Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Wissenschaft und Forschung: Ausgabe 03/2016, 08.03.2016

Lebensmittelverfahrenstechnik – Ein Schwerpunkt an der HES-SO

Die Forschungsgruppe «Food and Natural Products» am Institut «Life Technologies» der Hochschule für Ingenieurwissenschaften im Wallis (HES-SO Valais-Wallis), befasst sich mit den vier grossen Schwerpunktbereichen: Food Chemistry and Bioactive Compounds, Safety of Total Food Chain, Consumer Sciences und Processing and Process Equipment.

Autor: Michael Beyrer Leiter der Forschungsgruppe «Food and Natural Products», Professor für Lebensmittelverfahrenstechnik, michael.beyrer@hevs.ch

Bilder: Evéquoz und Ferreira, DEC group

Seit Gründung des Institutes vor 28 Jahren ist das wesentliche Anliegen der hier beheimateten Lebensmitteltechnologen, eine praxisorientierte Ausbildung auf Hochschulniveau anzubieten. Für die Umsetzung dieses Zieles sind fortlaufende inhaltliche und methodische Anpassungen des Programms notwendig. Ein für die Hochschule besonders prägendes Beispiel – aus zurückliegenden Jahren und eng verbunden mit Rudolf Schmitt – ist die Entwicklung von praxisnahen Food Safety Management Werkzeugen. Aber auch verfahrenstechnische Entwicklungen, wie Extrusion, Membranfiltration, Hochdruckverfahren oder gepulste elektrische Felder, haben sich auf Forschung und Ausbildung ausgewirkt. Es geht letztlich auch darum, Forschung so zu kultivieren, dass Lösungskompetenzen bei Lernenden und Lehrenden regelmässig ergänzt und gestärkt werden.

Lebensmittelkette und Fokusteams.

Lebensmittelsicherheit ist ein Thema, bei dem sich deutlich zeigt, warum Informations- und Materialfluss von der Landwirtschaft bis zum Verbraucher durchgängig nachvollziehbar sein müssen. Ein Beispiel dafür war der EHEC-Ausbruch im Jahr 2011: Wo kamen die EHEC-Erreger überhaupt her? Waren Mungobohnen, grüne Gurken oder Sojakeime schuld? Oder über welche Quellen erreicht genügend Jod die Nahrungskette nachdem Anchovis-Mehl für die Tierfütterung auf dem Weltmarkt knapp wurde? Eine weitere Illustration für diese Art von Ursache-Wirkungs-Beziehungen ist die Stickstoffmenge der Braugerste und damit die Schaumqualität im Bier, die sich via Vertragsanbau steuern lässt. Für jeden wissenschaftlichen Fokus gibt es eine Kette an Zusammenhängen, die tief in die Urproduktion reicht. Diese Ketten werden komplexer, wenn neben physikalisch-chemischen, mikrobiellen und sensorischen Lebensmitteleigenschaften auch sozioökonomisch-ökologische Nachhaltigkeitskriterien einbezogen werden. Spezielle Problemlösungskompetenzen und damit verbundene wissenschaftliche Methodik, die unsere Forschungsgruppe etablierte, gehen in die Bereiche:

– Lebensmittelchemie und Bioaktivstoffe,

– Lebensmittelsicherheit über die gesamte Versorgungskette,

– Verbraucherwissenschaften,

– Lebensmittelverfahrenstechnik und Prozesstechnikequipment.

Lebensmittelverfahrenstechnik und Analytik.

Um einen Rohstoff zu verarbeiten, sind Geräte, Maschinen und Anlagen nötig. Tendenziell werden die relevanten Verarbeitungsprozesse mehr und mehr automatisiert. Ein wesentliches Motiv der Forschung ist es, gleichzeitig stoffliche und physikalische Grössen von Lebensmitteln sowie Prozessparameter zutreffender, immer genauer zu erfassen und via einen Algorithmus mit der Endproduktqualität zu verknüpfen. Quasi eine Bedingung von Prozessbeherrschung und Automatisierung. Ein exemplarisches Ergebnis von F&E im Haus ist in diesem Sinn ein neuartiger pneumatischer Batchmixer (PTS-Technologie) inklusive Steuerung und Applikationen für das Handling von spezifischen Pulvern im High Containment Bereich. Die DEC Group (Ecublens) – unterstützt von unserem Team – hat das Gerät auf den Markt gebracht. Wir arbeiten aktuell an weiteren, praxisorientierten Forschungs- und Entwicklungsprojekten wie:

– vorausschauendes Quantifizieren von

Aroma

verlusten im Produktionsprozess,

– thermische und nicht-thermische Mikrostrukturierung und Funktionalisierung von

Molkenprotein

,

– thermisch-mechanisches Strukturieren von

alternativen

,

pflanzlichen Proteinen

,

– mechanisch-thermische Verfahren zur

Anreicherung von Vitaminen

und

Erhöhung der Bioverfügbarkeit sekundärer Metaboliten

aus Pflanzen,

nicht-thermische, mikrobielle

Dekontamination

von pulverförmigen Lebensmitteln im Wirbelschicht- und Fliessbettverfahren.

Lebensmittelverfahrenstechnik und Anlagenbau.

Bedeutende Entwicklungsschritte mit Vorteilen in Bezug auf die Produktqualität sind oft an Innovationen technischer Details gekoppelt. Wir entwickeln spezifische Anlagenlösungen. Im Falle des zuvor erwähnten PTS-Batchmixers ging es um eine präzise, auf die Pulverbeschaffenheit abgestimmte Steuerung von Druckluft-Vakuum-Zyklen. In einem anderen Projekt haben wir die Geometrie von gedrillten Rohren analysiert und überarbeitet, um überlagerte Phänomene wie Wärmeübergang und Strömungsprofil in Apparaten für die Proteinagglomeration zu optimieren. Hierbei haben wir direkte Messungen am Gerät mit Finite-Elemente-Methoden zur Strömungssimulation kombiniert. Ob Injektionsdüsen für Fluide und Dampf, Extrusionsdüsen oder Generator-Elektroden-Kombinationen für kalte Plasmen; wir suchen die Schnittstellen zu mechanischem Engineering, Messtechnik, Steuerungs- und Antriebssystemen. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Kollegen vom «Institut für Systemtechnik» auf dem Campus, inklusive der Verfügbarkeit von Werkstätten, erlaubt uns, individuelle Apparate herzustellen sowie den Einfluss von Modifikationen auf die Lebensmittelqualität zu verifizieren.

Partizipation und Kompetenznetzwerke:

Die Leistungsfähigkeit unserer Gruppe basiert neben eigenen Kompetenzen auf einer guten Vernetzung. Partizipation an der Hochschule Westschweiz bedeutet, dass enge Verbindungen beispielsweise zu Kompetenzteams in Yverdon-les-Bains (Packaging), Siders (Betriebsökonomie), La Chaux-de-Fonds (Micro- und Nanosysteme) oder Changings (Getränketechnologie) bestehen. Synergien ergeben sich auch häufig in der Kooperation mit den ETHs in Lausanne und Zürich. Auf diese Weise können wir unsere Lösungskompetenzen besser fokussieren und ideal kombinieren. Ergänzende, kommunikationsstarke Netzwerke, wie «Swiss Food Research» (Zürich), das «Integrative Food and Nutrition Center» (Lausanne) oder das «Cluster Food and Nutrition» (Fribourg), sind wesentliche Plattformen bei der Integration unserer Arbeit.

Studieren und Forschen im Wallis der Zukunft:

Das Wallis ist ein Wissenschafts- und Bildungsstandort der Zukunft. Die EPF Lausanne hat mit dem Aufbau eines Satelliten begonnen und verlagert Lehrstühle und Forschungsteams in das Wallis. Die Sittener Technologieinstitute der Hochschule Westschweiz werden in einen neuen, zentral gelegenen Campus in absehbarer Zeit umziehen. Die Ausbildung der Lebensmittelingenieure erfolgt auf Bachelor- und Masterniveau. In Kooperation mit Technischen Hochschulen in Wageningen, München, Zürich, Lausanne oder Berlin ermöglichen wir weitergehende Ausbildungsschritte und Forschung von Doktoranden und Post-Doktoranden. Die beschriebenen F&E-Aktivitäten und die Vernetzung dynamisieren unsere Arbeit und nicht zuletzt die Ausbildung am Institut.



Weitere Informationen:
HES-SO Valais
www.hevs.ch/en/rad-instituts/institute-of-life-technologies/

Die Forschungsschwerpunkte Food Chemistry and Bioactive Compounds, Safety of Total Food Chain und Consumer Sciences sind jeweils Gegenstand der kommenden Beiträge, die die Forschungsgruppe «Food and Natural Products» in einer Abfolge von insgesamt vier Beiträgen vorstellt.




Die Verfahrenstechniker der HES-SO validierten den PTS-Batchmixer