Vom Leuchtturm-Projekt zur Anwendung in der Backbranche: Forschungsteam überträgt energieeffizientes Verbrennungsprinzip auf Durchlauf-Backöfen – ein Beitrag zur Energiewende

In der gesamten Prozesskette zur Erzeugung von Backwaren sind Backöfen mit großem Abstand die größten Energieverbraucher. Analysen des gesamten Produktionsprozesses haben gezeigt, dass mehr als die Hälfte des Energieeinsatzes allein in die Backöfen fließt – und von dieser für den Backprozess benötigten Energie wiederum nur ein Drittel auf die eigentliche Erwärmung der Backware. Die Energieeffizienz beim Backen ist daher ein Schlüsselfaktor für eine umweltverträglichere Produktion im Sinne der Energiewende sowie zur Senkung der Produktionskosten und der CO₂-Emissionen. Dies war bereits der Hintergrund des IGF-Projekts 17335 N, das 2018 als Leuchtturm-Projekt (https://www.fei-bonn.de/gefoerderte-projekte/leuchtturm/leuchtturm-2018) gekürt wurde.

Zu Recht: Das Forscherteam hatte im Rahmen des Vorhabens ein besonders energieeffizientes Verbrennungsprinzip – bekannt als Porenbrenner bzw. Volumetrische keramische Brenner (VKB) – erstmals erfolgreich in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt und dessen Vorteile auf die Produktion von Backwaren übertragen. Die zunächst theoretische Idee des VKB-Backofenkonzepts wurde in einem Etagenofen umgesetzt – und zwar mit überzeugenden Ergebnissen: Mit einer verkürzten Backzeit um bis zu 20 %, einer erhöhten Energieeffizienz um bis zu 45 % und deutlich reduzierten Energiekosten sowie CO₂- und Stickoxid-Emissionen wurden qualitativ hochwertige Backwaren hergestellt.

Aufbauend auf diesen Ergebnissen ist es nun Ziel eines aktuellen IGF-Projekts, diese innovative, bislang nur an Etagenöfen erprobte Backofentechnik auf kontinuierliche Backprozesse zu übertragen, wie sie in vielen Unternehmen üblich sind: In Durchlauf- bzw. Tunnel-Backöfen soll ein homogenes Temperaturfeld erzeugt werden, das – im Gegensatz zu üblichen Backöfen – deutlich präziser kontrolliert werden kann. Eine Schlüsselkomponente dabei sind stationäre, konkavere Wärmestrahlungsreflektoren, die die homogene Verteilung der intensiven thermischen Strahlung (insbesondere in nahinfrarotem (NIR-) Bereich) aus schmalen linienförmigen Hochtemperatur-Wärmequellen (wie Porenbrenner bzw. VKB) großflächig über die Backstraße ermöglichen. Dies soll zu einem insgesamt deutlich energieeffizienteren Prozess mit geringeren Emissionen sowie einer verkürzten Backzeit von bis zu 50 % führen. Mittels standardisierten Backprogrammen werden sodann drei verschiedene Referenzbackwaren (Weizenbrötchen, Weizenbrot sowie Mürbeteig-Kekse) in mehreren Versuchsreihen produziert sowie sensorisch und anhand verschiedener weiterer Qualitätskriterien wie Volumen, Textur und Krumenelastizität analysiert.

Das im Fokus des Projektes stehende VKB-Backkonzept, das an der Universität Erlangen-Nürnberg entwickelt wurde, ist aufgrund seiner energetischen, finanziellen und qualitativen Vorteile für Backbetriebe mit teilweise automatisierter Produktion von großer Relevanz. Allein der Energiemehreinsatz beim Backen kostet eine durchschnittliche Bäckerei mit einem Mehlverbrauch von 150 t/Jahr jährlich je nach Backofentyp zwischen 5.000 und 12.000 Euro. Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus eröffnet die VKB-Technik die Möglichkeit, mit echten Innovationen in der Backofentechnik auf den Markt zu kommen.

Informationen zum IGF-Projekt AiF 60 EWN "Innovatives Backen in einem Durchlauf-Backofen basierend auf hoher NIR- und IR-Wärmestrahlung" (https://www.fei-bonn.de/gefoerderte-projekte/projektdatenbank/60-ewn.projekt)


... ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)