Advanced Technologies
von Innovationen zum Scale-up

Lichtbasierte Verfahren ermöglichen kontaktfreie, energieeffiziente Methoden zur mikrobiellen Dekontamination von Oberflächen etwa an Lebensmitteln, Verpackungen oder Anlagen. Abhängig von Verfahren und Parametern lassen sich Mikroorganismen wirksam inaktivieren. Gleichzeitig können sensorische Eigenschaften gezielt beeinflusst werden, z. B. Krustenbildung und Bräunung, oder auch die Bildung bestimmter Vitamine.

UV-C-Licht (200–280 nm) wirkt photochemisch, indem es von der DNA absorbiert wird und dadurch Replikation und Transkription hemmt. Es wird u. a. zur Oberflächendesinfektion sowie zur Luft- und Wasseraufbereitung eingesetzt und kann Enzyme inaktivieren sowie bioaktive Inhaltsstoffe in Lebensmitteln erhalten. Am DIL steht eine kontinuierliche UV-C-Anlage bereit, die eine gleichmäßige Behandlung von drei Seiten ermöglicht bei variabel einstellbarem Lampenabstand und Behandlungszeit für reproduzierbare Ergebnisse unter lebensmittelrechtlich relevanten Bedingungen.

Pulslicht (PL) arbeitet mit sehr kurzen, hochenergetischen Impulsen über ein breites Spektrum (180–1.100 nm) und kombiniert photochemische und photothermische Effekte. Dadurch werden Mikroorganismen vielschichtig geschädigt, z. B. an DNA, Zellwänden und Proteinen. Die DIL-Versuchsanlage liefert bis zu drei Pulse pro Sekunde mit 505 Joule Pulsenergie, bei flexibel einstellbarem Abstand sowie Anzahl und Intervall der Pulse.

Infrarot (IR) dient vor allem der schnellen Oberflächenerwärmung und sensorischen Aufwertung und unterstützt durch den photothermischen Effekt zusätzlich Keim- und Enzyminaktivierung. Die IR-Anlage am DIL (18 kW) erlaubt variable Einstellungen von Zeit und Abstand und wird z. B. für Bräunen, Rösten, Trocknen sowie in Kombination mit anderen Verfahren eingesetzt.

Gepulste elektrische Felder (PEF) sind ein innovatives, nicht-thermisches Verfahren zur Strukturveränderung und zur Inaktivierung von Mikroorganismen in der Lebensmittelverarbeitung. Kurze Hochspannungsimpulse bewirken Elektroporation, öffnen Zellmembranen gezielt und ermöglichen so Vorteile bei Extraktion, Texturveränderung und Haltbarmachung bei energieeffizienter Verarbeitung, etwa für Obst, Gemüse und Fruchtsäfte.

PEF wird vor allem zur Strukturmodifikation eingesetzt, indem Gewebe weicher wird und Massen- sowie Wärmetransport verbessert werden, und zur mikrobiellen Inaktivierung vegetativer Zellen ohne thermische Produktschädigung, besonders bei flüssigen Lebensmitteln. Das DIL hat das Verfahren für industrielle Anwendungen adaptiert, weltweit sind fast 300 Anlagen im Einsatz, u. a. in der Kartoffelverarbeitung und zur Haltbarmachung flüssiger Produkte. Gemeinsam mit der ELEA GmbH werden weitere Anwendungen erforscht.

Im Hochdruckzentrum des DIL unterstützen wir Lebensmittel- und Zutatenhersteller bei der Bewertung und Weiterentwicklung druckbasierter Technologien. Dazu zählen HPP, UHPH, die super- und subkritische Wasserextraktion (SWE) sowie dynamische Stoßwellenverfahren.

Die Forschung untersucht, wie hohe Drücke genutzt werden können, um Lebensmittel schonend haltbar zu machen, ihre Struktur gezielt zu verändern oder neue Produkte und Zutaten zu entwickeln. Gemeinsam mit Industriepartnern bewerten wir druckbasierte Technologien für unterschiedliche Anwendungen und entwickeln skalierbare, produktspezifische Lösungen.

Dafür steht ein lebensmittelechter Anlagenpark bereit, darunter Batch-Systeme bis 6.000 bar und 120 °C, eine 55-Liter-HPP-Anlage für verpackte Produkte, eine kontinuierliche UHPH-Anlage (90 L/h bei ca. 3.000 bar), Systeme zur super- und subkritischen Wasserextraktion sowie ein Prototyp für dynamische Stoßwellenbehandlung. HPP eignet sich besonders für wärmeempfindliche, verpackte Produkte, während UHPH über Druck und Scherkräfte Emulsionen verbessert, Inhaltsstoffe funktionalisiert und Mikroorganismen gezielt aufschließen kann. Zudem wird SWE als umweltfreundliche Alternative zu Lösungsmitteln zur Gewinnung bioaktiver Substanzen erforscht.