Industrie + Technik

<p><b>Kühlen mit Aerogel</b> | Chinesische Wissenschaftler in Chengdu haben ein neues Kühlmaterial für Gebäude entwickelt. Die Mischung aus Lachssperma-DNA und Gelatine bildet nach Ultratiefkühlung eine anisotrope Aerogelstruktur. Das Material entzieht der Umgebung bei Sonnenlichteinstrahlung Wärme durch Phosphoreszenz sowie Lumineszenz und senkt dadurch die Umgebungstemperatur um bis zu 16 K. Das Aerogel lässt sich reparieren, recyceln und ist biologisch abbaubar.</p><p>Science, doi: <accessionid ref="info:doi/10.1126/science.adn5694">10.1126/science.adn5694</accessionid></p><p><b>Mars begrünen</b> | Wie chinesische Wissenschaftler herausgefunden haben, ist das Steppenmoos <i>Syntrichia caninervis</i> außergewöhnlich widerstandsfähig gegenüber Austrocknung, niedrigen Temperaturen und Gammastrahlen. Sie schlagen deshalb vor, das Moos auf dem Mars als Pionierpflanze einzusetzen, damit Sauerstoff entsteht (Terraforming). Versuche unter Mars-Bedingungen verliefen aussichtsreich.</p><p>The Innovation, doi: <accessionid ref="info:doi/10.1016/j.xinn.2024.100657">10.1016/j.xinn.2024.100657</accessionid></p><p><b>Medizin personalisieren</b> | Die japanische Tohoku Medical Megabank Organization (Tommo) hat mehr als 100 000 Genome von Japaner:innen sequenziert und mit den entsprechenden Biodaten vernetzt. An der Analyse dieses anonymisierten japanischen Genoms auf vererbte Krankheitsmuster beteiligen sich Unternehmen der Pharma- und Lebensmittelindustrie.</p><p><a href="https://megabank.tohoku.ac.jp/english/" target="_blank">megabank.tohoku.ac.jp/english/</a></p><p><b>Kunststoff biologisch erzeugt</b> | Aus CO<sub>2</sub> will der japanische Energiekonzern JGC mit Wasserstoff-oxidierenden Bakterien in einer Gasfermentation Polymere herstellen. Dazu baut er ein Bioverfahrenstechnikzentrum in Kobe. Die rekombinanten Bakterien stammen aus der Kansai Biofoundry; das Start-up Bacchus Bioinnovation liefert sie. Das Projekt ist Teil eines Programms für mehr biologische Verfahren in der japanischen Industrie [<i>Nachr. Chem.</i> 2023<i>, 71,</i> 41].</p><p><a href="https://gc.com/jp/news/2024/20240717.html" target="_blank">gc.com/jp/news/2024/20240717.html</a></p><p><i>Rolf Schmid, <a href="https://www.bio4business.eu" target="_blank">www.bio4business.eu</a></i></p>

Meldung

Blick nach Asien

Gepulstes UV-Licht liefert praxisgerecht saubere Verpackungen für Molkereiprodukte. In Bechern und Tüten deaktiviert es Mikroorganismen und Sporen ohne Rückstände, wie sie etwa beim chemischen Reinigen auftreten.<p>Hygiene ist für Milchprodukte wie in der Joghurtabfüllung besonders wichtig, denn diese sind anfällig für Verunreinigungen durch Mikroorganismen und Pilzsporen. Diese Verunreinigungen können etwa aus den Verpackungsmaterialien stammen. Daher ist die Desinfektion der Joghurtbecher und Siegelfolien vor dem Abfüllen und Verschließen ein entscheidender Schritt in einem sicheren Produktionsprozess. Gepulstes UV-Licht ist hierfür eine praxisgerechte Lösung. Es deaktiviert viele Mikroorganismen und Sporen. Die Systeme lassen sich zudem in Produktionsanlagen integrieren.</p><p>Traditionell verlassen sich Joghurthersteller bei der <link href="#nadc20244144709-fig-0001">Desinfektion der Verpackungen auf chemisches Reinigen. Dafür hat sich Wasserstoffperoxid im praktischen Einsatz bewährt. Allerdings bedeutet der Chemikalieneinsatz eine Umweltbelastung, Abfall lässt sich nie ganz vermeiden. Dampf zur Desinfektion kann hitzeempfindliche Verpackungsmaterialien schädigen. Alternativen, die eine bessere Ökobilanz bieten, sind deshalb sowohl für die Anlagenhersteller als auch für die Hersteller von Molkereiprodukten sinnvoll.</p><figure xml:id="nadc20244144709-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/s75K5waSCmYoSnghvpMj"><figcaption><label>Abb.1: </label>UV-Lichtimpulse töten in Kunststoffbechern Krankheitserreger und zerstören dabei deren DNA-Reparaturmechanismen. Bild: KI-generiert 2024 von Microsoft Copilot</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Sauber bis zu 99,9999 Prozent</h2><p>Eine Alternative zur Desinfektion mit Chemikalien ist Bestrahlen mit UV-Licht. Wie wirksam Desinfektionsmaßnahmen mit UV-Strahlung sind, hängt von der Dosis ab: Die Bestrahlungsstärke muss groß genug und die Bestrahlungszeit lang genug sein, um Mikroorganismen und Viren im gewünschten Umfang töten zu können. Kontinuierliche UV-Lichtbestrahlung greift zwar die DNA der Schädlinge an, überwindet aber oft nicht deren Reparaturmechanismen. Daher steigt die Keimzahl nach dem Verpacken wieder, was die Haltbarkeit der Milchprodukte reduzieren kann.</p><p>Gepulstes Xenon-Licht aus dem <link href="#nadc20244144709-fig-0002">Programm des Waldbronner Unternehmens für optische Messtechnik, Polytec, arbeitet mit kurzen, aber energiereichen UV-Lichtimpulsen. Diese töten Krankheitserreger und zerstören dabei die Reparaturmechanismen der Mikroorganismen-DNA: Das Wasser im Zellinnern verdampft, und die Zellwände brechen auf.</p><figure xml:id="nadc20244144709-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/QRJcvo2T1S5KDIdKomvn"><figcaption><label>Abb.2: </label>Automatisiertes Fließbandproduktverpackungssystem (Form-Fill-Seal-Maschine) mit Desinfektion für Molkereiprodukte. Foto: Alfa Machine</figcaption></figure></figure><p>Das Verfahren ist von der US-amerikanischen Behörde (Food &amp; Drug Administration, FDA) zugelassen und kann anwendungsabhängig Hygieneanforderungen bis mindestens Log 6 erfüllen. Das heißt, es werden bis zu 99,9999 Prozent der schädlichen Bakterien, Pilze oder Viren getötet, was den Desinfektionsanforderungen in einem OP-Saal entspricht. Und da gepulstes Licht wenig oder gar keine Wärme erzeugt, ist es für viele Materialien verwendbar, einschließlich hitzeempfindlicher Kunststoffe.</p><p>Diese Eigenschaften machen Systeme, die mit gepulstem Licht arbeiten, ideal zur Desinfektion von Joghurtbechern vor dem Befüllen. Die Systeme arbeiten schnell und lassen sich in einer Füllmaschine, einem Fördersystem oder an anderer Stelle im Herstellungsprozess integrieren. Für unterschiedliche Anwendungsgegebenheiten sind unterschiedliche UV-Lampen und Gehäuse zu Systemen kombinierbar, deren UV-Lichtabgabe dann zur jeweiligen Anwendung passt.</p><p>Prinzipiell lässt sich so jeder Lebensmittelbehälter desinfizieren, der eine ausreichend weite Öffnung hat, einschließlich Flaschen und Dosen. Die lebensmittelechten, waschbeständigen Lampengehäuse bestehen aus Edelstahl und gelten als wasser- und staubdicht. Sie erfüllen etwa die deutsche Norm für den Schutz elektronischer Geräte vor Eindringen von Staub und Wasser bei kurzem Untertauchen (ingress protection, IP67). Zudem entsprechen sie dem Standard der US-amerikanischen Vereinigung National Electrical Manufacturers Association (Nema-4X). Dieser spezifiziert Gehäuse für den Innen- und Außenbereich, in erster Linie zum Schutz vor Korrosion, von Wind verwehtem Staub, Regen, Spritzwasser, Wasser aus Schläuchen und Eisbildung. Die Lampeneinheit lässt sich an bestehende Fördersysteme anschrauben und so positionieren, dass sie die Bewegung der Verpackung auf dem Band nicht beeinträchtigt.</p><h2 type="main">Lineare Becherfüllanlage</h2><p>Der griechische Maschinenbauer Alfa Machine beispielsweise verbaut gepulste Xenon-Systeme von Polytec in seinen Fill-Seal-Maschinen für Molkereiprodukte: eines für die Desinfektion der Becher und eines für die Desinfektion der Siegelfolien. Die lineare Becherfüllanlage hat eine Produktionskapazität von 15 000 bis 18 000 Bechern pro Stunde, abhängig von der Viskosität des jeweiligen Produkts. Sie eignet sich für alle flüssigen bis viskosen Lebensmittelprodukte wie Joghurt, Milchcremes, Desserts, Fertiggerichte, Butter oder Streichkäse. Dabei bietet die gepulste UV-Technik eine hohe Spitzenenergie für eine effiziente Dekontamination von Bechern und Deckeln bis zu Log 4, das heißt, es werden bis zu 99,99 Prozent der Mikroorganismen getötet.</p><p>Um die Becher zu desinfizieren, wird jeder mit UV-Impulsen bestrahlt. Die Lampe ist über dem Förderband angeordnet, sodass jeweils zehn Becher gleichzeitig behandelt werden. Das dauert nicht länger als 0,5 bis 1 Sekunde, und die Desinfektion hält mit der Produktionsgeschwindigkeit Schritt. Die Siegelfolie für den Verschlussdeckel wird auf gleiche Weise von mikrobiologischen Verunreinigungen befreit. Hierfür ist die zweite UV-Lampe nach der Folienzuführung in der Anlage integriert.</p><p>Das Verfahren benötigt weniger Energie als konventionelle Desinfektionslösungen. Die Kühlung der Lampen sorgt dafür, dass die Molkereiprodukte bei Durchlaufen der Desinfektion keine Wärme abbekommen, und das dichte, abwaschbare Lampengehäuse aus Edelstahl lässt sich bei Bedarf einfach mit dem Dampfstrahl reinigen. Zudem ist das Desinfektionssystem benutzerfreundlich und reduziert damit die Komplexität der Betriebsabläufe.</p><h2 type="main">Der Autor und die Autorin</h2><p>Den Beitrag verfasst haben Peter Schullerer, Vertrieb Photonik bei Polytec (E-Mail: <a href="mailto:p.schullerer@polytec.de">p.schullerer@polytec.de</a>) und Ellen-Christine Reiff vom Redaktionsbüro Stutensee. <a href="https://www.rbsonline.de" target="_blank">www.rbsonline.de</a></p>

Desinfektion

Lichtpulse killen Keime

<p>Unter den 2842 Ausstellern der Prozessindustriemesse Achema im Juni nutzten 130 das Stichwort Lebensmittel in ihrer T&auml;tigkeitsbeschreibung. Beim zugeh&ouml;rigen Kongress besch&auml;ftigten sich damit mehr als 40 Vortr&auml;ge, etwa mit Fermentieren, Verarbeiten oder Verpacken.</p>
<p>In der Vortragssession Bioprocessing for Bioeconomy sprach Kathrin R&uuml;bberdt von der Dechema f&uuml;r die Dialogplattform industrielle Bio&ouml;konomie des Bundesministeriums f&uuml;r Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Sie stellte drei Projekte vor:</p>
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<figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/KhceHAs2RRa9OlgcHll6">
<figcaption><label>Abb.1: </label>Die Mikroalgenanlage, ein geschlossenes Photobioreaktor-System des Start-ups Algoliner aus Messel. Zur Bio&ouml;konomie stellten kleine und mittlere Unternehmen auf einem Gemeinschaftsstand von Technologieland Hessen aus.</figcaption>
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<p><list><listitem>den Fasercluster Zerkall, den Unternehmen der Papier- und Verpackungsbranche gegr&uuml;ndet haben (mit Ulrich Schurr vom Forschungszentrum J&uuml;lich),</listitem><listitem>das Zentrum f&uuml;r Trockenfaseraufbereitung etwa f&uuml;r Papier (mit Tilo Gailat von TBP Future) und</listitem><listitem>eine Demonstrationsanlage, die Proteine f&uuml;r Lebens- und Futtermittel aus industriellen Nebenstr&ouml;men herstellen soll (mit Tomas Kurz von Proteindistillery).</listitem></list></p>
<h2 type="main">Geschmack aus Bierhefe</h2>
<p>Tomas Kurz vom baden-w&uuml;rttembergischen Start-up Proteindistillery berichtete &uuml;ber die Demonstrationsanlage, die Proteine produzieren soll, und zwar aus Nebenstr&ouml;men der Genussmittelindustrie wie Bierhefe aus Brauereien. Das Produkt Prewtein ersetzt tierische Bestandteile und Zusatzstoffe in veganen Fleisch-, Milch- und Eieralternativen sowie in Backwaren. Das Verfahren zerlegt Bierhefe in Proteinfraktionen und setzt diese entsprechend der Kundenbed&uuml;rfnisse neu zusammen. Die Produkte eignen sich etwa als Binde- und Schaummittel oder Geschmacksverst&auml;rker.</p>
<p>Anders als Ersatzprodukte aus Pilzmyzel oder Pr&auml;zisionsfermentation, die Proteinzellen mit ver&auml;nderten Hefen oder Bakterien vermehren, ben&ouml;tigen Proteine aus Bierhefe in der EU keine Zulassung als neuartiges Lebensmittel. Die Anlage soll im Jahr 2025 in Betrieb gehen. Dabei unterst&uuml;tzt das bayerische Unternehmen Netzsch, das Mahl- und Dispergiermaschinen, Pumpen sowie Analyse- und Pr&uuml;fger&auml;te vertreibt.</p>
<h2 type="main">Fleischersatz aus Nussschalen</h2>
<p>Heike Fr&uuml;hwirth, Hochschule Biberach, berichtete im Kongress &uuml;ber kaskadisches Verwerten von Seitenstr&ouml;men der Lebensmittelproduktion. Aus Gem&uuml;se- und Obstschalen, Nusspresskuchen und Nussschalen sollen Proteinquellen f&uuml;r die menschliche Ern&auml;hrung und biobasierte Materialien entstehen. Daf&uuml;r werden N&auml;hrstoffe aus Reststoffen extrahiert, die bisher als Futtermittel in der konventionellen Fleischproduktion dienten. Sie kultivieren Pilzkulturen.</p>
<p>Die Produkte daraus sollen Fleisch ersetzen oder Myzelfaserstoffe liefern. Die Forschenden untersuchen daf&uuml;r die Fadenpilze <i>Pleurotus ostreatus</i> und <i>Hericium erinaceus</i>. St&auml;nderpilze helfen, Mykotoxinprobleme w&auml;hrend der Kultivierung zu vermeiden. Die Untersuchungen befassen sich zudem mit technischen Fragen wie Reaktordesign, Energieversorgung und Prozess&uuml;berwachung.</p>
<h2 type="main">Schmierstoffe aus &Ouml;lresten</h2>
<p>Derzeit basieren etwa 95 Prozent aller Schmier&ouml;le auf Mineral&ouml;len, die teuer zu entsorgen sind und Umwelt und menschliche Gesundheit sch&auml;digen. Als biologisch bezeichnete Schmier&ouml;le bestehen meist aus einer Mischung pflanzlicher &Ouml;le und synthetischer Ester. Ein biobasierter Grundstoff ist beispielsweise Raps&ouml;l. Dieses ist oxidationsstabil, da es wenig freie Fetts&auml;uren enth&auml;lt. Der Triglyceridgehalt ist f&uuml;r gute schmierende Eigenschaften verantwortlich.</p>
<p>Das Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging aus Freising sucht biobasierte Grundmedien, die nicht mit Lebensmitteln konkurrieren. Die Forschenden nutzen einen Abfallstrom aus der Speise&ouml;lherstellung: desodoriertes Destillat. Die Desodorierung ist der letzte Schritt der Raffination, der Geruchs- und Geschmacksstoffe abtrennt &ndash; vor allem Aldehyde, Ketone, Lactone und freie Fetts&auml;uren. Fraunhofer bearbeitet das Destillat enzymatisch und verestert es mit Glycerin. Aus diesem Grund&ouml;l lassen sich biologisch abbaubare Schmierstoffsysteme herstellen, die zudem biobasiert sind.</p>
<p>F&uuml;r die Additive gehen die Forschenden von sekund&auml;ren Pflanzenstoffen wie Polyphenolen aus, die in etlichen Reststr&ouml;men der Agrar- und Lebensmittelindustrie vorkommen. Polyphenole verhindern Oxidation und mindern Reibung und Verschlei&szlig;.</p>
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<figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/lQQ6fCgQmWkDx67prU39">
<figcaption><label>Abb.2: </label>Das Fraunhofer-Institut f&uuml;r Keramische Technologien und Systeme zeigte auf der Achema, wie Pflanzenzucht in geschlossenen Systemen unter kontrollierten Bedingungen funktioniert (controlled environment agriculture, CEA). Fotos: Achema</figcaption>
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<h2 type="main">Pr&auml;zisionsfermentation</h2>
<p>Seit Jahrtausenden helfen Bakterien, Pilze oder Hefen uns Menschen, Brot, K&auml;se, Kimchi oder Bier herzustellen. Ein neueres Beispiel sind Schlauchpilze, mit denen das britische Unternehmen Quorn in den 1980er Jahren eines der ersten Fleischersatzprodukte auf den Markt brachte.</p>
<p>Mit Biotechnik lassen sich heutzutage Bakterien f&uuml;r bestimmte Zwecke w&auml;hlen und mit der Genschere Crispr programmieren. Der Begriff Pr&auml;zisionsfermentation umfasst zudem nichtgentechnische Ans&auml;tze: Mit ver&auml;nderten Bakterien und pflanzlichen N&auml;hrstoffen lassen Forschende Proteine wachsen, die bisher nur von tierischen Lebewesen erzeugt wurden. Das Ergebnis dient beispielsweise der K&auml;seproduktion, die fermentativ hergestelltes Chymosin statt K&auml;lberlab verwendet. In der Pr&auml;zisionsfermentation werden Mikroorganismen oder andere Zellen zu Zellfabriken und mit der passenden genetischen Programmierung ausgestattet. Zudem m&uuml;ssen etwa Prozessbedingungen und Reinigungsschritte ma&szlig;geschneidert werden.</p>
<p>Die Pr&auml;sentation Gero Greives vom Ingenieurs- und Projektabwicklungsdienstleister Eridia aus dem &ouml;sterreichischen Leobendorf zeigte beim Kongress, was beim Hochskalieren der Pr&auml;zisionsfermentation zu beachten ist: Das Endprodukt ist zu definieren, Spezifikationen sind zu erstellen, Preise und Mengen festzulegen. Entscheidend sei, bereits in fr&uuml;hen Phasen der Prozessentwicklung &uuml;ber die Skalierung nachzudenken, um eine iterative Optimierung zu erm&ouml;glichen.</p>
<p>F&uuml;r Prozesse der Zellverarbeitung bietet das westf&auml;lische Unternehmen GEA etwa Einwegzellseparatoren, die R&uuml;diger G&ouml;hmann vorstellte. Dabei ist ein Separator f&uuml;rs Labor etwa so gro&szlig; wie ein Ei. Gr&ouml;&szlig;ere erm&ouml;glichen G&ouml;hmann zufolge Lebensmittelproduzenten eine nahezu endlose Produktion mit der gleichen Biomasse.</p>
<h2 type="main">Veganer K&auml;se</h2>
<p>Wenn es nach Verbrauchern geht, sollte veganer K&auml;se schmecken und sich anf&uuml;hlen wie klassischer K&auml;se. Christoph Herwig vom Wiener Unternehmen Fermify zeigte beim Kongress eine kontinuierlich arbeitende Produktionsplattform mit digitalen Zwillingen. Darin produzieren Mikroben Proteine, die nicht gentechnisch ver&auml;ndert sind. Aus ihnen l&auml;sst sich mit Zucker und Fett K&auml;se herstellen, der wie einer aus Kuhmilch schmeckt.</p>
<h2 type="main">Analytik und Reaktoren</h2>
<p>Das Zentrum f&uuml;r Analytik im Technologietransfer f&uuml;r Biotech- und Lebensmittelinnovation (Zait) der Hochschule Flensburg bietet Lebensmittel- und Bioanalytik und Masterstudieng&auml;nge zu diesen Themen. Zait analysiert vor allem Geruchs- und Geschmacksprofile und bestimmt die biologische Aktivit&auml;t von Naturstoffen auch f&uuml;r Unternehmen.</p>
<p>Michael Weiss von Endress+Hauser Liquid Analysis aus Gerlingen zeigte Methoden, wie sich Proteinquellen aus Pflanzen-, Mikroben- oder Zellkulturen entwickeln lassen und wie Messtechnik Prozesse &uuml;berwacht und steuert. Diese dient der Produktion von Algen, Insekten und der Fermentation. Dabei sei es vorteilhaft, die gleiche Messtechnik f&uuml;r die Entwicklung des Produktionsprozesses und das &Uuml;berf&uuml;hren vom Labor- in den Prozessma&szlig;stab zu nutzen.</p>
<p>Die Hochschule Kaiserslautern zeigte einen Biofilmphotobioreaktor. Die Forscher nutzen Biofilme, um Polysaccharide und Farbstoffe bakteriell zu erzeugen. Einsatzgebiete f&uuml;r Polysaccharide sind Futter- und Lebensmittel, Pharmazeutika und Kosmetik sowie Biokunststoffe und die &Ouml;l- und Gasf&ouml;rderung.</p>
<h2 type="main">Achema: Messe und Kongress</h2>
<p>Fast zwei Drittel der 2842 Aussteller aus 56 L&auml;ndern kamen aus Asien, davon 185 aus Indien und 438 aus China, mehr als je zuvor. Etwa die H&auml;lfte der 106 000 Teilnehmenden reiste aus dem Ausland nach Frankfurt am Main, und zwar aus 140 L&auml;ndern. Das Kongressprogramm bot den 30 000 Zuh&ouml;renden 900 Vortr&auml;ge, Diskussionsrunden und Workshops. Besonders beliebt waren Wasserstoffthemen und Vortr&auml;ge zu Elektrifizierung und Flexibilisierung der Industrie. Weitere Themen waren Pharma, Lebenswissenschaften und Digitalisierung.</p>
<p>Die n&auml;chste Achema findet in Frankfurt am Main vom 14. bis 18. Juni 2027 statt.</p>
<h2 type="main">Die Autorin</h2>
<p>Nachrichten-Redakteurin Maren Bulmahn hat auf der Achema nach Lebensmittelrelevantem geschaut.</p>

Lebensmittelindustrie

Nebenströme nachhaltig nutzen

<p>Der Erfolg einzelner Forscher:innen, sogar ganzer Universitäten wird häufig anhand von Publikationen und Drittmitteleinnahmen gemessen. Diese als Bewertungskriterien zu nutzen ist nachvollziehbar und berechtigt. Aber ein zu starker oder gar alleiniger Fokus auf diese beiden Kriterien wird den Erwartungen an moderne Wissenschaft nicht gerecht.</p><p>Es täte uns gut, mehr Wert auf die Wirkung von Forschung, also den Beitrag für Gesellschaft und Wirtschaft zu legen. Im deutschsprachigen Raum wird dabei zunehmend von Impact gesprochen. Dieses Wort nutzen beispielsweise die Universitäten Bonn, Heidelberg und Kassel, die Helmholtz-Gemeinschaft und die Fraunhofer Gesellschaft. Der Stifterverband forderte kürzlich den „Impact of Science stärken“. Unter Impact ist ein nachweisbarer Nutzen außerhalb der Wissenschaft zu verstehen, etwa eine stärkere Wettbewerbsfähigkeit oder weniger Umweltschäden.</p><p>Drei Gründe sprechen dafür, diesen Nutzen bei der Bewertung von Forschungsleistungen stärker zu berücksichtigen. Erstens ist die Wissenschaft heute mehr denn je gefragt, zur Lösung der enormen Herausforderungen beizutragen, vor denen die Menschheit steht. Deshalb gilt es, sich frühzeitig zu fragen, wie die eigene Forschung auch außerhalb der Wissenschaft nützen kann. Zweitens hilft der Nachweis einer solchen Wirkung dabei zu rechtfertigen, Drittmittel wie Steuergelder zu verwenden. Drittens kann dieser besondere Blick dabei unterstützen, den Nachwuchs und insbesondere die Studierenden, die Karriere außerhalb der Wissenschaft machen, besser auf die Praxis vorzubereiten. Denn Impact startet häufig damit, diejenigen in den Forschungsprozess einzubeziehen, die von der Forschung profitieren sollen, darunter Unternehmen, Schulen oder Krankenhäuser. Wer frühzeitig mit Partnern außerhalb der Wissenschaft kooperiert, kann gemeinsam Forschungsschwerpunkte und -ziele festlegen und zudem vor allem besser verstehen, welche Herausforderungen und Arbeitsweisen es außerhalb der Wissenschaft gibt; dies kann wiederum den Einstieg nach dem Abschluss erleichtern.</p><p>Deutschland hat hier Nachholbedarf. Im Ranking des Londoner Hochschulanalysten Quacquarelli Symonds, QS Impact Ranking, ist keine einzige deutsche Universität unter den Top 50 vertreten. Um mehr Fokus auf den Impact von Forschung zu erreichen, sind alle beteiligten Akteure – Hochschulen, Politik, Industrie und wissenschaftliche Gemeinschaften wie die GDCh – gefragt, Impact stärker zu fordern und zu fördern.</p><p>Stephan von Delft ist Juniorprofessor für Chemie und Unternehmertum im Fach Wirtschaftschemie der Universität Münster. Er ist Vorstandsmitglied der GDCh-Vereinigung Chemie und Wirtschaft und führt uns mit dieser Kolumne im Wechsel mit Rolf Albach und Hannes Utikal durch die Welt der Wirtschaftschemie.</p>

Der Wirtschaftschemiker

Den Blick auf die Wirkung richten

<p>Der Trend zu pflanzlichem Fleischersatz verfestigt sich. Diese Entwicklung bietet die Chance, an einem weltweit wachsenden Markt teilzuhaben. Schutzrechte f&uuml;r eigene Techniken helfen dabei, Marktpositionen zu definieren, zu festigen und auszubauen.</p>
<p>Pflanzlicher Ersatz f&uuml;r tierische Erzeugnisse liegt im Trend. So ist etwa der Markt f&uuml;r pflanzliche Fleischersatzprodukte in den letzten zw&ouml;lf Jahren gewachsen: In zehn Jahren haben sich die Verkaufsmengen allein in Deutschland von zirka 11 000 Tonnen im Jahr 2009 auf mehr als 26 000 Tonnen im Jahr 2019 verdoppelt, Tendenz steigend. Denn im Zeitraum 2019 bis 2023 hat sich die Produktionsmenge f&uuml;r Fleischersatzprodukte nochmals verdoppelt. Experten gehen vom langfristigen Wachstum des Marktsegments aus.<sup>1,2)</sup></p>
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<figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/ou8i7xbQSouTXFpZcKla">
<figcaption><label>Abb.1: </label>Ein Food-Trend: In Deutschland steigt die Produktion vegetarischer und veganer Fleischersatzprodukte.<sup>2)</sup></figcaption>
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<h2 type="main">Mehr als ein Randph&auml;nomen</h2>
<p>Pflanzliche Ersatzprodukte sind mehr als ein Randph&auml;nomen. Dies l&auml;sst sich daran ablesen, dass in den letzten zehn Jahren auch die Zahl an Patentanmeldungen und -erteilungen im Bereich &bdquo;meat-like plant-based products&ldquo; gestiegen ist.</p>
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<figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/JGkuO85lTQuJkxgXqEpF">
<figcaption><label>Abb.2: </label>Patentanmeldungen (orangefarben) und -erteilungen (blau) zu Fleischersatzprodukten nehmen weltweit zu. In der Coronazeit waren Anmeldende besonders aktiv; zwischen Anmeldung und Erteilung k&ouml;nnen Jahre liegen. Quelle: von Rohr; Abfrage in der Patentdatenbank Patbase (<a href="https://t1p.de/go4hl" target="_blank" rel="noopener">t1p.de/go4hl</a>) mit Begriffen wie &bdquo;meat less&ldquo;, &bdquo;meat alternative&ldquo;, &bdquo;plant based&ldquo; oder &bdquo;vegan&ldquo; in Anspr&uuml;chen, Titel oder Zusammenfassung</figcaption>
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<p>Patentanmeldungen und vor allem erteilte Patente erm&ouml;glichen es Unternehmen, eigene Entwicklungen und Techniken zu sch&uuml;tzen. Ver&ouml;ffentlicht ein Unternehmen eine Entwicklung innerhalb eines Patents, steckt es gleichzeitig im betreffenden Marktsegment einen eigenen, werbewirksamen Rahmen ab. Dies ist in neuen und wachsenden M&auml;rkten wie dem f&uuml;r pflanzliche Ersatzprodukte entscheidend, um die eigene Entwicklung zu positionieren und zu verteidigen.</p>
<p>Wie gro&szlig; der abgesteckte Rahmen wird oder ist, h&auml;ngt von diversen Faktoren ab. Die Qualit&auml;t der Patentanmeldung ist &ndash; neben dem Innovationspotenzial der Entwicklung &ndash; oft mitentscheidend. Wirksamer Patentschutz muss von Anfang an und umfassend bedacht werden, was entsprechender Kenntnisse bedarf. Bei pflanzlichen Ersatzprodukten ist etwa der Schutz von Lebensmittelzusammensetzungen und Herstellungsverfahren wichtig. F&uuml;r beides sind beim Ausarbeiten der Patentanmeldung Aspekte zu ber&uuml;cksichtigen, die sowohl im Patentpr&uuml;fungsverfahren als auch in eventuellen Einspruchs- oder Nichtigkeitsverfahren wichtig sein k&ouml;nnen.</p>
<h2 type="main">Patentkriterien</h2>
<p>Entscheidungen der Beschwerdekammern (Board of Appeal, BoA) des Europ&auml;ischen Patentamts (EPA) zu Patenten aus dem Lebensmittelbereich zeigen, dass als Kriterien, ob Patente aufrecht erhalten oder widerrufen werden, etwa &bdquo;unzul&auml;ssige Erweiterung&ldquo; und &bdquo;erfinderische T&auml;tigkeit&ldquo; besonders entscheidend sind.</p>
<p>Generell wird ein Patent erteilt, wenn die Patentanmeldung eine technische Lehre enth&auml;lt, die neu und erfinderisch ist &ndash; beispielsweise eine Lebensmittelzusammensetzung oder ein Herstellungsverfahren hierf&uuml;r. Der Begriff &bdquo;technische Lehre&ldquo; impliziert zudem, dass diese ausf&uuml;hrbar und insoweit vollst&auml;ndig wiedergegeben sein muss. Eine weitere Voraussetzung: Der Gegenstand, f&uuml;r den das Patent erteilt wird, muss in der Anmeldung enthalten gewesen sein.</p>
<p>Wer im Patentbereich t&auml;tig ist, wei&szlig;, dass das Bild komplexer ist.</p>
<h2 type="main">&Auml;hnelt das echtem Fleisch?</h2>
<p>Die Aspekte &bdquo;Neuheit&ldquo; und &bdquo;Ausf&uuml;hrbarkeit&ldquo; sind am klarsten zu greifen: Wenn die Lebensmittelzusammensetzung bereits vorher irgendwo beschrieben war, ist sie nicht neu. Und wenn die Zusammensetzung nicht so vollst&auml;ndig wiedergegeben ist, dass ein fachkundiger Leser des Patentdokuments (der &bdquo;Fachmann&ldquo;) diese nacharbeiten kann, dann ist die technische Lehre nicht ausf&uuml;hrbar.</p>
<p>Die Kriterien &bdquo;erfinderische T&auml;tigkeit&ldquo; und &bdquo;unzul&auml;ssige Erweiterung&ldquo; sind demgegen&uuml;ber oft weniger scharf definierbar oder deutlich streitbarer.</p>
<p>Ein Beispiel ist die BoA-Entscheidung &bdquo;T 1308/22&ldquo; des EPA. Sie zeigt, wie die &Auml;nderung einzelner Merkmale von Anspr&uuml;chen zu einem Gegenstand f&uuml;hren kann, den das Patentdokument urspr&uuml;nglich nicht umfasste. In dem Fall hatte der Patentanmelder im Pr&uuml;fungsverfahren f&uuml;r die Patentanmeldung die Formulierung &bdquo;the resemblance of real meat&ldquo; in &bdquo;the appearance and the texture of cooked meat&ldquo; ge&auml;ndert. So wollte er sich gegen&uuml;ber anderen Patentdokumenten abgrenzen, um neu und erfinderisch zu sein, damit ein Patent f&uuml;r die Patentanmeldung erteilt wird. Allerdings soll aus der Anmeldung nicht hervorgegangen sein, dass die Begriffe &bdquo;echtes Fleisch&rdquo;, &bdquo;gekochtes Fleisch&ldquo; und &bdquo;&Auml;hnlichkeit mit echtem Fleisch&ldquo; speziell Erscheinungsbild und Textur meinen. Zusammen mit weiteren im Anspruch vorgenommenen &Auml;nderungen soll sich so eine technische Lehre ergeben haben, die urspr&uuml;nglich nicht beschrieben und insoweit &bdquo;unzul&auml;ssig erweitert&ldquo; war. Das erteilte Patent wurde widerrufen.</p>
<p>Es kommt oft auf Kombinationen von Merkmalen an. H&auml;ufig sind Merkmale jedoch nur sukzessive beschrieben. Auch Begriffsdefinitionen mit Interpretationsspielraum k&ouml;nnen entscheidend sein. Im Beispiel sind Merkmale, deren Begriffsinhalt variiert wird, mit solchen kombiniert, die nur nacheinander beschrieben sind. Dabei ist eine Kombination entstanden, die gem&auml;&szlig; EPA-Rechtsprechung nicht als offenbart gilt, also eine unzul&auml;ssige Erweiterung ist. Es kann also wichtig sein, Merkmalskombinationen als solche bereits in der Beschreibung der Patentanmeldung wiederzugeben und interpretationsoffene Begriffe umfassend zu definieren.</p>
<h2 type="main">Ist das erfinderisch?</h2>
<p>Ein Beispiel f&uuml;r Auseinandersetzungen um den Aspekt &bdquo;erfinderische T&auml;tigkeit&ldquo; liefert die BoA-Entscheidung &bdquo;T 0410/22&ldquo;. In dem Patent geht es um eine Proteinzusammensetzung mit hydrolysierten Proteinen, die zur Emulsions- und Hitzestabilisierung in Nahrungsmittelzubereitungen eingesetzt wird. Die Entscheidung zeigt, wie das EPA das Kriterium &bdquo;erfinderische T&auml;tigkeit&ldquo; f&uuml;r eine Lebensmittelzusammensetzung adressiert und evaluiert. Hier leitet das EPA ab, dass kein besonderer Effekt oder Kniff mit der offenbarten Lehre oder speziell mit dem Merkmal einhergeht, das den Unterschied zu bekannten Zusammensetzungen ausmacht. Es haben Beispiele gefehlt, die Unterschiede h&auml;tten belegen k&ouml;nnen. In einer solchen Lage ist es schwierig, im Nachhinein zu begr&uuml;nden, dass eine erfinderische T&auml;tigkeit vorlag. In diesem Fall wurde die erfinderische T&auml;tigkeit letztlich anerkannt und das Patent aufrechterhalten &ndash; aus formalen Gr&uuml;nden &ndash;, etwas, worauf man sich in der Praxis nicht verlassen m&ouml;chte.</p>
<p>Um eine erfinderische T&auml;tigkeit sicherer zu belegen, sind also aussagekr&auml;ftige Beispiele wichtig. Sie m&uuml;ssen technische Effekte zeigen, die gegen&uuml;ber bekannten Zusammensetzungen oder Herstellverfahren geltend gemacht werden.</p>
<h2 type="main">Einspr&uuml;che vorausdenken</h2>
<p>Wie die F&auml;lle zeigen, sollte bereits beim Erstellen der Patentanmeldung nicht nur an das Pr&uuml;fungsverfahren, sondern auch an m&ouml;gliche Rechtsbestandsverfahren gedacht werden. Das sind etwa Einspruchs- oder Nichtigkeitsverfahren.</p>
<p>Sie zeigen zudem, dass ebenso wie f&uuml;r Trend-Foods selbst auch f&uuml;r die sch&uuml;tzenden Patente gilt: Auf die einzelnen Komponenten und deren Feinabstimmung kommt es an &ndash; und dies ist alles andere als trivial. Ebenso wie in der Lebensmittelentwicklung bedarf es daher auch im Patentbereich entsprechender Experten und deren Unterst&uuml;tzung.</p>
<h2 type="main">Der Autor und die Autorin</h2>
<p>Ingo K. Strehlke und Alexandra Bettermann haben den Beitrag verfasst. Strehlke ist Patentanwalt und Gr&uuml;ndungspartner der Kanzlei von Rohr in Nordrhein-Westfalen. Der promovierte Chemiker ber&auml;t zum Patentrecht in Chemie, Pharmazie und chemischer Verfahrenstechnik. Die promovierte Chemikerin Bettermann ist deutsche und europ&auml;ische Patentanw&auml;ltin in der Kanzlei von Rohr. Sie ber&auml;t Unternehmen zu gewerblichem Rechtsschutz mit den Schwerpunkten Chemie und Verfahrenstechnik. <a href="https://www.vonrohr.de" target="_blank" rel="noopener">www.vonrohr.de</a><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/HZX1D4JlTS8SCLgdH0iV"><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/i0UsUFN1SBSdztP6zLTW"></p>
<ul class="references" cited="no" xml:id="nadc20244144198-bibl-0001">
<li xml:id="nadc20244144198-bib-0001"><sup>1 </sup> S. Wunder: &bdquo;Fleischalternativen: Vegetarischer und veganer Fleischersatz w&auml;chst&ldquo;, Fleischatlas 2021, 6. Januar 2021, Hrsg.: Heinrich B&ouml;ll Stiftung</li>
<li xml:id="nadc20244144198-bib-0002"><sup>2 </sup> &bdquo;Fleischersatz weiter im Trend: Produktion steigt um 6,5 % gegen&uuml;ber 2021&ldquo;, Pressemitteilung Nr. N 027 vom 10. Mai 2023, herausgegeben vom Statistischen Bundesamt</li>
</ul>

Patentwesen

Trend‐Foods richtig anmelden

<p>Weil sich immer mehr Menschen rein pflanzlich oder mit weniger Fleisch gesund ern&auml;hren m&ouml;chten, entwickeln Unternehmen Produkte mit Proteinen etwa aus H&uuml;lsenfr&uuml;chten, Sojabohnen oder Mais. Ein Fraunhofer-Datenbankprojekt soll dabei die richtige Kombination finden helfen.</p>
<p>Die Deutsche Gesellschaft f&uuml;r Ern&auml;hrung (DGE) empfiehlt, &bdquo;bunt und gesund zu essen und dabei die Umwelt zu schonen&ldquo;, und zwar mit einer pflanzenbetonten Ern&auml;hrung. St&auml;rker als bisher hebt sie H&uuml;lsenfr&uuml;chte wie Erbsen, Bohnen und Linsen hervor, zudem N&uuml;sse. Einen Proteinmangel gibt es in Deutschland der DGE zufolge nicht. Demnach reichen w&ouml;chentlich maximal 300 Gramm Fleisch und Wurst und das klassische Fr&uuml;hst&uuml;cksei.</p>
<p>Ob Menschen sich pflanzenbetont oder tierproduktfrei ern&auml;hren wollen &ndash; die Lebensmitteltechnik sieht je nach Esstyp Chancen f&uuml;r pflanzenbasierte Proteine (Kasten S. 38). Ausgangsstoffe sind meist Soja, Weizen und Erbse. Generell haben H&uuml;lsenfr&uuml;chte wie Ackerbohnen zus&auml;tzliche Vorz&uuml;ge. Zum Beispiel binden sie Stickstoff im Boden, sodass sich D&uuml;ngen er&uuml;brigen kann.</p>
<h2 type="main">Esstypen: Alles, flexibel oder vegan speisen?</h2>
<p>Den Proteinbedarf decken heute im Wesentlichen Lebensmittel tierischen Ursprungs. Schwein, Rind, H&auml;hnchen, Milch und Eier sto&szlig;en jedoch bei immer mehr Menschen auf Vorbehalte. Manche sorgen sich um das Tierwohl, andere um das Klima, wieder andere um die eigene Gesundheit. Viele m&ouml;chten sich vegetarisch oder vegan ern&auml;hren oder zumindest ihren Fleischkonsum einschr&auml;nken. So gibt es etwa Flexitarier, die sich bewusst ern&auml;hren und dabei wenig Fleisch essen.</p>
<p>Der Esstyp &bdquo;echte Allesesser&ldquo; (real omnivore) will sich ausgewogen und nachhaltig ern&auml;hren, dabei jedoch auf nichts verzichten. Diese Grundhaltung besteht oft in der Generation Z, den Geburtsjahrg&auml;ngen 1995 bis 2009. Zudem sind diese Konsument:innen technikaffin. Wer mit Computer und Handy, Instagram und Youtube aufgewachsen ist, erwartet besonders viel von Technik. Das verhei&szlig;t der Lebensmitteltechnik (Food Tech) eine gro&szlig;e Zukunft.</p>
<h2 type="main">Pr&auml;experimentelle Entwicklung</h2>
<p>F&uuml;r ein neues Produkt bieten sich Proteine aus unterschiedlichen Pflanzen an. Damit sich die richtigen Zutaten f&uuml;r Fleisch- oder Milchproduktalternativen mit bestimmten Eigenschaften finden lassen, baut das Fraunhofer-Institut f&uuml;r Verfahrenstechnik und Verpackung (Fraunhofer IVV) mit elf Industriepartnern und drei Hochschulen eine Proteindatenbank auf.<sup>1)</sup></p>
<p>Hier sollen Produktentwickler zu einer bestimmten Zutat, beispielsweise einem speziellen Erbsenproteinisolat, die f&uuml;r sie entscheidenden Eigenschaften finden: Proteingehalt, L&ouml;slichkeit, emulgierende Eigenschaften und Farbe. F&uuml;r einen pflanzlichen Drink l&auml;sst sich in der Datenbank etwa ein Proteingehalt von 80 Prozent im Isolat vorgeben, die Proteine sollen gut l&ouml;slich sein und emulgieren sowie eine helle (milchartige) Farbe ergeben (Abbildung oben). Zudem enth&auml;lt die Datenbank Angaben zu sensorischen Eigenschaften, also etwa Geruch, Geschmack, Textur in Wasser und in Emulsion. Schlie&szlig;lich soll ein Drink etwa aus Erbsenproteinisolat weder bitter noch zu stark nach Erbsen schmecken.</p>
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<figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/ZgRKJ8XWSYy5RdM01U5t">
<figcaption><label>Abb.1: </label>Milch aus Sonnenblumenkernen, Mandeln, Haferflocken oder Erbsen. F&uuml;r eine kuhmilch&auml;hnliche Proteinzusammensetzung und Farbe m&uuml;ssen die Rohstoffe gemischt werden. Foto: Fraunhofer IVV</figcaption>
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<p>Eine wichtige Information ist das Aminos&auml;ureprofil der proteinhaltigen Lebens- oder Futtermittelzutaten. Denn mit nur einem H&uuml;lsenfruchtproteinisolat l&auml;sst sich nicht das gesamte Spektrum an Aminos&auml;uren nachbilden, wie es in Fleisch enthalten ist. Die Kombination macht&rsquo;s: Ein H&uuml;lsenfruchtisolat wird beispielsweise um eines aus Getreide erg&auml;nzt, etwa Linsen mit Reis oder Erbsen mit Weizen.<sup>2)</sup></p>
<p>Zudem ist ein indikativer (absch&auml;tzbarer) CO<sub>2</sub>-Fu&szlig;abdruck in der Proteindatenbank vorgesehen. Diesen entwickelt zurzeit das Heidelberger Institut f&uuml;r Energie- und Umweltforschung.</p>
<p>Ein Hauptaugenmerk der Datenbankentwicklung liegt auf analytischen Methoden. Denn nicht alles ist so standardisiert wie das Bestimmen des Proteingehalts oder der Farbe. F&uuml;r Eigenschaften wie die emulgierende Wirkung oder die Proteinl&ouml;slichkeit abh&auml;ngig vom Salzgehalt haben die Projektpartner industrierelevante Methoden entwickelt; sie machen die Ergebnisse verschiedener Labore vergleichbar.</p>
<p>Zurzeit arbeitet das Team um Susanne Gola vom Fraunhofer IVV daran, die Datenbank zu ver&ouml;ffentlichen. Dann k&ouml;nnen Anwender in der Lebensmittelindustrie nach bestimmten Proteinen suchen oder Proteinkombinationen berechnen. Einstweilen greifen Produktentwickler auf wissenschaftliche Publikationen zur&uuml;ck, die rund um das Projekt entstanden sind. In der Pipeline befindet sich zurzeit eine Ver&ouml;ffentlichung, die neue Erkenntnisse zur Kombination von Erbsen-, Ackerbohnen- und Sojaproteinen zeigt.</p>
<h2 type="main">Israel liegt vorn</h2>
<p>Europa startet bei alternativen pflanzlichen Proteinen aus dem Mittelfeld, da andere Regionen sich einen Vorsprung erarbeitet haben. Zum Beispiel liegt Israel bei Produktion und Vermarktung weit vor den EU-Mitgliedstaaten.<sup>3)</sup></p>
<p>Eine H&uuml;rde kann f&uuml;r die hiesigen Lebensmittelhersteller die Novel-Food-Verordnung sein.<sup>4)</sup> Gegebenenfalls m&uuml;ssen pflanzliche Proteine als neuartige Lebensmittel zugelassen werden. Namentlich nennen die EU-Durchf&uuml;hrungsbestimmungen dieser Verordnung unter anderem Kartoffelproteine (koaguliert) und daraus hergestellte Hydrolysate, Rapssamenprotein und getrocknetes Fruchtfleisch von <i>Adansonia digitata</i> (Affenbrotbaum, Baobab). Ausnahmen gelten lediglich dann, wenn das betreffende Produkt schon vor dem Jahr 1997 &bdquo;in erheblichem Ma&szlig;&ldquo; konsumiert wurde.</p>
<h2 type="main">Wachstum in Westeuropa</h2>
<p>Trotz der Hemmnisse durch Verordnungen d&uuml;rfte der Markt f&uuml;r alternative pflanzliche Proteine in Westeuropa in den n&auml;chsten Jahren um etwa zehn Prozent pro Jahr wachsen. Der Einzelhandel in Deutschland, &Ouml;sterreich, Holland und Belgien treibt diese Entwicklung voran, indem er Produkte zu &auml;hnlichen Preisen wie Fleisch anbietet, darunter Lidl. Denn N&auml;hrwert und Preis sind wichtige Kaufkriterien.</p>
<p>Ein weiterer Trend geht zu gr&ouml;&szlig;eren St&uuml;cken wie einer vegan nachgeahmten H&auml;hnchenbrust (whole cut, Abbildung links)<sup>5)</sup> und zu hybriden Produkten. Diese enthalten beispielsweise ein Gemisch aus 40 Prozent Fleisch und 60 Prozent texturierten Proteinen auf Erbsenbasis (meat extender). Das macht das Produkt g&uuml;nstiger &ndash; ohne Einbu&szlig;en beim Geschmack. Mit speziellen Formsystemen lassen sich Fettmassen in die pflanzlichen Proteinmassen einarbeiten, etwa mit dem Formsystem FME 570 der Biberacher Maschinenfabrik Albert Handtmann. Vegetarier werden ein solches Hybridfleisch nicht akzeptieren, doch im Markt der Flexitarier k&ouml;nnen Hersteller und H&auml;ndler damit punkten.</p>
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<figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/YyWJOvkpSZ6BmPUbpMvM">
<figcaption><label>Abb.2: </label>Vegan nachgeahmtes H&auml;hnchenbrustfilet. Basierend auf pflanzlichen Proteinen imitiert es Textur, Biss und Geschmack von Fleisch tierischen Ursprungs. Foto: Planty of Meat</figcaption>
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<p>Bei der Zusammensetzung des Endprodukts geht der Trend weg vom Zusatzstoff Methylcellulose (E 461). Dieses aus Pflanzenfasern hergestellte Dickungs- und Geliermittel verklebt zurzeit noch vegane W&uuml;rstchen und stabilisiert schaumige Dessertf&uuml;llungen. Es steht etwa in sozialen Medien im Verdacht, krebserregend zu sein. Ein Lebensmitteltechniker der Hamburger Verbraucherzentrale sieht S&uuml;&szlig;- und Farbstoffe oder Geschmacksverst&auml;rker kritischer als Methylcellulose. Grunds&auml;tzlich k&ouml;nne es den Darm sch&auml;digen, h&auml;ufig hochverarbeitete Lebensmittel zu sich zu nehmen. F&uuml;r Bioprodukte ist nach EG-&Ouml;ko-Verordnung Methylcellullose wie andere Zusatzstoffe verboten.</p>
<h2 type="main">Industrielle Nebenstr&ouml;me</h2>
<p>Attraktiv erscheint im Sinn einer Kreislaufwirtschaft, Produktionsnebenstr&ouml;me f&uuml;r Produkte mit alternativen pflanzlichen Proteinen zu verwenden. Ein Beispiel ist Biertreber. Dieser besteht aus dem ungel&ouml;sten Anteil des Gersten- oder Weizenmalzes, der beim L&auml;utern der Maische nach Abtrennen der W&uuml;rze anf&auml;llt.<sup>6)</sup></p>
<p>Mit Extrusion reichert dieser Nebenstrom proteinreiche Texturate mit Faserstoffen an; dies erh&ouml;ht den ern&auml;hrungsphysiologischen Wert der Produkte. Bei der Low-moisture-Extrusion entstehen aus einer Proteinquelle und dem Biertreber texturierte und expandierte Produkte, die nach Trocknen lagerf&auml;hig sind. Das Texturat ist f&uuml;r alternative Produkte wie Hackfleischersatz einsetzbar (Hersteller: Circular Food Solutions, H&auml;ndler: Migros).</p>
<p>Entwickelt wurde die Extrusion f&uuml;r texturierte Proteine schon in den 1960er Jahren. Damit sollten die Preise f&uuml;r Nebenstr&ouml;me der Soja&ouml;lgewinnung steigen, n&auml;mlich f&uuml;r den Sojapresskuchen.</p>
<h2 type="main">Produktideen testen</h2>
<p>Selbst unter Einrechnung der Verarbeitung und der daf&uuml;r ben&ouml;tigten Energie ist ein Proteinersatzprodukt nachhaltiger als Fleisch. Die Effizienz entlang der Wertsch&ouml;pfungskette sollte sich sogar noch steigern lassen. Auf die Spr&uuml;htrocknung, die f&uuml;r die Proteinisolatproduktion oft der Extrusion vorgeschaltet ist, l&auml;sst sich m&ouml;glicherweise verzichten. Damit w&auml;re ein energieintensiver Schritt gespart. Isolieren oder Fraktionieren der Proteine und die Extrusion am selben Standort machen Transporte &uuml;berfl&uuml;ssig.</p>
<p>Es gibt Servicezentren f&uuml;r Produktentwickler: Fleisch auf Erbsenproteinbasis mit neuartiger Textur erzeugen? Alle unentbehrlichen Aminos&auml;uren in einem Produkt vereinen? Einen Prozess effizienter gestalten? Dienstleister bieten daf&uuml;r die Verarbeitungsverfahren, erm&ouml;glichen Experimente und komplette Prozess- oder Produktentwicklungen auf Basis des gemeinsamen Wissens, darunter der Schweizer Konzern B&uuml;hler (Foto oben).</p>
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<figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/qZUin01CTDOLl6YihZ0w">
<figcaption><label>Abb.3: </label>Mit einer K&uuml;hld&uuml;se (rechts) lassen sich zusammen mit einem Extruder (Mitte) Proteinprodukte aus Soja, H&uuml;lsenfr&uuml;chten oder &Ouml;lsaaten herstellen. Im Extrusions- und Proteinanwendungscenter entwickeln und validieren Kunden ihre Ideen zur Proteinverarbeitung f&uuml;r pflanzliche Lebensmittel wie Fleischersatz und Getr&auml;nke zwischen 1 und 200 kg&middot;h<sup>&ndash;1</sup>. Foto: B&uuml;hler</figcaption>
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<p>Die faserige Struktur tierischen Muskelgewebes ist &uuml;ber Proteinextrusion erreichbar. Im Servicezentrum l&auml;sst sich testen, wie Hitze- und Scherkr&auml;fte im Extruderlauf und Ausrichten der Proteinfasern in D&uuml;se oder K&uuml;hld&uuml;se proteinreiche Zutaten in eine fleisch&auml;hnliche Matrix &uuml;berf&uuml;hren.</p>
<p>Zudem lassen sich texturierte Proteine &uuml;ber eine High-moisture-Extrusion gewinnen. K&uuml;hld&uuml;sen und Ger&auml;te mit einer Durchsatzkapazit&auml;t von 30 bis 50 Kilogramm pro Stunde unterst&uuml;tzen im Servicezentrum die Entwicklung und (Pilot-)Produktion. Ein Scale-up zur gro&szlig;technischen Produktion im Ma&szlig;stab von 500 bis 1000 Kilogramm pro Stunde ist anschlie&szlig;end mit &auml;hnlichen Ger&auml;ten m&ouml;glich.</p>
<h2 type="main">Der Autor</h2>
<p>Der promovierte Chemiker Christian Ehrensberger ist freier Mitarbeiter der Nachrichten aus der Chemie.</p>
<ul class="references" cited="no" xml:id="nadc20244144063-bibl-0001">
<li xml:id="nadc20244144063-bib-0001"><sup>1 </sup> Fraunhofer IVV, <a href="https://t1p.de/c0x5i" target="_blank" rel="noopener">t1p.de/c0x5i</a></li>
<li xml:id="nadc20244144063-bib-0002"><sup>2 </sup> Bundesministerium f&uuml;r Ern&auml;hrung und Landwirtschaft: Fragen und Antworten im Zusammenhang mit Fleisch- und Milchalternativen, <a href="https://t1p.de/qba1z" target="_blank" rel="noopener">t1p.de/qba1z</a></li>
<li xml:id="nadc20244144063-bib-0003"><sup>3 </sup> Kompetenzzentrum f&uuml;r Ern&auml;hrung an der Bayrischen Landesanstalt f&uuml;r Landwirtschaft (Hrsg.): Alternative Protein-Quellen. Literaturstudie zum aktuellen Forschungsstand, Freising 2022</li>
<li xml:id="nadc20244144063-bib-0004"><sup>4 </sup> VO (EU) 2015/2283, <a href="https://t1p.de/t14cq" target="_blank" rel="noopener">t1p.de/t14cq</a></li>
<li xml:id="nadc20244144063-bib-0005"><sup>5 </sup> <a href="https://planty-of-meat.de" target="_blank" rel="noopener">planty-of-meat.de</a></li>
<li xml:id="nadc20244144063-bib-0006"><sup>6 </sup> Bayerische Landesanstalt f&uuml;r Landwirtschaft: Biertreber, <a href="https://t1p.de/e3pqa" target="_blank" rel="noopener">t1p.de/e3pqa</a></li>
</ul>

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