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Kombination konventioneller Trocknungsverfahren zur Erhöhung der Energieeffizienz und zur Verbesserung der Qualität von getrocknetem Obst und Gemüse
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18250 N
Laufzeit: 01.01.2015
- 31.12.2018
Fördersumme: 361.210 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Obst und Gemüse werden von den Verbrau-chern nicht nur wegen den ansprechenden organoleptischen Eigenschaften, sondern auch wegen des Gehalts an bioaktiven In-haltsstoffen geschätzt. Eine Herausforderung für die Lebensmittelindustrie ist es dabei, diese Agrarprodukte in haltbare und qualitativ hochwertige Produkte zu überführen. Ein weit verbreitetes Verarbeitungsverfahren hierzu ist die Lebensmitteltrocknung. Getrocknete Pro-dukte haben eine sehr lange Haltbarkeit und sind aufgrund ihres geringen Gewichtes ins-besondere bei langen Transportwegen vor-teilhaft. Die gewünschten Eigenschaften der getrockneten Produkte hängen stark von der jeweiligen Anwendung ab. In der Lebensmittelindustrie werden ver-schiedene Verfahren zur Trocknung von Obst und Gemüse eingesetzt, die jeweils spezifi-sche Vor- und Nachteile haben. Die Gefrier-trocknung ist aufgrund der niedrigen Tempe-raturen das schonendste Trocknungsverfah-ren und erzielt bezüglich der sensorischen und ernährungsphysiologi-schen Qualität in der Regel die besten Ergebnisse. Allerdings können durch die feinen Produktstrukturen auch unerwünschte Farbveränderungen und/oder fragile Strukturen entstehen. Weite-re Nachteile sind lange Prozesszeiten und hohe Energiekosten. Die konventionelle Heiß-lufttrocknung ist die am häufigsten ange-wandte Trocknungsmethode. Sie zeichnet sich durch einen kostengünstigen Betrieb sowie durch die einfache Handhabung aus. Aufgrund der meist langen Trocknungszeiten und hohen Temperaturen hat dieses Verfah-ren jedoch sehr häufig negative Auswirkun-gen auf die Produktqualität. Hier sind Ge-schmacks- und Farbveränderungen, Verlust von wertgebenden Inhaltsstoffen, starke Strukturveränderungen, wie z. B. Schrump-fung und damit einhergehend schlechte Re-hydrationseigenschaften, als negative Folgen der Heißlufttrocknung zu nennen. Ein weite-res Verfahren ist die Vakuumtrocknung, bei der aufgrund der niedrigeren Temperaturen ein besserer Erhalt der Inhaltsstoffe gegebenist. Möglichkeiten der Energiezufuhr sind hier eine Strahlungs-, Kontakt- und Mikrowellenbeheizung. Die Mikrowellenvakuumtrocknung ist dabei die schnellste Trocknungsmethode. Nachteile sind jedoch eine uneinheitliche Erwärmung des Produktes und ein größerer Aufwand in der Prozessauslegung und -kontrolle. Manche Qualitäts- und Produktanforderungen können nur durch die Kombination mehrerer Trocknungsverfahren erreicht werden. Das innovative Potenzial solcher Kombinationstrocknungsprozesse wird von der Trocknungsindustrie bisher wenig genutzt und basiert bisher allein auf dem „Trial-and-Error“- Prinzip. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Möglichkeiten und Grenzen einer seriellen Kombination konventioneller Trocknungsverfahren in Hinblick auf Produktqualität und Energieeffizienz zu untersuchen. Wirtschaftliche Bedeutung: Aufgrund der saisonalen Verfügbarkeit und leichten Verderblichkeit wird Obst und Gemüse häufig zu länger haltbaren Produkten, z. B. Konserven, gefrorenen oder getrockneten Produkten, weiterverarbeitet. Der Marktanteil getrockneter Produkte hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Neben dem direkten Verzehr von getrockneten Obstund Gemüsestücken als gesunde Snacks werden diese Produkte auch in vielen Lebensmitteln, wie Frühstückscerealien, Dauerbackwaren, Desserts oder Trocken- bzw. Instantsuppen, verwendet. In der Europäischen Union betrug die Produktionsmenge von getrockneten Früchten im Jahr 2006 428.000 t mit einem Wert von 1,7 Mrd. € Euro. In Deutschland wurden im Jahr 2013 Trockenfrüchte im Wert von ca. 56,6 Mio. € und Trockengemüse im Wert von ca. 80 Mio. € produziert. Die Herstellung dieser Produkte ist sehr kosten- und ressourcenintensiv, da die Trocknung der wahrscheinlich energieaufwändigste industrielle Prozess ist und bis zu 15 % des gesamten industriellen Energieverbrauchs ausmacht. Es wird angenommen, dass die Trocknung von Lebensmitteln für etwa 20 bis 25 % der verbrauchten Energie in der Lebensmittelindustrie verantwortlich ist. Eine Steigerung der Energieeffizienz um nur 1 % kann dabei die Herstellungskosten um mindestens 10 % reduzieren bzw. den Gewinn um mehr als 10 % steigern. Die Ergebnisse des Vorhabens werden daher einen wichtigen Beitrag für die Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Produzenten leisten.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
