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Neue Verfahren für ein traditionelles Nahrungsmittel

Wie kann man den Geschmack von glutenfreien Backwaren verbessern und deren Herstellung automatisieren? Diese und anderen Fragen stellt sich die Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik des Lehrstuhls für Brau – und Getränketechnologie der Technischen Universität München. Mit ihrem umfassenden Know-How über den Umgang mit Getreide und Pseudocerealien sind sie ein starker Partner im Netzwerk Bioaktive Pflanzliche Lebensmittel.

Das Team der AG Getreideverfahrenstechnik. © TUM

Das Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt in Freising ist der Standort für Life Sciences der Technischen Universität München (TUM). An dem Wissenschaftszentrum können unter anderem Molekulare Biotechnologie, Ernährungswissenschaften sowie Brauwesen, Lebensmittel- und Getränketechnologie studiert werden. Der  Lehrstuhl für Brau – und Getränketechnologie unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Becker gehört zum Forschungsdepartment Ingenieurwissenschaften für Lebensmittel und biogene Rohstoffe und ist Mitglied im Netzwerk Bioaktive Pflanzliche Lebensmittel. Der Fokus des Lehrstuhls liegt darauf, pflanzliche Rohwaren, wie Getreide, verfahrenstechnisch und biotechnologisch zu verarbeiten. Die verschiedenen AGs des Lehrstuhls befassen sich mit der Brau- und Hefetechnologie, Getränkedesign und den entsprechenden Rohstoffe. Auch eine eigene Forschungsbrauerei gehört zu der Ausstattung des Lehrstuhls. Auf dem Programm stehen neue Getränkeideen aber auch Lebensmittelsicherheit und biofunktionalisierte Lebensmittel. Dabei ergänzen sich die Arbeitsgruppen, die sich mit flüssigen und festen Lebensmitteln aus Getreide, Malz oder Pseudocerealien befassen, hervorragend.

Backen mit Bildverarbeitung

Die Wissenschaftler erforschen die Struktur von Getreide. © TUM

Die AG Getreideverfahrenstechnik steht seit 2009 unter der Leitung von Dr. Mario Jekle. „Wir befassen uns auch aber nicht nur mit verfahrenstechnischen Fragestellungen“, sagt Mario Jekle. Die Wissenschaftler möchten mit Hilfe von Sensoren die Automatisierung in der Backwarenherstellung verbessern. So soll mittels Ultraschall die Dichte während der Teigverarbeitung gemessen und damit eine gleichmäßige Struktur der Krume gewährleistet werden. Zudem soll der Backvorgang durch Bildverarbeitung erfasst werden. „Was der Bäcker kann, soll auch die Kamera mit der entsprechenden Software können“, erklärt Jekle. Ähnliches ist auch schon in einem Projekt gelungen. So entwickelten die Wissenschaftler in einem Kooperationsprojekt einen intelligenten Backofen. Ein virtueller Ofenführer übernimmt dabei die Aufgabe eines Bäckers, der die Backwaren auf Grund seiner visuellen Einschätzung und Erfahrung bewertet. Der virtuellen Ofenführer kann dies mit Hilfe einer Kameratechnologie und der entsprechenden Software. Der wirtschaftliche Nutzen, dieser Technologie ist nicht zu unterschätzen, bilden doch fehlerhafte Backwaren Ausschussware, die nicht oder nur billiger verkauft werden kann. „Hier geht es nicht nur um ein paar Gramm Mehl, sondern um große Ausschussmengen“, weiß der Lebensmitteltechnologe.

Zusammenarbeit im Netzwerk

Amarantblütenstand © Uni Hohenheim

Alternative Rohstoffe zu finden und diese nutzbar zu machen, ist ein weiteres Ziel, dass sich die Wissenschaftler um Prof. Becker und Dr. Jekle gesetzt haben. „Im Bereich der glutenfreien Getreide und Pseudocerealien haben wir schon Projekte erfolgreich abgeschlossen“, berichtet Jekle. Im Rahmen des Netzwerkes Bioaktive pflanzliche Lebensmittel wurden zwei Projektanträge unter dem Dach des ZIM-Programms erfolgreich genehmigt. Dabei soll ein Amarantbrot unter Verwendung verschiedener Mehlfraktionen und innovativer Verarbeitungstechnik hergestellt werden. Das zweite Projekt hat das Ziel ein Amarantproteinpulver für den Einsatz im Sportbereich zu produzieren. Auch dabei sollen verschiedene Amarantfraktionen verwendet werden. Zusammen mit Herrn Jekle arbeiten Frau Dana Elgeti und Frau Maike Föste von der TUM im Rahmen ihrer Doktorarbeiten an diesen Projekten. Weiteren Partner aus dem Netzwerk wirken ebenfalls an den Projekten mit. „Hierbei handelt es sich um eine eigentlich naheliegende Anwendung, die nur noch nie vorher gemacht wurde“, erklärt Jekle. „Mit verschiedenen Mühlen, versuchen wir das Potenzial der verschiedenen Fraktionen zu nutzen.“ Denn die Zusammensetzung unterschiedlicher Fraktionen die während der Mehlherstellung entstehen, hängt von der eingesetzten Technik, wie der Größe des Mahlwerks und die Siebe ab.

Für Weizen und Roggen sind solche Techniken, laut Jekle, schon sehr lange im Einsatz, denn das Mehl, das der Verbraucher im Geschäft kauft, ist nur ein Teil des Korns. Es handelt sich dabei um das Innere des Getreidekorns, den sogenannten Mehlkörper oder Endosperm, der die Stärke des Getreides enthält. Die Frucht- und Samenschale, die sogenannte Kleie, enthält dagegen viele Mineral- und Ballaststoffe sowie Vitamine. „Wir fragen uns daher wie man den Geschmack der Backwaren aus Pseudocerealien verbessern kann“, sagt Jekle. Je höher der Anteil der ernährungsphysiologisch interessanten Kleie in einem Brot ist desto schlechter sind meist das Volumen und auch der Geschmack. Werden die Fraktionen optimiert aufgeteilt, so könnten, laut Jekle, auch die wertvollen Inhaltsstoffe ihren Weg ins Brot finden. Die Ideen großtechnisch zu realisieren ist ebenfalls Teil des Projekts.

Ernährungsphysiologisch interessanter Reststoff

Die Verwertung von Weizenschlempe, einem Reststoff aus der Ethanolherstellung aus Weizen, für ballaststoffreiche Brote ist auch ein Thema am Lehrstuhl. "Wir versuchen zu detektieren, welcher Bestandteil der Weizenschlempe den negativen Geschmack hervorruft", sagt Jekle. "Wenn man das erst einmal analysiert hat, kann man Backwaren und Getränke mit dem ernährungsphysiologisch interessanten Reststoff aufwerten."

Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeitsgruppe liegt darin, neue Prozessschritte zu entwickeln. Innerhalb dieses Schwerpunktes werden auch etablierte Verfahren neu betrachtet, dazu gehört der Einsatz sogenannter Gärgutträger, also die Kästen in denen der geformte Teiglinge zur Gärung gelegt werden. So führen diese häufig zu Problemen in automatisierten Backbetrieben, da die Teiglinge nach der Gärung an den Behältern kleben bleiben und so eine hohe Verschmutzung und damit auch mikrobielle Belastung entsteht. Die Wissenschaftler des Lehrstuhls möchten diese nun vermindern.

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