Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Aus den Instituten: Ausgabe 04/2015, 06.04.2015

Arbeitskreis Schokolade an der ETH in Zürich seit 20 Jahren erfolgreich

Die Verbindung von Wissenschaft und Industrie hat schon zu vielen Innovationen geführt, die mittlerweile zum Standard gehören. Eine Erfolgsgeschichte dieser Art ist der Arbeitskreis Schokolade, den Erich Windhab, Professor am Institut für Lebensmittelwissenschaft, Ernährung und Gesundheit an der ETH Zürich, ins Leben gerufen hat.

Wie lassen sich neue wissenschaftliche Erkenntnisse am besten und schnellsten in der Industrie bekannt machen? Diese Frage stellte sich der Lebensmittelingenieur Dr. Erich Windhab, Professor am Institut für Lebensmittelwissenschaft, Ernährung und Gesundheit an der ETH Zürich, vor gut 20 Jahren und hatte eine einfache wie praktikable Antwort – ein Arbeitskreis. Seit dieser Zeit besteht der Arbeitskreis Schokolade nicht nur, sondern arbeitet sehr erfolgreich, wie die 13 Patente und vielen Lösungen, die heute in der Industrie zum Einsatz kommen, beweisen. «Als ich damals an die ETH kam, hatte ich immer das Bedürfnis der Industrie mitzuteilen, welche Ideen vorhanden sind und welche neuen Erkenntnisse wir gewonnen haben. Dazu gibt es jedoch nur zwei Wege. Entweder ich besuche relevante Firmen und erzähle zehnmal das Gleiche oder ich finde einen rationelleren Weg und gründe eine Plattform, die nicht nur der Information dient, sondern gleichzeitig auch noch eine Diskussion erlaubt. Die Grundidee war auf der prekompetitiven Ebene zu evaluieren und weiter zu forschen. So entstand der Arbeitskreis, der für Interessierte kostenlos ist», erläutert Erich Windhab.

Auf die Organisation kommt es an.

Was im Kleinen mit rund sieben Firmen begann, hat sich schnell zu einer Veranstaltung ausgeweitet, an der rund 35 Unternehmen beteiligt sind. «Wir treffen uns zweimal im Jahr. Bei jeder Sitzung kommen zwischen 20 und 25 Personen von etwa 20 Unternehmen, je nachdem was wir im Themenkatalog angekündigt haben und wer sich dafür interessiert. Es hat sich so entwickelt, dass wir von unserer Seite berichten, was neu in der Forschung ist und gleichzeitig was sich daraus entwickelt hat. Zudem können die Firmenvertreter ihre Anliegen vorbringen und mitteilen, wo sie Bedarf sehen. Das gibt eine gute Mischung aus Angebot und Nachfrage, die wir diskutieren und weiter behandeln. Das war eigentlich das Erfolgskonzept für das Ableiten von Forschungsprojekten. Pro Jahr kristallisieren sich so ein oder zwei Projekte heraus, die wir dann gerne übernehmen», so der Wissenschaftler. Dabei bleibt das Projekt aber nicht auf einen Industriepartner beschränkt. Oftmals sind mehrere Firmen an einem Projekt interessiert. Da die Ideen jedoch stark zukunftsorientiert und damit prekompetitiver Natur sind, sind die Claims noch nicht abgesteckt oder firmenintern schon besetzt und erzeugen daher keine Konkurrenz. «Es ist der Vorteil der ETH, dass wir zukunftsorientiert denken und entwickeln können, und erzeugen so mehr Relevanz bei den Unternehmen, mitzumachen, zum einen um neue Trends nicht zu verpassen, zum anderen, weil es kein Hindernis gibt in die vorwettbewerbliche Forschung einzutreten», so der ETH-Professor.

Erfolgreiche Projekte.

Dass das Wechselspiel aus Forschung und Industrie funktioniert, beweisen die abgeschlossenen Projekte. «Viele Ideen, die wir in den Arbeitskreis eingebracht haben, sind mittlerweile fest in der Industrie etabliert. Die Entwicklung und Realisierung findet hauptsächlich im Rahmen von Doktorarbeiten statt, da es seine Zeit braucht, eine Idee zu realisieren. In 4 Jahren lässt sich ein Projekt gut umsetzen, wobei auch mal eine Masterarbeit durchaus geeignet sein kann», erklärt Windhab. Auf diese Weise ist beispielsweise der Seedmaster entstanden, der die Schokoladenherstellung wesentlich vereinfacht, wie der Lebensmittelingenieur erläutert: «Im Seedmaster können wir eine Impfmasse herstellen, die wir einer nicht vorkristallisierten Schokoladenmasse zumischen. Das genügt, um die komplette Masse fertig zu kristallisieren. Damit muss die Schokolade nicht mehr durch den Temper fahren, sondern nur noch geimpft werden. Wenn wir eine Tonne Schokolade pro Stunde erzeugen und diese Menge bei der herkömmlichen Methode für die Kristallisation komplett abkühlen und wieder erwärmen, dann fliesst viel thermische Energie ein. Wenn wir aber nur 0,05 Prozent entsprechend thermisch behandeln und diese Masse dann einimpfen, ergibt das einen gewaltigen Unterschied. Auf diese Weise lässt sich eine Energieeinsparung von bis zu 50 Prozent erreichen.»

Die impfkristallisierte Schokolade hat dann weitere Türen geöffnet. Altherkömmlich vorbehandelte Schokolade ist laut dem Lebensmittelingenieur wie eine Primadonna. Sie darf nicht zu schnell abkühlen, weil sie sonst wilde Kristallisatinseffekte zeigt. Wenn Produzenten sie aber nicht schnell genug abkühlen, können sie bestimmte Formgebungsprozesse nicht machen. Die Wissenschaftler haben es mit einer Coextrusions-Technik geschafft, Schwabeffekte und weitere Faktoren, die durch die Impfkristallisation die Formgebung schwierig machen, deutlich zu reduzieren. Der Doktorand konnte damit das «rapid cooling» kultivieren, was immer der Wunsch der Schokoladenproduzenten war. Das braune Gold sollte nicht so lange im Kühltunnel bleiben, und auch die Länge der Tunnel sollte sich reduzieren. So sind die ETH-Forscher nach wie vor mit der Optimierung der Kühltunnel beschäftigt und beziehen dafür auch die Maschinenbauer mit ein.

Die Innovationen beschränken sich aber nicht nur auf die prozesstechnische und maschinenbauliche Seite, sondern befassen sich auch mit dem Produkt selber. «Schokolade ist ein Genussartikel, und wie viele solcher Produkte hat auch Schokolade eine hohe Kaloriendichte. Die Reduktion der Kalorien von 30 bis 50 Prozent ist ein grosser Fortschritt. Wir haben hier mit der Dispergierung von Luft- und Wassertröpfchen gearbeitet, um damit eine neue Textur zu erzeugen», erklärt der Wissenschaftler.

Der Weg in den Arbeitskreis ist offen.

Auch wenn diese Plattform seit 20 Jahren existiert und viele Unternehmen bereits ständige Mitglieder sind, ist es keine «geschlossene Veranstaltung». Die Verbände der Branchen haben ständige Vertreter im Arbeitskreis über die Interessierte den Weg zu Forschung und Wissenschaft gehen können. Grundsätzlich kann jedes Unternehmen im Arbeitskreis Mitglied werden. Einzige Bedingung ist der Firmensitz, der in der Schweiz sein muss. «Wir haben es so eingerichtet, damit wir offen mit den Unternehmen diskutieren können. Da wir viele Projekte über den Nationalfond oder KTI finanziert bekommen, ist es mit Schweizer Firmen einfacher und leichter, Konzepte auszuweiten. Anders sind wir sonst nicht in der Lage zu kontrollieren, wohin die Ideen abwandern können. Zudem wollen wir den kompetitiven Vorteil der Schweizer Industrie ins Spiel bringen, was auch Anliegen der KTI ist. Das bedeutet aber nicht, dass ausländische Unternehmen ausgeschlossen sind. Sie können sich durchaus bei Projekten beteiligen, aber nur, wenn auch ein Schweizer Unternehmen dabei ist», so Windhab.

Beim Informationsfluss ist der Arbeitskreis schalenartig aufgebaut. Damit erhalten die projektbegleitenden Firmen alle relevanten Informationen und beschliessen auch, wann es soweit ist und sie alles soweit verarbeitet oder patentiert haben, um es dann dem Arbeitskreis zu berichten. Erst wenn in zweiter Instanz der Kreis informiert ist, gehen die ausgewählten Projektinformationen nach aussen und sind zur Veröffentlichung freigegeben. Jedes Mitglied des Kreises bekommt exklusive Informationen, die nicht publiziert sind. Damit ist der vorwettbewerbliche Vorteil gewährleistet.



Prof. Dr. Erich Windhab gründete an der ETH Zürich den Arbeitskreis Schokolade


Schokolade mit Impfkristallisation (li) ist auch nach 10 Monaten Lagerung noch schön glänzend und sichtbar stabiler als konventionell vorkristallisierte Schokolade (re)