Vortragsreihe "FEI-Highlights": Infos zum Web-Vortrag im Mai & Dokumentation des Web-Vortrags im Juni 2022

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Mit IGF ressourceneffizient filtrieren und reinigen: Einsatz pulsierender und alternierender Strömung am Beispiel der Magermilch-Mikrofiltration (AiF 57 EWN)

• Zum Hintergrund

  
  Bei der Verarbeitung von Milchprodukten setzen sich proteinhaltige Ablagerungen schnell an Membranen fest und reduzieren so erheblich die Filtrationsleistung. Dieses Phänomen der Deckschichtbildung wird in der Lebensmittelindustrie auch als Fouling bezeichnet. Die dadurch häufig notwendigen und aufwändigen Reinigungsvorgänge unter hohem Einsatz von Chemikalien sind zeit- und energieintensiv.
  
  Üblicherweise wird die Cleaning-in-Place (CIP)-Reinigung von Membranen, ebenso wie das Filtrieren selbst, im Crossflow-Modus durchgeführt. Um beim Filtrieren das Fouling zu verringern und damit den gesamten Prozess effizienter zu machen, wurde bereits in dem vorangegangenen IGF-Projekt AiF 31 EWN eine Filtrationsanlage konzipiert, die in der Lage ist, eine Suspension nicht nur – wie üblich – kontinuierlich entlang einer Membran zu pumpen, sondern die Strömung variieren kann: durch Pulsation sowie durch eine alternierende Strömung mit Strömungsumkehr. Es wurde untersucht, ob durch pulsierende sowie durch alternierende Querströmung der zu filtrierenden Suspension die Deckschichtbildung vermindert werden kann und wie hoch die Effekte der verschiedenen Strömungsmodi sind. Dabei konnten positive Effekte auf die Filtrationsleistung beobachtet werden.
  
  Im Rahmen des kurz vor dem erfolgreichen Abschluss stehenden Vorhabens AiF 57 EWN wurden die alternativen Strömungsformen auf ihr Potential zur Verbesserung der Reinigungseffizienz im Anschluss an die Magermilch-Mikrofiltration hin untersucht; ebenfalls konnten diverse weitere Einflussfaktoren identifiziert werden. Zusätzlich wurde eine Möglichkeit zur Umsetzung pulsierender Strömung in Industriemodulen entwickelt und die Ergebnisse auf diese übertragen.
  
  Ziel des Vorhabens ist es, die unterschiedlichen, in der Membrantrenntechnik neuen Strömungskonzepte zur Erhöhung der Reinigungseffizienz scale-up-fähig zu entwickeln und zu bewerten und damit den Bedarf an Ressourcen wie Zeit, Energie und Chemikalien während der Reinigung zu reduzieren.
  
  Von diesen neuen Ansätzen in der Crossflow-Filtration und -Reinigung profitieren Membranhersteller und Firmen des Anlagenbaus sowie darüber hinaus alle Unternehmen aus der Lebensmittel- und der Pharmaindustrie, die dieses Membrantrennverfahren einsetzen, durch eine höhere Wertschöpfung. Da insbesondere auch die Einsparung von Energie im Fokus steht, kann damit auch ein nennenswerter Beitrag zur Energiewende geleistet werden.
  
  Die Essenz der Ergebnisse aus dem kurz vor dem Abschluss stehenden Vorhaben sowie den weiteren Forschungsbedarf hat Christian Kürzl, der derzeit bei Prof. Dr. Ulrich Kulozik promoviert, im Rahmen seines Vortrags vor 87 Teilnehmerinnen und Teilnehmern vorgestellt.
  

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Gesundheitlicher Mehrwert durch Sauerteigfermentation: Nutzung bakterieller Beta-Glukane für die Brotherstellung dank IGF
(AiF 20462 BG)

• Zum Hintergrund

  
  In der menschlichen Ernährung haben Backwaren aus Weizen- oder Roggensauerteig eine sehr lange Tradition. Durch die Fermentation mit Milchsäurebakterien und Hefen wird der Teig gelockert und es bilden sich Aroma und Geschmack. Die Stoffwechselprodukte dieser Mikroorganismen verbessern zudem die ernährungsphysiologischen Eigenschaften, die Verdaulichkeit und die Haltbarkeit der Backwaren.
  
  Einige Stämme von bestimmten Milchsäurebakterien können noch mehr: Sie bilden Beta-Glukane, die als natürlicher Zellwandbestandteil auch in verschiedenen Getreidesorten vorkommen. Die vor allem in Hafer und Gerste enthaltenen Polysaccharide wirken sich in vielfacher Hinsicht positiv auf die Gesundheit aus. Sie regulieren den Blutzuckerspiegel und vermindern durch ihre cholesterinsenkende Wirkung das Risiko für Gefäßerkrankungen. Zudem tragen sie als präbiotische Ballaststoffe zur Gesunderhaltung des Darms bei und senken möglicherweise auch das Risiko, an Darmkrebs zu erkranken.
  
  Hafer und Gerste sind jedoch aufgrund ihrer backtechnologischen Defizite nur bedingt für den Einsatz in Backwaren geeignet. Eine Anreicherung gesundheitsfördernder Beta-Glukane in einer relevanten Menge scheidet auf diesem Wege daher aus – und die Nutzbarmachung der beta-glukanbildenden Milchsäurebakterien rückt in den Fokus.
  
  Deren Verwendung in der Backwarenproduktion steht daher im Mittelpunkt des IGF-Projekts AiF 20462 BG, das im Juni 2022 kurz vor seinem erfolgreichen Abschluss steht. Über die bisherigen Ergebnisse hat Dr. Wiebke Schlörmann als Projektleiterin des Vorhabens in ihrem Vortrag berichtet. Ihr Fokus lag dabei auf den physiologischen Effekten von Beta-Glukanen aus Milchsäurebakterien, vor allem bezüglich der Darmgesundheit.
  
  Vor Beginn des Vorhabens gab es noch keine Untersuchungen, inwieweit sich Beta-Glukane aus Milchsäurebakterien hinsichtlich ihres ernährungsphysiologischen Werts von pflanzlichen Beta-Glukanen unterscheiden und inwieweit durch deren Einsatz als Starterkulturen die strukturellen und sensorischen Eigenschaften von Backwaren verbessert werden können. Ziel des Projektes ist es, diese Fragen zu klären und damit die Grundlagen für den Einsatz beta-glukanbildender Milchsäurebakterien zu erarbeiten. Die Untersuchungen sollen zudem wissenschaftlich fundierte Daten für einen möglichen künftigen Health Claim beim Einsatz der Milchsäurebakterien liefern und deren mögliche Vorteile gegenüber Beta-Glukanen anderen Ursprungs aufzeigen.
  
  Von dem Vorhaben werden insbesondere die rund 10.000 Handwerksbäckereien sowie weitere kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) aus der Back- und Zulieferbranche profitieren können: Sie können unmittelbar die Ergebnisse umsetzen und Backwaren anbieten, die dem Wunsch von Verbraucherinnen und Verbrauchern nach hochwertigen, regional hergestellten Clean-Label-Produkten mit ernährungsphysiologischem Zusatznutzen entsprechen.