährlösung unter genau kontrollierten Bedingungen gerührt und belüftet werden. Wenn diese Bedingungen stimmen, können die Produzenten mit weniger Input in kürzerer Zeit mehr Eiweiß erzeugen – was die Skalierbarkeit fördert. Eine verbesserte Stoffwechseleffizienz kann auch dazu führen, dass sich weniger Nebengeschmacksstoffe bilden und somit Qualität und Geschmack verbessert werden. Gewinnung und Reinigung von Proteinen Ein weiterer wichtiger Effizienzhebel ist die optimierte Gewinnung und Reinigung von Prote inen aus der Präzisionsfermenta tion. Der mehrstufige Prozess führt von der Suspension, in der die Mikroorganismen gezüchtet werden, zum endgültigen Proteinextrakt. Dabei sind die Schritte Separation, Filtration und Trocknung für eine effi ziente Extraktion entscheidend. Auch hier können Fortschritte in der indus triellen Technologie die Kos- Kapazität und Intelligenz von Bioreaktoren sind entscheidend für die Skalierung der Produktion neuartiger Lebensmittel. Das Kompetenzzentrum für Bioreaktoren der GEA in Skanderborg entwickelt Bioreaktoren, die den Anforderungen der Industrie gerecht werden. Fotos: GEA 20 | Getränke! 01 | 2023

ROH- UND INHALTSSTOFFE | Alternative Proteine Auf der Anuga FoodTech 2022 hat GEA das Mobile Test Center vorgestellt, eine Pilotlinie für Zellkultivierung und Fermentation, die es Kunden ermöglicht, die Entwicklung der zellulären Landwirtschaft vom Labor bis zur kommerziellen Produktion zu beschleunigen. Das Herzstück des Prozesses: die 50-Liter- und 500-Liter-Bioreaktoren/Fermenter-Systeme, die sowohl für Zellkulturen als auch für mikrobielle Fermentationen konfiguriert werden können. Foto: GEA ten für die Flüssig-Fest-Trennung senken und einen großen Einfluss auf die Produktqualität und Skalierbarkeit haben. Fitnesstest für Bioreaktoren Bioreaktoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Skalierung der Produktion, denn viele Unternehmen weltweit gehen gerade erst von der Labor- zur Pilotproduk tion in größerem Maßstab über oder haben dies erst kürzlich getan. „Um den Kapazitätsbedarf zu decken, hat GEA im Jahr 2022 ein Kompetenzzentrum für Bioreaktoren in Dänemark gegründet. „Unser Ziel ist ein zweifaches: erstens, den Kunden einen Ort zu bieten, an dem sie Prozesse und Inhaltsstoffe testen können, und zweitens, Lösungen zu entwickeln, die zu einer höheren Kapazität und Leistung von Bioreaktoren beitragen“, kündigt Heinz Jürgen Kroner an. Während die Skalierung auf der Kapazität der Fermenter basiert, ist eine effiziente Herstellung mehr noch von intelligenten Bioreaktoren abhängig, die auf die Bedürfnisse von Zellkulturen oder Mikroorganismen abgestimmt sind: Tatsache ist, dass sich Zellen im Labor nicht genauso verhalten wie in Bioreaktoren auf Industriegröße, die Hunderttausende von Litern Produkt so kostengünstig wie möglich erzeugen sollen. Es gilt, das empfindliche Gleichgewicht von pH-Wert, Temperatur, Druck, Zelldichte und anderen Faktoren aufrechtzuerhalten. Das erfordert Maschinen und Prozesslinien, die sehr individuell auf die jeweilige Mikroflora angepasst sind. Die Bioreaktoren etwa müssen das Medium überwachen, anpassen und wiederverwenden können, indem sie Abfälle entfernen und Nährstoffe hinzufügen. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die von den Mikroorganismen erzeugte Stoffwechselwärme abzuführen, hohe Gasübertragungsraten sowie minimale Konzentrationsgradienten innerhalb des Bioreaktors zu erreichen. „Die Wahl der richtigen Technologie ist also für Produzenten entscheidend“, sagt Daniel Grenov, Produktentwickler für New Food bei GEA, und ergänzt: „Die Simulationsmöglichkeiten von GEA sind immens. Wir testen nicht nur das vorgeschlagene Design mit der Laborausrüstung, bevor wir mit dem Bau von Bioreaktoren beginnen. Wir analysieren die vorhandenen kleinen Anlagen mithilfe von computergestützter Strömungsdynamik, sogenannten CFD-Tools (Computational Fluid Dynamics), um sicherzustellen, dass die Durchmischung, die Scherrate und die Temperaturverteilung gleich oder besser sind als bei den getesteten Anlagen. Damit bannen wir die Risiken einer fehlerhaften Skalierung.“ Land der Möglichkeiten Die Herstellung neuer Lebensmittel in industriellem Maßstab ist mit großen Herausforderungen verbunden, aber die Branche gewinnt an Fahrt und konzentriert sich auf die Frage, wie sich Größenvorteile am besten erzielen lassen. Im gesamten Spek trum der alternativen Prote ine haben sich technologische Innovationen und effiziente industrielle Prozesse als die beiden wichtigsten Hebel zur Steigerung der Qualität und Quantität der gewünschten Endprodukte erwiesen. Die Fermentation eröffnet eine neue Welt der Möglichkeiten, nicht nur in der Lebensmittelproduk tion, sondern auch für die Medizin, die Schönheitsindustrie und Mode. Die derzeitige Ernährungsindustrie ist ressourcenintensiv. Auf unserem Planeten sind Rohstoffe jedoch endlich, Land, Wasser und Energie knapp. Der Bedarf an diesen Ressourcen wird mit der wachsenden Weltbevölkerung und dem steigenden Lebensstandard in der ganzen Welt weiter zunehmen. Aber Glukose und andere Kohlenhydrate sind, genau wie die Mikroflora, überall und reichlich vorhanden und können nachhaltig und kostengünstig angebaut werden. Mikroorganismen sind Spitzensportler, die Fermentation ist ein Effizienzwunder. Könnte sich die Milchindustrie das zu Nutze machen, um sich ihre Wichtigkeit im Ernährungssystem auch in Zukunft zu halten? GEAs Experte für neue Lebensmittelanwendungen, Morten Holm Christensen, fügt eine Perspektive für Molkereien hinzu: „Neben Kasein und Lab ist Milchfett ein weiterer Inhaltsstoff, der eine Renaissance erlebt und den sich Molkereien zunutze machen können – zum Beispiel zum Anreichern von Produkten auf pflanzlicher Basis. Verbraucher wünschen sich Genuss, der sich nicht negativ auf die Gesundheit auswirkt. Milchfette werden von ihnen als reichhaltig und cremig wahrgenommen. Wenn man bedenkt, dass diese neuen Lebensmittel und Zutaten auch unseren ökologischen Fußabdruck verkleinern, könnte das eine echte Win- Win- Geschichte werden.“ Mehr Informationen www.gea.com Getränke! 01 | 2023 | 21

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