Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Wissenschaft und Forschung: Ausgabe 7-815/2015, 10.08.2015

Auf dem Weg zum Brot 2.0

Die Wertschöpfungskette Getreide-Brot unterliegt einem stetigen Wandel. Die Fachstelle Technologie und Verpackung des Instituts für Lebensmittel- und Getränkeinnovation (ILGI) in Wädenswil arbeitet an innovativen Lösungen für das Brot von morgen.

Autor: Mathias Kinner Leiter Backwarentechnikum, Institut für Lebensmittel- und Getränkeinnovation, ILGI, mathias.kinner@zhaw.ch Michael Kleinert Institutsleiter, Schwerpunkts- und Projektleiter Aromaforschung Brot am ILGI, michael.kleinert@zhaw.ch Selcuk Yildirim Dozent und Leiter der Fachstelle Technologie und Verpackung am ILGI, selcuk.yildirim@zhaw.ch

Bilder: LSFM / ZHAW

Getreide und Brot sind über die Wertschöpfungskette eng mit dem Menschen verbunden, der als Konsument der zentrale Dreh- und Angelpunkt ist. Sein Lebensstil unterliegt einem stetigen Wandel und so sind immer wieder neue Rohstoffe, Prozesse oder Technologien erforderlich, um Produktinnovationen zur Verfügung stellen zu können. Die Fachstelle Technologie und Verpackung des Instituts für Lebensmittel- und Getränkeinnovation (ILGI) in Wädenswil forscht mit Partnern entlang der Wertschöpfungskette Getreide-Brot, um die geforderten innovativen Lösungen entwickeln zu können.

Backwarentechnologie in der Lehre.

Die Wertschöpfungskette von Getreide bis hin zum Brot spielt im Bachelor Studiengang Lebensmitteltechnologie, besonders im Rahmen der gleichnamigen Lehrveranstaltung, eine wichtige Rolle. So erlernen die Studierenden in den ersten vier Semestern Grundlagen in den verschiedenen technologischen Fächern, aber zum Beispiel auch in Sensorik, Lebensmittelchemie oder Mikrobiologie. Im fünften Semester haben die künftigen Fachkräfte die Gelegenheit innerhalb einer Projektwoche die grundlegenden Prozesse zur Herstellung von Normal- und Spezialbroten sowie von Blätterteig und gerührten Massen praktisch selbst durchzuführen und die Produkte physikalisch, chemisch und sensorisch zu analysieren. Diesen Erfahrungsschatz vertieft der Dozent in der Vorlesung Backwarentechnologie auf wissenschaftlicher Ebene mit den entsprechenden Hintergründen beispielsweise über die Teigentwicklung, den Backprozess oder den Brotmarkt. Später sind die Studierenden in der Lehrveranstaltung «Wertschöpfungskette Brot» gefordert, ihr Wissen aus den einzelnen Teilbereichen zu verknüpfen. Sie müssen ein Brot mit gesundheitlichem Zusatznutzen selbst herstellen und seine Qualität zum Beispiel mit der Messung des Glykämischen Index und weiteren Inhaltsstoffanalysen aufzeigen. Ein Konsumententest gibt Auskunft über die Beliebtheit der hergestellten Produkte und die Energiemessung zeigt die Effizienz des Prozesses auf. Die Gestaltung einer verkehrsfähigen Etikette zählt ebenso dazu wie die Bewertung der Nachhaltigkeit. Diese Informationen sind nicht nur in einer Kostenkalkulation eingebettet, sondern auch in ein entsprechend schlüssiges Marketingkonzept.

Mit den so erworbenen Kenntnissen integriert die Fachstelle die Studierenden für ihre studentischen Arbeiten gerne in laufende Projekte mit den unterschiedlichen Industriepartnern. Dies führt nicht nur zu praxisnahen und angewandten Bachelorarbeiten, sondern öfters auch zum ersten Kontakt mit den zukünftigen Arbeitgebern.

Forschungsschwerpunkte entlang der Wertschöpfungskette.

Das Ziel im Bereich Forschung ist es, innovative Rohstoffe sowie neue und effiziente Prozesse zur Herstellung von Teigen und Backwaren mit verbesserten Qualitätsparametern zu entwickeln. Dabei definieren die Fachleute die Qualitätsparameter je nach Projektfokus individuell und bedarfsorientiert. Zusammengefasst lassen sich sowohl Eigenschaften zur Beschreibung der Prozessfähigkeit als auch physikalisch und chemisch messbare Kennwerte bis hin zu den sensorischen Eindrücken erheben und interpretieren. Dazu verknüpft das Team der Fachstelle das vorhandene Wissen im Bereich Backwaren mit anderen Teilbereichen beziehungsweise Partnern der Wertschöpfungskette. Beginnend mit dem Verständnis für die Zusammensetzung von Getreide, reicht die Bandbreite über den Einsatz von Mikroorganismen und neuen Rohstoffen, bis hin zu neuen Technologien und Verpackungssystemen. So wurde zum Beispiel innerhalb eines Industrieprojektes ein Pilotprozess zur Herstellung einer speziellen Backware entwickelt und der Einfluss unterschiedlicher Mehle auf die Geometrie der Backware sowie die Festigkeit und Elastizität der Krume aufgezeigt. Daraus haben die Experten Empfehlungen für die Rezeptur für den Industrieprozess abgeleitet.

Generell steht eine Vielzahl an Analysemethoden zur Verfügung, die eine tiefgehende Charakterisierung der Rohstoffe erlauben. Der Fokus liegt dabei auf Getreide- und Mehlanalysemethoden, welche nicht im klassischen Mehlzertifikat enthalten sind – zum Beispiel Proteinelektrophorese mittels Lab-on-a-chip, Gashaltevermögen von Teigen, Micro-Extensogramm und so weiter.

Modernes Technikum.

Das komplett ausgestattete Backwarentechnikum erlaubt die praxisnahe Herstellung einer breiten Produktpalette, von gekühlten, verpackten Teigen über tiefgekühlte Teiglinge und teilgebackene, verpackte Backwaren bis hin zu Broten wie Toast oder Hamburgerbrötchen und Kuchen aus gerührten Massen. Letztlich erarbeiten die Fachleute das Verständnis und somit Lösungsansätze zur Verbesserung der Produktqualität, weswegen auch eine Vielzahl an physikalischen Analysemethoden zur Verfügung stehen, um die Qualität der jeweiligen Endprodukte beschreiben zu können. Damit lassen sich beispielsweise bei Teigen die Klebrigkeit, rheologische Eigenschaften oder auch das Säure- und Zuckerprofil messen. Bei Backwaren besteht auch die Möglichkeit das Porenbild oder die Retrogradation der Stärke zu charakterisieren. Zusätzlich zieht das Team, je nach Fragestellung, Kompetenzen aus anderen Fachstellen aus dem ILGI hinzu wie etwa die Aromaanalytik oder das Lebensmittelrecht. Um die Forschung am Dreh- und Angelpunkt Konsument auszurichten, betreibt die Fachstelle Sensorik am ILGI ausserdem ein speziell nur auf Backwaren trainiertes Fachpanel, das gezielt für spezifische Fragestellungen zum Einsatz kommt.

Entwicklung innovativer Lösungen für die Praxis.

Im Bereich der angewandten Forschung ist die Verknüpfung verschiedener Fachkompetenzen ein potenzieller Weg, um Innovationen zu erarbeiten. So können die Forscher die vorhandene Infrastruktur und etablierte Methoden im Bereich Backwaren, innerhalb des ILGI beispielsweise mit den Kompetenzen in den anderen Fachstellen verknüpfen. Gleichzeitig achten sie darauf, dass die angewandten Prozesse und Techniken praxisnah sind.

Forschungsbereiche.

Auf diese Art gibt es unter anderem eine enge Kooperation mit der Fachstelle Mikrobiologie, bei der die Anwendung von funktionellen Mikroorganismenkulturen in Backwaren im Vordergrund steht. Das Ziel ist die Erarbeitung von neuen Clean-Label-Lösungen für die Backbranche, wie beispielsweise Schutzkulturen gegen typische Verderbniserreger von Brot wie Schimmel oder fadenziehende Bakterien. Derzeit läuft gerade die Entwicklung des Einsatzes von funktionellen Kulturen, die strukturgebende Stoffe wie zum Beispiel Beta-Glucan produzieren. Dabei lässt sich im Bereich Backwaren auch Know-how über die Zusammenhänge zwischen Struktur und Textur erarbeiten, dass generell nutzbar ist, um den Qualitätserhalt von Backwaren über die Lagerzeit besser steuern zu können.

Ein anderer Forschungsbereich ist die Entwicklung energieeffizienter Herstellungsprozesse für Backwaren. In Zusammenarbeit mit der Fachstelle für Nachhaltigkeit und Energieeffizienz haben die Experten bereits Arbeiten durchgeführt, die Hinweise geben, wie sich die Wärmeübertragung effizienter und somit verlustfreier gestalten lässt. Bei den nächsten Schritten geht es um die Umsetzung in Form neuer Prozesse.

Was fordert der Konsument?

Laut aktuellen Erhebungen sind die Märkte von internationalen Brotsorten und verpackten Backwaren in Europa weiterhin am Wachsen. Um diesen Trend bedienen zu können, gilt ein weiterer Forschungsschwerpunkt den Backwarenverpackungen. Interne Forschungsergebnisse haben aufgezeigt, dass individuelle Lösungen von Verpackungssystemen, die Qualität von Backwaren positiv beeinflussen können. Dabei kann beispielsweise die Zusammensetzung des Schutzgases in der Verpackung sowohl für die mikrobiologische Haltbarkeit, als auch aus sensorischer Sicht eine wichtige Rolle spielen. Die Herausforderung besteht darin, das Optimum für beide Bereiche in einem Produkt zu integrieren.

Was fordert die Backbranche?

Um diese Frage beantworten und Lösungen für aktuelle Themen bieten zu können, hat die Fachstelle im Frühjahr 2015, gemeinsam mit Swiss Food Research, die Innovationsgruppe Getreide-Backwaren gegründet. Zu diesen Treffen sind alle Beteiligten entlang der gesamten Wertschöpfungskette Getreide-Backwaren eingeladen, ihre Themen und Ideen einzubringen, zu diskutieren und miteinander Lösungen für das Brot 2.0 zu erarbeiten.


Weitere Informationen
http://lsfm.zhaw.ch/de/science/institute-zentren/zle/vtk.html