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| 26.2.2009 Messetipp: Anuga FoodTec 2009 Von Alpha bis Omega: Funktionelle Inhaltsstoffe verheissen Gesundheit und Wohlbefinden und sorgen für Wachstumsimpulse am Markt Extrusion ist eine Schlüsseltechnologien der Lebensmittelverarbeitung mit Zukunftspotenzial. Angesprochen sind die Hersteller von Snacks, Frühstückscerealien, Gesundheitsriegel, Flachbrot, Speiseeis oder Tiernahrung. Für das industrielle Tiefgefrieren von Lebensmitteln stehen Kaltluftgefrierverfahren, Kontaktgefrierverfahren und kryogene Tiefgefrierverfahren zur Auswahl. Kryogene Froster zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Anlagen durch eine sehr schnelle Gefriergeschwindigkeit von 5 cm pro Std. aus.  Von Alpha bis Omega: Funktionelle Inhaltsstoffe verheissen Gesundheit und Wohlbefinden und sorgen für Wachstumsimpulse am Markt Für Verbraucher von heute haben gesunde Ernährung und Getränke einen hohen Stellenwert. Und spätestens seit probiotische Joghurts die Kühlregale erobert haben, weiss jeder Konsument, dass sich in unserem Darm unzählige Bakterien tummeln: Sie heissen Digestivum essensis, Lactobacillus reuteri oder Lactobacillus casei defensis. Als probiotische Zusätze in Joghurt und Milchdrinks sollen sie unsere Abwehrkräfte stärken und die Verdauung regulieren. Gleichzeitig fragen Verbraucher vermehrt nach alkoholfreien Getränken, die der Anforderung "funktional" entsprechen. Um diesem Bedürfnis gerecht zu werden, bieten die Hersteller funktionaler Inhaltstoffen den Getränkeproduzenten verschiedene Konzepte, bei denen der funktionale Zusatznutzen aus natürlichen Quellen stammt. Probiotika gehören zu den Milchsäurebakterien, wie sie zum Beispiel auch in Sauerkraut, Sauerteig, Rohwürsten und gesäuerten Milchprodukten wie Joghurt oder Buttermilch vorkommen. Die gesundheitsfördernden Eigenschaften probiotischer Bakterien sind schon seit langem bekannt. In Japan gibt es mit Probiotika angereicherte Milchprodukte bereits seit rund 70 Jahren. Sicher durch den Magen-Darmtrakt Von zentraler Bedeutung ist es, die Lebensmittel schonend zu verarbeiten, um die Vitalität und Stabilität der Mikroorganismen zu erhalten. Um ihre probiotische Funktion zu entfalten, sollten sie den Magen-Darm-Trakt heil durchlaufen. Eine Möglichkeit ist, die Mikroorganismen mit Substraten zu umhüllen, d.h. zu verkapseln, um sie sicher durch den Magen-Darm-Trakt zu schicken. In den Kapseln sind die Probiotika in ein Netzwerk aus natürlichen Weizenfasern oder Polysacchariden wie Stärke oder Pektine gebettet und zusätzlich von einer Schale aus Protein- und Kohlenhydratmolekülen umhüllt. Dadurch ist zum einen sichergestellt, dass der Geschmack der Lebensmittel durch die Probiotika nicht leidet. Zum anderen sind die Bakterien vor der Magensäure geschützt. Unter Verkapselung versteht man alle Verfahren zur vollständigen Umhüllung oder Einbettung von Flüssigkeitstropfen, festen Partikeln oder auch Gasen in eine feste Hüllsubstanz (Matrix). Die Kapselgrössen bewegen sich etwa zwischen 5 und 500 m Durchmesser. Die Wahl des Verkapselungsverfahrens hängt im Wesentlichen von den Eigenschaften des Kern- und Hüllmaterials ab. Sprühtrocknung und Extrusion haben sich in der Lebensmittelindustrie als die am häufigsten genutzten Verfahren zur Mikroverkapselung etabliert. Beide lassen sich in grosstechnischem Massstab sowohl im Batch-Verfahren als auch in der kontinuierlichen Produktion wirtschaftlich einsetzen. Bisher werden die Keime vor allem gefroren oder getrocknet, bevor sie einem Joghurt als Pulver in hochkonzentrierter Form zugegeben werden. Wissenschaftler am Wissenschaftszentrum Weihenstephan der Technischen Universität München gehen einen anderen Weg und setzen auf das Milchprotein Casein zur Mikroverkapselung der probiotischen Keime. Innovativ ist allerdings nicht nur das Hüllenmaterial, sondern vor allem das schonende Herstellungsverfahren. Um das Casein in geeignete Mikrokapseln zu verwandeln, werden die Keime mit dem Milcheiweiss gemischt, das als Hüllstoff dienen soll. Nach Zugabe eines speziellen Enzyms, der Transglutaminase, und der Herstellung einer Wasser-in-Öl-Emulsion bildet sich ein Casein-Gel, in dem die gesunden Bakterien von einem dichten Netz umschlossen sind. Die durchschnittlich 150 Mikrometer kleinen Kügelchen werden anschliessend durch Schleudern abgetrennt und gewaschen. Ein Gramm Mikrokapseln enthält dann rund fünf Milliarden lebende Keime. Funktionalität als Trend im Getränkesektor ACE-Getränke, Energy Drinks, Sportler-Getränke, probiotische Milchdrinks, Frühstückdrinks, Vitamingetränke, Wellness-Getränke und Wässer mit verschiedenen Wirksubstanzen - es herrscht wahrlich kein Mangel an Getränken mit funktionalem Zusatznutzen, die um die Gunst des Verbrauchers am Markt ringen. Die Palette der Substanzen, die den Getränken zugesetzt werden, reicht von Apfelessig und Aloe Vera über Johanniskraut, Ginseng und Guarana, von Kombucha, Koffein und Coenzym Q10 bis zu Vitaminen, Omega-3-Fettsäuren, Mineral-, Ballast- und Sekundären Pflanzenstoffen, von Fettsäuren bis zu Zitronengras. Für Lebensmittelhersteller bietet dieser Trend vielfältige Möglichkeiten, neue Functional Food-Produkte zu entwickeln, die die Ansprüche der Verbraucher erfüllen. Viele funktionale Inhaltstoffe stellen jedoch sehr hohe Anforderungen an die Verarbeitung, damit ihre ernährungsphysiologischen Eigenschaften erhalten bleiben. Häufig handelt es sich um hitzesensible Inhaltsstoffe, die funktionellen Lebensmitteln zugesetzt werden. Spezielle Dosiersysteme ermöglichen beispielsweise das aseptische Inline-Dosieren von flüssigen Zusatzstoffen nach der Enderhitzung des Basisprodukts unmittelbar vor der Abfüllung in die Verpackung. Die Dosierung erfolgt durch einen sterilen Schlauch, der an den Beutel mit dem zu dosierenden Produkt angeschlossen ist. Eine sterile Nadel injiziert die Additive in das Basisprodukt. Dampfbarrieren erhalten die aseptischen Bedingungen während des Prozesses. Die hitzeempfindlichen funktionalen Zusatzstoffe werden somit nicht mehr erhitzt. Wurden probiotische Bakterien bisher vor allem in Joghurt oder Produkten aus fermentierter Milch angeboten, so können dank dieser Dosiersysteme nun auch Fruchtsäfte oder Smoothies mit Milchsäurebakterien angereichert würden. Wie Irland 2006 zum ersten probiotischen Orangensaft kam Glaubwürdigkeit ist für den Erfolg entscheidend Marktanalysten bescheinigen dem Markt für funktionelle Lebensmittel nach wie vor eine hohe Dynamik. Laut Informationen des Zukunftsinstituts in Kelkheim gibt es Prognosen, die davon ausgehen, dass Functional Food bis 2010 rund 25 Prozent des weltweiten Lebensmittelmarkts ausmachen wird. Bis 2050 sollen es sogar 50 Prozent sein. Ganz unrealistisch ist diese Vorhersage nicht - schliesslich arbeiten die Konsumenten auch hier zu Lande eifrig an ihrer Verwirklichung mit: Functional Food hat sich bei den deutschen Verbrauchern so weitgehend durchgesetzt, dass es kaum noch als solches wahrgenommen wird. Schenkt man dem Marktforschungsinstitut AC Nielsen Glauben, so ist der deutsche Markt für funktionelle Lebensmittel mit 5,1 Mrd. EUR Umsatz mittlerweile der grösste in Europa. Sein Wachstumspotenzial wird auf 20 Prozent pro Jahr geschätzt. Rund 43 Prozent der Deutschen achten laut Branchenbericht "Ernährungstrends 2008" (Axel Springer) beim Lebensmittelkauf bereits auf den "gesundheitsfördernden Zusatznutzen". Die Glaubwürdigkeit ist im deutschen Functional Food-Markt dagegen der eigentliche Knackpunkt. Nach einer Befragung im repräsentativen Haushaltspanel von ACNielsen geben rund 50 Prozent der deutschen "Kaufverweigerer" von Functional Food-Produkten an, nicht an die Wirkung zu glauben - der höhere Preis spiele dagegen eine deutlich geringere Rolle. Die Ergebnisse zeigen, dass geringe Glaubwürdigkeit eine echte Hürde für den Erwerb funktioneller Lebensmittel darstellen kann. Die Health-Claims-Verordnung bietet mittelfristig die Chance, die Glaubwürdigkeit von Functional Food in den Augen der Verbraucher zu unterstützen. Denn strikte Vorgaben für nährwert- und gesundheitsbezogene Angaben bei Lebensmitteln dürften sich auf die Kommunikation und letztlich auch auf das Verbraucherverhalten positiv auswirken.  Zweiwellen-Extruder von Brabender Extrusion: Vielfältig einsetzbare Schlüsseltechnologie Zu den modernen Schlüsseltechnologien in der Lebensmittelverarbeitung gehört die Extrusion. Sie findet vielfältigen Einsatz, z.B. zur Herstellung von Snackprodukten, Frühstückscerealien, Gesundheitsriegeln, Flachbrot, Speiseeis, Süsswaren oder Tiernahrung. Die Extrudate gelangen in den unterschiedlichsten Formen, Farben und Geschmacksrichtungen in den Handel. Kein anderes Verfahren als die Extrusion bietet ein so grosses Potenzial, die Produktmatrix völlig neu zu gestalten und innovative Lebensmittelstrukturen zu entwickeln. Wesentlich sind hierbei die Parameter Druck, Temperatur und Scherung sowie die kontinuierliche Arbeitsweise im geschlossenen System. Molekulare Lebensmittelgestaltung Die Extrusion ist ein Werkzeug zur molekularen Gestaltung von Lebensmitteln. Unter Berücksichtigung der technologischen und physikalischen Voraussetzungen von Roh- und Zusatzstoffen lassen sich neue Produkte mit definierten funktionellen Eigenschaften generieren. In letzter Zeit wurden zum Beispiel Projektarbeiten zur Nassextrusion (Fleischtexturate) und zur Gefrierextrusion (Speiseeis) durchgeführt. Im Grunde genommen ist der Extruder ein kontinuierlicher Hochviskos-Mischer. Für die unterschiedlichen verfahrenstechnischen Aufgaben im Lebensmittelbereich stehen verschiedene Varianten zur Verfügung. Besonders robust und einfach aufgebaut ist der Einschneckenextruder. Mit seinen speziellen Vorzügen kommt in der Praxis häufig auch der Doppelschneckenextruder zum Einsatz. Dieser ermöglicht gegenüber den Einschneckenmaschinen ein enges Verweilzeitspektrum und erlaubt über die Veränderung von Füllgrad, Durchsatz, Drehzahl und Drehrichtung eine flexible Prozessgestaltung. Expansionsgrad und Formgebung werden massgeblich über die Gestaltung der Austrittsdüse vorgegeben, unter anderem bei kaltextrudierten Kaugummi- oder Lakritzmassen. Ein typisches Beispiel dafür, wie neben der Struktur und der sensorischen Qualität das Produktdesign massgeblich über den Markterfolg entscheidet, sind Snackartikel. Die Rezepturen dieser Produktgruppe werden relativ trocken mit Feuchtigkeitsgehalten von rund 30 Prozent gefahren. Flexibler und kontinuierlicher Prozess Darüber hinaus gibt es eine ganze Reihe weiterer Anwendungslösungen, um Produkte mit bestimmten strukturellen Eigenschaften herzustellen. Jüngst wurde beispielsweise ein flexibler, zeitsparender und kontinuierlicher Prozess entwickelt, der unter Einsatz der Extrusion die Produktion von Paniermehl mit funktionellen Inhaltsstoffen ermöglicht. Nach dem Mischen werden die Zutaten im Extruder in wenigen Sekunden mittels zwei gleichläufigen Schnecken in der Anlage zwangsgefördert und dabei zu einem Teig verknetet. Kneten und Backen in einem Schritt Bedingt durch den Eintrag mechanischer und thermischer Energie und den in der Maschine vorherrschenden Temperatur- und Druckverhältnissen findet im Teig eine Modifikation der Stärkepartikel statt. Am Düsenaustritt erfolgt eine Expansion des Produkts über einen Temperatur-/Druckgradienten. Im Gegensatz zur traditionellen Herstellungsweise vereint die Extrusion also das Kneten und Backen in einem Prozessschritt. Die Phase der Teigruhe bzw. Gärung entfällt komplett. Das Extrudat, welches direkt am Düsenausgang zu Pellets geschnitten wird, kann analog der konventionellen Paniermehlherstellung auf den geforderten Feuchtgehalt getrocknet werden. Die Pellets werden zur gewünschten Granulation vermahlen, dann gesichtet und schliesslich verpackt. Über ein geeignetes Setup kann mit der beschriebenen Verfahrenstechnik jedoch nicht nur Paniermehl verschiedenster Art produziert werden. Auch die Herstellung von anderen Produkten wie Backerbsen und Croutons bis hin zu Brotchips ist auf der gleichen Anlage möglich. Frühstücksflocken aus Weizenkleie Ein weiterer Anwendungsschwerpunkt der Extrusionstechnologie ist die Veredelung von Mehlen und Stärken. Die Ausgangsstoffe werden im Prozessreaktor gekocht, wodurch die Stärke gelatiniert und ihre strukturellen Eigenschaften verändert. Das daraus entstehende Extrudat kann als natürliches Bindemittel in zahlreichen Lebensmitteln eingesetzt werden. Selbst Müllereinebenprodukte, die bisher nur als Futtermittel absetzbar waren, lassen sich per Extrusion aufwerten. So kann zum Beispiel Weizenkleie in Frühstücksflocken verwandelt werden. Eine der modernsten Mehrzweck-Cerealienanlagen Europas, auf der Produkte sowohl direkt als auch indirekt expandiert werden können, steht bei einem Lebensmittelhersteller in Italien. Diese verfügt über einen Output von bis zu 1.600 kg/h. Das Produktspektrum reicht von Multigrainflocken über Cornflakes, Rice Crispies und Maize Balls bis hin zu Schokokugeln. Die Technik ist in einer 200 m langen, 75 m breiten und 17 m hohen Halle untergebracht. Das Besondere an der Anlage ist, dass darauf die Frühstückscerealien sowohl traditionell im Chargenkocher als auch im Extruder hergestellt werden können. Wenn Extrudate kontinuierlich in verschiedenen Farben auf nur einer Anlage produziert werden sollen, ist sogar das möglich - und vor allem wirtschaftlich. Kern des Prozesses ist ein Zusatzmodul, bestehend aus Farbtanks mit jeweils einer Pumpe sowie dem Anschlusssystem an den Extruder. Der Verfahrensablauf wird in einer Weise angepasst, dass Verschleierungen an den Übergängen zwischen den einzelnen Farben vermieden werden. Die Dosierpumpen erhalten ihr Signal direkt von der Extrudersteuerung. Verkapselung funktioneller Wirkstoffe Wie vielseitig die Extrusion darüber hinaus eingesetzt werden kann, zeigt deren Verwendung für die Verkapselung von funktionellen Wirkstoffen. Zuerst wird das pulvrige Basismaterial dem Verfahrensteil zugeführt, zumeist ein Hydrokolloid oder eine geeignete Vormischung mit Film bildenden Eigenschaften. Je nach Bedarf werden stromab Wasser oder Weichmacher zugegeben, später das zu verkapselnde Produkt. Im Extruder wird eine feine Dispersion von Kernmaterial und Hülle erzeugt und unter Druckaufbau durch geeignete Düsen gepresst. Die Kombination aus einer dicken, mechanisch stabilen Hülle und einer quasi uneingeschränkten Rezepturwahl bei der Mikroverkapselung im Zweiwellenextruder ermöglicht eine Vielzahl an Freisetzungsmechanismen. Gleichzeitiges Extrudieren von Mantel und Inhalt Ein besonders interessantes Feld für die Umsetzung von kreativen Produktideen ist die Co-Extrusion, mit der sich gefüllte Lebensmittel herstellen lassen. Dabei werden mehrere Materialien gleichzeitig verarbeitet, zumeist Mehle und Proteine für den Mantel und eine pumpbare weiche Masse für die Füllung. Der Experimentierfreude wird auch in diesem Bereich breiter Raum geboten. Nähere Informationen über die enormen Möglichkeiten, die die Extrusion hinsichtlich Sortimentsdiversifizierung und -differenzierung bietet, sind bei einer ganzen Reihe von Ausstellern auf der diesjährigen Anuga FoodTec erhältlich, die von der Koelnmesse GmbH in Kooperation mit der DLG (Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft) veranstaltet wird - und zwar vom 10. bis 13. März in den Hallen 4 bis 10 des Kölner Messegeländes. Die Anuga FoodTec bietet der internationalen Ernährungswirtschaft eine Informations- und Beschaffungsplattform, die den gesamten Technologie- und Investitionsbedarf für die Produktion aller Bereiche der Lebensmittelindustrie abdeckt. Erwartet werden erneut über 1.100 ausstellende Unternehmen aus rd. 40 Ländern.  Frosten mit kryogenem Gas: Kälte- und Tiefkühltechnik an der Anuga FoodTec in Köln Für das industrielle Tiefgefrieren von Lebensmitteln stehen Kaltluftgefrierverfahren, Kontaktgefrierverfahren und kryogene Tiefgefrierverfahren zur Auswahl. Die beiden zuerst genannten Methoden zählen zu den klassischen Gefrierverfahren, bei denen die Kälte zumeist mit Kompressionskälteanlagen erzielt wird. Etabliert hat sich das Gefrieren im Luftstrom, entweder im Gefriertunnel oder im Wirbelbett. Die tiefkalte Luft wird in einem Tunnel an das auf einem Band transportierte Lebensmittel geführt und auf die einzelnen Etagen innerhalb der Anlage geleitet. Das Kaltluftgefrierverfahren im Tunnel ist geeignet für alle verpackten und unverpackten, regelmässig und unregelmässig geformten Lebensmittel. Beim Gefrieren im Wirbelbett wird die kalte Luft dagegen mit Druck von unten durch eine siebartig gelochte Bodenwanne geblasen. Die schüttfähigen und unverpackten Lebensmittel werden von der kalten Luft verwirbelt und gefrostet. Ebenfalls zu den konventionellen Methoden zählt das Kontaktgefrieren zwischen Platten, flexiblen Stahlbändern oder rotierenden Zylinderflächen. Bei diesen Verfahren liegen die meist verpackten Lebensmittel zwischen Metallplatten, in denen ein Kältemittel fliesst, das die Platten auf etwa minus 40 Grad Celsius abkühlt. Kontaktgefrierverfahren sind prädestiniert zum Tiefgefrieren von Blockware wie Fischfilets oder Rahmspinat. Kryogene Kälte erschliesst neue Möglichkeiten TK-Produkte werden heute zunehmend portionierbar vermarktet. Pasta, Reis, Meeresfrüchte, Gemüseteile oder Mischungen dieser Produkte werden dazu lose rollend gefrostet. Möglich wird dies dank kryogener Verfahren, bei denen das Gefriergut durch Eintauchen in flüssigen Stickstoff (minus 196 Grad Celsius) oder flüssiges Kohlendioxid (minus 78 Grad Celsius) zu hochwertigen IQF-(Individually Quick Frozen)-Produkten verarbeitet wird. Das Prinzip, das den kryogenen Anwendungen zu Grunde liegt: Unmittelbar in einen Froster gesprüht, siedet der Stickstoff beziehungsweise sublimiert der Kohlendioxidschnee. Die dazu notwendige Energie (Wärme) wird dem Gefriergut entzogen, das dadurch abkühlt und schliesslich gefriert. Kryogene Froster zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Gefrieranlagen durch eine sehr schnelle Gefriergeschwindigkeit von fünf Zentimetern pro Stunde und mehr aus. Während die Kälteleistung konventioneller Gefrieranlagen in der Regel nur für eine bestimmte Leistung ausgelegt ist, haben die kryogenen Gefrieranlagen eine grosse Leistungsbandbreite und erschliessen der Lebensmittelindustrie den Zugang zu neuen Produkten. Kälte- und Klimatechnik sind Aspekte der Fachmesse Anuga FoodTec (Medienmitteilung Kölnmesse). Anuga FoodTec 10. bis 13. März 2009 in der Messe Köln (alle 3 Jahre) Internet: www.anugafoodtec.de | |