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Innovation in der Bio-Verarbeitung

Bei Bio-Lebensmitteln ist der Einsatz chemisch-synthetischer Verfahren und Hilfsstoffe weitgehend verboten – von Feld und Stall bis auf den Teller. Zugelassen sind grundsätzlich physikalische Verfahren. Welche davon sind für die Bio-Verarbeitung geeignet?

Die traditionelle Wädenswiler Lebensmitteltagung des zur Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) gehörenden Instituts für Lebensmittel- und Getränkeinnovation (ILGI) versammelte am 17. November zahlreiche Fachleute aus Forschung und Praxis zum aktuellen Austausch. Institutsleiter Prof. Michael Kleinert begrüßte die Fachgemeinde. Die Moderation durch die Tagung übernahmen Prof. Dr. Corinne Gantenbein-Demarchi  sowie Dr. Jürg Buchli, beide ebenfalls aus dem ILGI-Leitungsteam.

Im Fokus: Lebensmittelsicherheit und -qualität durch nicht-thermische Verfahren

Der jedes Jahr im Herbst stattfindende Anlass widmete sich dem Thema ‚Lebensmittelsicherheit und -qualität durch nicht-thermische Verfahren‘. Experten aus der Schweiz und verschiedenen EU-Ländern beleuchteten Chancen und Herausforderungen neuer Verfahren zur nachhaltigen Herstellung von sicheren, gesunden und qualitativ hochwertigen Lebensmitteln.

Prof. Dr. Alexander Mathys vom Sustainable Food Processing Laboratory am Institute of Food, Nutrition and Health (IFNH) an der ETH Zürich schaffte es, eine Übersicht zum Stand der Forschung zur nachhaltigen Lebensmittelverarbeitung auf Basis nicht-thermischer Verfahren zusammenzutragen. Weitere Beiträge stellten einzelne Verarbeitungsverfahren im Detail vor. Mathys zeigte in seiner Gesamtschau auch den Blick auf die Zielsetzung, mit neuen Verfahren einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Lebensmittelherstellung zu leisten.

Die ETH-Forschung ist eingebettet in europaweit vernetzte Forschungsprojekte. Eine aktuelle österreichische Studie im Auftrag des Gesundheitsministeriums widmet sich beispielsweise der Fragestellung ‚Was werden wir in Zukunft essen? Neue Verfahren und Techniken bei der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelversorgung - Bedeutung für Konsumentinnen und Konsumenten‘.

Weiter Weg von der Forschung zur Praxisanwendung

Lebensmittelhersteller sind bestrebt, die Effizienz und die Umweltauswirkungen ihrer Prozesse kontinuierlich zu verbessern und dabei die Lebensmittelsicherheit und die geforderte Haltbarkeit ihrer Produkte bei Erhaltung oder Verbesserung der Produktqualität zu gewährleisten. Einige der vorgestellten nicht-thermischen Verfahren, wie kurzzeitige Hochdruckbehandlung, sind vor allem im Getränkebereich bereits heute in der Praxis erprobt. Die Vorteile bezüglich Prozesstechnik und Produktschonung sind offensichtlich, lassen sich doch mit dieser Verfahrenstechnik Haltbarmachungseffekte bei wesentlich tieferen Temperaturen und kürzerer Behandlungszeit als etwa mit der klassischen Pasteurisation erreichen.

Weitere Verfahren wie gepulste elektrische Felder, gepulstes Licht, kaltes Plasma, Ebeam bieten neue Alternativen zu  industriellen Standardverfahren, um sichere Produkte mit einer exzellenten Qualität und hohem Nährwert herzustellen. Teilweise sind die Anwendungsmöglichkeiten bereits klar definiert, der Weg zur effektiven Etablierung in der Lebensmittelbranche dürfte jedoch noch längere Zeit in Anspruch nehmen. Die Anwendung von nicht-thermischen Verfahren und Technologien im industriellen Prozess ist vielversprechend, aber auch herausfordernd, da neben der Robustheit und der Standardisierung häufig auch neue Prozess- und Verpackungs-Designs und allfällige Pflichtdeklarationen gefordert sein können.

Mikrobieller Schutz vor mikrobieller Belastung

Einen eigenständigen Verfahrensansatz bildet der gezielte Einsatz von Schutzkulturen als Erweiterung der klassischen mikrobiellen Starterkulturen, etwa in der Milch-, Fleisch- und Backwarenbranche. Dr. Susanne Miescher Schwenninger (ILGI) zeigte auf, wie ihre Forschungsgruppe eine Vielzahl von Schutzkulturen zur Kontrolle von Verderbsorganismen und pathogenen Keimen in unterschiedlichen Lebensmitteln untersuchte.

Ziel des Projekts ist es, letztlich ein verlässliches und bezüglich Lebensmittelsicherheit geprüftes Schutzkultur-Sortiment zu entwickeln. Starterkulturen sind mit einigen inhalts- und produktionstechnischen Einschränkungen in der Bio-Verarbeitung längst Standard und stellen eine Erweiterung traditioneller Verarbeitungsmethoden dar. Der darauf aufbauende Schutzkultur-Einsatz dürfte daher auch für Bio-Produkte ein interessantes Zukunftspotenzial bieten.

Bio-Verarbeitung: Platz für Innovationen?

Neue Verarbeitungsmethoden und schonende Verfahren sind für die Bio-Branche von großem Interesse. Als schonend gelten gemeinhin handwerkliche und weitere traditionelle Verfahren, die zum Beispiel ohne extreme Druck- und Temperatureinwirkung den gewünschten Haltbarmachungseffekt erzielen. Für die Bio-Verarbeitung sind grundsätzlich physikalische Verfahren von Interesse, die zudem den Einsatz chemisch-synthetischer Hilfsmittel vermeiden helfen. Oft sind dies traditionelle handwerkliche Herstellungsverfahren.

Von großem Interesse sind Methoden, welche durch gesteigerte Ressourcen- und/ oder Energieeffizienz einen zusätzlichen Nachhaltigkeitsvorteil erbringen. Besonders bei Bio-Lebensmitteln mit weitgehenden Labelanforderungen – wie die Bio-Knospe und vergleichbare Labels – müssen jedoch auch die Anforderungen an eine schonende Verarbeitung (minimal processing) erfüllt sein.

Biofach-Kongress thematisiert neue Technologien für die Bio-Verarbeitung
Neue verarbeitungstechnologische Entwicklungen laden dazu ein, diese traditionelle Sichtweise neu zu interpretieren. Ein solcher Fachaustausch findet jeweils im Februar auf dem Fachkongress im Rahmen der Weltleitmesse Biofach in Nürnberg statt. Ein weiterer Kongressanlass ist bereits als Begleitveranstaltung zur Verleihung des Bio-Forschungspreises in Planung. Der Forschungspreis Bio-Lebensmittelwirtschaft wendet sich an Studenten und Doktoranden aller Fachgebiete, die sich im Rahmen ihrer Abschlussarbeit (Bachelor, Master oder Dissertation) mit ökologischen Themen und/oder Aspekten der Nachhaltigkeit auseinandergesetzt haben.

Der Biofach-Kongressanlass 2017 steht unter dem Titel ‚Neue Technologien in der Bio-Lebensmittelverarbeitung – was dient der Bio-Qualität, was ist abträglich?‘.

Peter Jossi

Bio-Verarbeitung in der Forschung

Die Zukunft der Bio-Verarbeitung und die Chancen und Risiken neuer Verfahrenstechniken sind längst Teil der praxisorientierten Forschung. 
„Organic food processing: a framework for concept, starting definitions and evaluation“ lautete der Titel einer breit angelegten und vernetzten Grundlagen-Studie, welche die Kriterien für eine gute Bio-Verarbeitung und sinnvolle Innovationen untersuchte.

Neben der eigentlichen produkt- und verfahrenstechnischen Sicht gewinnt auch die Nachhaltigkeitswirkung entlang der gesamten Wertschöpfungskette an Bedeutung. Um dazu gesicherte Bewertungsinstrumente zur Verfügung zu stellen, hat das FiBL ein umfassendes Dossier zusammen gestellt: 

FiBL-Dossier Nachhaltigkeit und Qualität biologischer Lebensmittel https://www.fibl.org/de/shop/artikel/c/qualitaet/p/1405-lebensmittelqualitaet.html
http://www.fibl.org/de/themen/lebensmittelqualitaet-sicherheit.html

„Organic food processing: a framework for concept, starting definitions and evaluation”
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jsfa.6542/abstract
 

Biofähig? – und wenn ja, für welche Bio-Qualität?

In der Lebensmittelindustrie hat das Hochdruckverfahren HPP bereits den Praxistest bestanden. Bei HPP gilt es die Frage zu klären, unter welchen Kriterien die Methode als schonend gilt und allenfalls für die Biolabelverarbeitung zugelassen werden könnte. Das Prüfverfahren kann richtungsweisend für weitere Innovationen wirken.

Ariette Matser von WUR (Wageningen Universitateit en Researchcentrum) untersucht mit ihrem Team neue Haltbarmachungstechnologien, die ohne Erhitzung eine verlängerte Haltbarmachung ermöglichen, gleichzeitig aber mit kurzzeitigen Hochdruckeinwirkungen arbeiten. Für das so genannte ‚High pressure processing‘ (HPP) untersuchen Matser und ihr Team auf einer Pilotanlage die Verarbeitungsbedingungen bei verschiedenen Druck- und Temperaturverhältnissen.

Bei der HPP-Methode werden die Lebensmittel in bereits verpackter Form behandelt. Der Druck wird nicht direkt, sondern indirekt durch eine Art Wasserbad ausgeübt. Durch die indirekte Einwirkung bleibt die Veränderung auf das Lebensmittel trotz hohem Druck minimal. Die tiefen Verfahrenstemperaturen schonen gleichzeitig das Lebensmittel, sind jedoch auch aus energetischer Sicht interessant. Geeignet ist die holländische Entwicklung vor allem für Fruchtsäfte und weitere flüssige oder pastöse Produkte wie Fruchtzubereitungen oder Saucen.

Biofähig – unterschiedliche Bio-Anforderungen beachten

Dabei ist zu unterscheiden zwischen der Zulässigkeit gemäß den rechtlichen Anforderungen (zum Beispiel EU-Bio-Verordnung oder Schweizer Bio-Verordnung) und weitergehenden Labelanforderungen wie etwa die Bio Suisse-Richtlinien in der Schweiz oder beispielsweise die Anforderungen der Bioland-, Naturland- oder Demeter-Label in Deutschland.

Die Lebensmittelgruppe am FiBL, Schweiz (Leitung Regula Bickel) beurteilen technologische Neuentwicklungen auf ihre Anwendungspotenziale in der Bio-Branche: „Grundsätzlich sind wir der Meinung, dass die Bio-Verarbeitung auch auf neue, innovative Technologien setzen soll, solange sie einen nennenswerten Vorteil erbringen, von den Konsumentinnen akzeptiert werden und mit den Grundprinzipien des Biolandbaus zu vereinbaren sind.“

Die erste Einschätzung der FiBL-Forschenden betreffend der von Matser vorgestellten HPP-Anwendungen ist positiv: „Das FiBL schätzt die HPP-Technologie für die Pasteurisierung von Lebensmitteln grundsätzlich als sehr vielversprechend ein. Im Gegensatz zu den thermischen Verfahren bleiben beim HPP- Prozess die meisten Aromakomponenten und Farbstoffe erhalten. Dies hat einen maßgeblich positiven Einfluss auf die sensorische Qualität eines Produktes. Als schonend zeigt sich die innovative Technologie auch bezüglich der Erhaltung von Inhaltsstoffen. Viele Vitamine sind beispielsweise sehr Temperatur-sensitiv, werden jedoch durch hohe Drücke kaum zerstört.“

Die FiBL-Forschenden können derzeit noch keine definitive Einschätzung abgeben: „Wir brauchen mehr Forschungsresultate, etwa zur Protein- und Fettveränderung. Ebenfalls gezeigt werden muss, wie die Technologie einer gesamtheitlichen Betrachtung aller relevanten Qualitätsaspekte Stand hält, insbesondere auch der holistischen Methoden, wie beispielsweise der Biokristallisation.“

Informationen:
http://www.wageningenur.nl/en/Expertise-Services/Research-Institutes/food-biobased-research.htm

Informationen

https://www.zhaw.ch/de/lsfm/weiterbildung/fachtagungen/lebensmittel-tagung/

http://www.bmgf.gv.at/home/Gesundheit/VerbraucherInnengesundheit/Lebensmittel/Was_werden_ wir_in_Zukunft_essen

https://www.biofach.de/de/events

http://www.forschungspreis-biolebensmittel.de/ index. php?id=48


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