Beitrag zur Energiewende in der Lebensmittelproduktion: Energieeinsparungen von bis zu 80 % bei der Saftkonzentrierung durch innovative Gashydrattechnologie

Fruchtsaft ist beliebt: Im Jahr 2016 lag der Pro-Kopf-Konsum in Deutschland bei durchschnittlich 33 Litern. Wenngleich sich Direktsäfte steigender Beliebtheit erfreuen, werden über 80 % der konsumierten Fruchtsäfte weiterhin aus Saftkonzentrat hergestellt.

Aus guten Gründen: Denn durch den Entzug von Wasser reduziert sich das Volumen, sodass Lagerung und Transport effizienter werden. Etablierte Verfahren sind dabei die Verdampfung und die Gefrierkonzentrierung. Die Verfahren sind mit Nachteilen behaftet: Die einstufige Verdampfung beeinträchtigt die Naturbelassenheit des Produktes und ist energieintensiv, bei der mehrstufigen Verdampfung bedarf es hoher Investitionen in ausgefeilte Anlagen, die kleine und mittelständische Unternehmen in der Regel nicht leisten können. Die Gefrierkonzentrierung hingegen ist produktschonender, doch der Energieaufwand ist ähnlich hoch wie bei der einstufigen Verdampfung.

Alternativen sind daher gefragt! Für die Saftkonzentrierung – und auch generell für die Konzentrierung von wasserhaltigen Produkten – bietet sich die innovative Gashydrattechnologie an, die nicht nur energieeffizient, sondern auch besonders produktschonend ist und mit der hohe Konzentrationsgrade erreicht werden können. Gashydrate bzw. CO₂-Hydrate entstehen in wasserhaltigen Produkten bei Drücken von 30-80 bar, bei kühlen Temperaturen von 1-8 °C und unter Anwesenheit von CO₂ als eisähnliche Käfigstrukturen, in denen große Wassermengen gebunden werden. Sie eignen sich daher ideal für die Konzentrierung von wasserhaltigen Produkten.

Das Potential der Gashydrattechnologie als Alternative zu konventionellen Konzentrierungsverfahren zu erschließen, ist daher Ziel eines aktuellen FEI-Projektes der Industriellen Gemeinschaftsforschung, an dem Forscher der Universität Erlangen-Nürnberg (https://www.fei-bonn.de/fei-netzwerk/forschungsinstitute/department-chemie-und-bioingenieurwesen-lehrstuhl-fuer-stroemungsmechanik.607-41207-44616.institut) und der Technischen Universität Berlin (https://www.fei-bonn.de/fei-netzwerk/forschungsinstitute/institut-fuer-lebensmitteltechnologie-und-lebensmittelchemie-fg-lebensmittelbiotechnologie-und-prozesstechnik.607-39899-43172.institut) gemeinsam arbeiten. Sie erforschen systematisch am Beispiel von drei Fruchtsäften – Apfel-, Orangen- und Sanddornsaft –, ob sich die Gashydrattechnologie zur Konzentrierung von flüssigen Lebensmitteln grundsätzlich eignet. Da bei diesem Verfahren die Einsparung von Energie im Vordergrund steht, kann die Lebensmittelbranche hiermit einen besonderen Beitrag zur Energiewende leisten: So erfordert die Gefrierkonzentrierung bei einem Konzentrationsgrad von 50 % einen Energiebedarf von 936-1.800 kJ/kg, die Gashydrattechnologie lediglich 211-302 kJ/kg.

Für Verbraucher hingegen ist die Produktqualität relevanter: Aufgrund der niedrigen Temperaturen ist die Gasthydrattechnologie besonders schonend – hitzeempfindliche Inhaltsstoffe wie Phenole oder Vitamin C bleiben so erhalten.


Informationen zum IGF-Projekt AiF 11 EWN "Lebensmitteltechnologische Potentiale der innovativen, ressourcen- und produktschonenden Gashydrattechnologie am Beispiel der Konzentrierung von ausgewählten Säften" (https://www.fei-bonn.de/gefoerderte-projekte/projektdatenbank/aif-11-ewn.projekt)


... ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)