Lebensmittelverarbeitung

Wir entwickeln interdisziplinär massgeschneiderte, wegweisende und ökonomisch relevante Prozess- und Produktkonzepte, um das Angebot auf neue oder sich ändernde Konsumentenbedürfnisse ausrichten zu können.

Das Forschungsfeld setzt sich aus Expertinnen und Experten mit umfangreichen Kompetenzen im Bereich des Lebensmittelingenieurwesens, der Ernährungswissenschaften, der Mikrobiologie und der Biotechnologie zusammen. Wir untersuchen und entwickeln moderne Prozesstechnologien, neue Prozess- und Produktkonzepte oder optimieren bestehende Prozesse.

Leistungsangebot

Wir bieten Ihnen vielfältige Kooperationsformen an. Forschungs- und Entwicklungsprojekte können als Auftragsforschung direkt finanziert werden oder auch staatlich gefördert sein (Innosuisse). Je nach Projekt kooperieren wir mit anderen Instituten der BFH, ausgewählten externen Partnern oder im Rahmen von Dissertationen mit Universitäten.
Unser Leistungsangebot im Detail:

  • Neuentwicklung und Optimierung von Verarbeitungsprozessen, Produktkonzepten und ernährungsphysiologischen Profilen, bei Bedarf auch interdisziplinär – von der Vision bis zum konkreten verfahrenstechnischen Prozess oder Produktkonzept
  • Bau von Prototypen in Zusammenarbeit mit anderen Instituten der BFH oder ausgesuchten externen Partnern
  • Schwachstellenanalyse bestehender Prozesse
  • Begleitung und Beratung industrieinterner Projekte
  • Bereitstellung der Technologiehalle für Kleinversuche
  • Auftragsanalytik, vor allem Methodenentwicklung nicht kommerziell erhältlicher Analytik

Kompetenzen

Der Fokus des Forschungsfelds liegt in den Bereichen (a) Lebensmittelverfahrenstechnik/Prozesstechnologie und Materialwissenschaften, (b) Fermentation von Lebensmitteln, (c) proteinbasierte Lebensmittel, (d) «Food Waste»-Reduktion und (e) Ernährungsphysiologie. Fehlende Kompetenzen für ein spezifisches Projekt decken wir durch Kooperationen innerhalb der BFH (zum Beispiel Institut für Drucktechnologie) sowie mit externen Partnern ab.

Unsere Kompetenzen im Detail:

  • Individualisierung von Lebensmitteln, vorzugsweise im Kontext einer dezentralen Herstellung/Modifikation, mit Fokus auf Produktionsgeschwindigkeit
  • 3D-Aufbau von Lebensmitteln durch Mehrphasenstrukturierung («Lebensmittel 3D») zur Erzeugung eines sensorischen, funktionellen oder ernährungsphysiologischen Mehrwerts, unter anderem durch 3D-Druck-Anwendungen oder hybride Produktionsprozesse
  • Optimierung und Selbstregulation von Produktionsprozessen/Maschinen/Automaten
  • Reduktion von Nebenströmen durch Upcycling und intelligente Integration in Produkte
  • Strukturierung von Lebensmitteln auf Mikro-, Meso- und Makroebene, beispielsweise für fleischähnliche Strukturen
  • Vegetarische und vegane Produkte (Prozess- und Produktkonzepte)
  • Extraktion, Fraktionierung, Funktionalisierung von Stoffen aus unterschiedlichsten Quellen (tierisch, pflanzlich), vor allem von Proteinen und deren Begleitstoffen wie Fette/Öle
  • Fermentationstechnologie, vor allem im Bereich Früchte, Gemüse und im Bereich der Nebenströme zur sensorischen Aufwertung oder Gewinnung technofunktioneller Bestandteile für Lebensmittel
  • Ernährungsphysiologie Bewertung und Optimierung (Zusammensetzung, Kaloriendichte, Reduktion Zucker, Salz etc., Optimierung Fettqualität, Anreicherung Mikronährstoffe, Verdaubarkeit) von Lebensmitteln, Optimierung der Prozessführung
  • «Clean Labeling»-Strategien zur Erhöhung der Akzeptanz beim Konsumenten
  • Hygiene, Lebensmittelsicherheit, Lebensmittelmikrobiologie, Lebensmittelrecht

Infrastruktur

Technologiehalle/Versuchstechnikum

Wir verfügen über eine bestens ausgebaute Infrastruktur, die auf rund 550 Quadratmetern vor allem für die Verarbeitung von Fluiden bis hin zum Pulver eine komplette Ausstattung bietet. Der Maschinenpark wird jährlich und projektbezogen erweitert, so dass wir auf projektspezifische Anforderungen oder industrielle Entwicklungen reagieren können.

Analyselabore

Uns stehen mehrere Labore zur Verfügung, um vor allem instrumentell Prozess- und Produktentwicklungen zu begleiten. Der Schwerpunkt liegt auf der optischen, physikalischen Analytik sowie auf instrumentell-analytischen Trennmethoden. Eine Basisausstattung für nasschemische Analytik können wir ebenfalls nutzen.

3D -Mikroextrusionslabor

3D-Mikroextrusionsverfahren («3D-Druck») basierend auf dem «Fused Deposition Modelling»-Verfahren erlauben neben dem «Rapid Prototyping» für Gerätebauteile auch die Entwicklung von Verfahren und Produktkonzepte für Lebensmittel (insgesamt sieben Systeme). Ab Anfang 2019 wird auch ein kontinuierlich arbeitendes System für die Herstellung von Lebensmittel-Produktmustern in grösseren Stückzahlen bereitstehen.

Projekte

Nachfolgend eine kleine, nichtabschliessende Auswahl von Projekten:

Die technologiegetriebene Forschung im Lebensmittelbereich beschäftigt sich zunehmend mit 3D-Drucktechniken, um individualisierbare Produkte erzeugen zu können. Der Vorteil liegt mit der Produktherstellung mit Losgrösse 1 auf der Hand. Allerdings bringt das Konzept vor allem hinsichtlich Produktionsgeschwindigkeit auch Nachteile mit sich. Im Fokus steht momentan (a) die Entwicklung von neuen, disruptiven Produktkonzepten, die einen Mehrwert gegenüber herkömmlichen Verfahren bieten, (b) die Entwicklung von hybriden Produktionsverfahren zur Geschwindigkeitssteigerung und (c) die materialwissenschaftlich orientierte Entwicklung von Massen.

Ziel des interdisziplinären Projekts ist es, Konzepte für die dezentrale, digitale Lebensmittelherstellung am Point of Sale zu erarbeiten, bei denen die Vernetzung von Mensch und Maschine zentral sein wird. Neben Kommunikationsstrategien entwickeln wir für zwei Anwendungsszenarien jeweils unterschiedlich komplexe Prozessketten und bewerten diese mittels einer Nutzenanalyse.

Der Anteil an Molke in der Schweiz, die für die menschliche Ernährung produziert wird, ist deutlich ausbaufähig. Grösste Hürde stellt die Diversität der Molken dar, was hinsichtlich des Prozessverhaltens zu unkalkulierbaren ökonomischen Risiken führen kann. In diesem Projekt zielen wir darauf, das Wissen über die Molkenvielfalt stark zu erweitern, indem wir die Auswirkungen ihrer Zusammensetzungen auf Prozesse und Produkteigenschaften vertieft untersuchen.

Im Projekt FermPlant erarbeiten wir Fermentationsstrategien für Gemüse, um dessen ernährungsphysiologische sowie sensorische Qualität aufzuwerten. Dies soll dazu beitragen, den Konsum von Gemüse in der Schweiz zu steigern. Durch die Optimierung der Fermentationsbedingungen (Temperatur-/Zeit-Profile) sowie den gezielten Einsatz von geeigneten Bakterienstämmen (Starterkulturen) streben wir eine milde, bei Konsument/innen akzeptanzsteigernde Säuerung während der Fermentation von Gemüse an. In einem zweiten Teil versuchen wir – durch den kombinierten Einsatz von Starterkulturen vor allem hinsichtlich Produktionsgeschwindigkeit fermentiertes Gemüse mit mikrobiell-produziertem Vitamin B12 anzureichern. Das würde eine natürliche Alternative zur künstlichen Supplementierung darstellen.

Die Studie menuCH hat gezeigt, dass der Anteil derer, die weniger als eine Portion Früchte und Gemüse pro Tag konsumieren, bei den 18- bis 34-Jährigen mit 19 Prozent am höchsten ist. Andere Studien haben gezeigt, dass sich in einer Cafeteria die Wahl von Menüs mit gesunden Lebensmitteln durch deskriptive Namen und passende Angaben fördern lassen.  In diesem Projekt erforschen wir die positiven Einflüsse unterschiedlicher Auslobungen für die Wahl von gemüsehaltigen Menüs in der Gemeinschaftsgastronomie.

Team