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Bindeglied zwischen Wissenschaft und Praxis

Das DIL forscht und entwickelt im Auftrag der Lebensmittelindustrie
Bindeglied zwischen Wissenschaft und Praxis

Die Lebensmitteldiscounter befanden sich in den vergangenen Jahren auf einem starken Wachstumskurs. Die Folge: Viele Hersteller von Lebensmitteln und Getränken sind im Zuge dieser Entwicklung bequem mitgewachsen. Doch seit einiger Zeit stagnieren die Umsätze im deutschen Lebensmittelein- zelhandel und viele Produzenten setzen auf den Export. Erfolgreiche Geschäfte im In- und Ausland verlangen jedoch innovative und qualitative hochwertige Produkte. Bei ihrer Entwicklung hilft das Deutsche Institut für Lebensmittel-technik – kurz DIL – in Quakenbrück.

Während die meisten bundesdeutschen Unternehmen zwischen 5 und 15 % ihres Umsatzes in Forschung- und Entwicklungsaktivitäten investieren, liegt dieser Anteil in der Lebensmittelindustrie bei lediglich 0,2 %. Eine Erklärung dafür ist die hauptsächlich mittelständisch geprägte Struktur des deutschen Ernährungsgewerbes. Sowohl unter personellen als auch betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten können sich die meisten Hersteller von Lebensmitteln und Getränken keine großen Forschungs- und Entwicklungsabteilungen leisten. In diese Lücke stößt das Deutsche Institut für Lebensmitteltechnik (DIL).

Mit Sitz in Quakenbrück ist das DIL im Zentrum der deutschen Lebensmittelproduktion gelegen. Seit seiner Gründung im Jahr 1983 arbeitet das Institut – getragen von mehr als 120 Mitgliedern aus den Bereichen Lebensmittel- und Mischfutterproduktion, Maschinenbau, Messtechnik und Verfahrenstechnik – als Industrie- und Forschungsinstitut in der Produktentwicklung und Herstellung von Lebensmitteln. Seine mehr als 130 Mitarbeiter haben es sich zur Aufgabe gemacht, Bindeglied zwischen Wissenschaft und Praxis zu sein.
Mit Hochdruck zum Erfolg
Forschung auf Weltniveau – das ist der Anspruch von Dr.-Ing. Volker Heinz. Der Institutsleiter arbeitet seit 2006 beim DIL und meint beispielsweise das Hochdruck-Application-Center. Nach den Worten von Dr. Heinz ist dieses 2008 eingeweihte Zentrum weltweit einmalig. Es verfolgt das Ziel, mithilfe von hohen hydrostatischen Drücken Produkte zu entkeimen sowie Stärken oder Proteine zu modifizieren – und zwar auf nichtthermischem, also einem ausgesprochen produktschonenden Weg. Die Anwendungen sind vielfältig und reichen von kurzzeitigen Druckimpulsen bei den Stoßwellenverfahren über kontinuierliche Abläufe wie der Hochdruckhomogenisation, die überkritische Hochdruckextraktion und die Extrusion bis zu hydrostatischen Hochdruckbehandlungen mit frei wählbaren Zeiträumen.
Wesentlicher Vorteil im Vergleich zu konventionellen Verfahren ist die Möglichkeit der schonenden Entkeimung fester und flüssiger Produkte ohne Wärmebeeinflussung. Dadurch können optische und geschmackliche Veränderungen vermieden werden. Zusätzlich verlängert sich die Haltbarkeit, es verbessert sich die Ausbeute und die Konsistenz lässt sich schneller optimieren. Außerdem öffnen die Hochdruckverfahren die Tür zu völlig neuen Lebensmitteln. Eine andere Technologie, die am DIL für die Lebensmittelindustrie nutzbar gemacht wird, ist die der gepulsten elektrischen Felder. Durch die Anwendung von Hochspannungsimpulsen kann ein schneller, physikalischer Aufschluss biologischer Zellen erzielt werden. Eine Behandlung pflanzlicher und tierischer Zellen verbessert die Gewinnung intrazellulärer Inhaltsstoffe durch Pressen oder Extraktion und beschleunigt Trocknungsprozesse. Durch Einsatz dieser schonenden, nichtthermischen Technologie können Mikroorganismen in flüssigen Medien inaktiviert und so die Haltbarkeit von sensiblen Produkten ohne geschmackliche Beeinträchtigung verlängert werden.
Unter dem Markennamen Elcrack bietet das DIL individualisierte Anlagen zur Anwendung dieser Technik an. Vom DIL-eigenen Maschinenbau auf die speziellen Anwenderbedürfnisse zugeschnittene Anlagen sind auf der ganzen Welt installiert. Dieser, für Forschungsinstitute eigentlich unübliche, Spezialmaschinenbau eröffnet besondere Möglichkeiten für Innovationen. Neue Produkte oder verbesserte Prozesse starten nicht sofort mit großen Stückzahlen. Deshalb sind maßgeschneiderte Maschinen selten auf dem Markt verfügbar.
Vor diesem Hintergrund bietet das DIL seinen Kunden die Entwicklung und Fertigung von Spezialmaschinen an. „Wichtig ist dabei, dass sowohl die mechanische Konstruktion als auch die Entwicklung und Einrichtung der Steuerungstechnik von hauseigenen Entwicklungsteams vorgenommen wird“, beschreibt der verantwortliche Abteilungsleiter Thomas Rohe die Möglichkeiten des Instituts. „Außerdem führen wir sämtliche Metallarbeiten in eigenen Werkstätten aus.“
Eine weitere Stärke des DIL liegt in der Optimierung klassischer Prozesse unter Verwendung neu entwickelter Instrumentarien. So entstehen kundenspezifische Produkte, die in enger Zusammenarbeit mit den Unternehmen entwickelt wurden. Die Verknüpfung von neuartigen Prozesstechniken mit modernen Analysemethoden zur Bewertung des Verfahrenseffekts auf die Lebensmittelstruktur und -funktionalität schafft die Basis für die erfolgreiche Entwicklung neuer Produkte. Zudem bedeutet Prozessentwicklung am DIL weit mehr als Anlagentechnik. Der Service reicht von ersten grundlegenden Versuchen im Reagenzglas bis hin zur einsatzfähigen Produktionsmaschine. Die Verknüpfung des DIL-Anlagenbaus mit den internen Forschungsplattformen (Struktur und Funktionalität, Biotechnologie, HighTech Europe) sorgt auch für zusätzliche Dynamik bei der Fortentwicklung der Robotik.
Roboter auf dem Vormarsch
Aus Gründen der Hygiene und der Produktivität sind Roboter bei der Herstellung von Lebensmitteln auf dem Vormarsch. Andere Branchen, beispielsweise die Automobilindustrie, waren Vorreiter bei der Implementierung roboterbasierter Produktionsverfahren. Doch das lebensmittelverarbeitende Gewerbe holt immer stärker auf. Ein beispielhafter Beleg dafür ist die Robotik-Pack-Line, in der der Herstellungs- und Verpackungsprozess bis zur Palettierung hygienisch und vollautomatisch von Robotern erledigt wird.
Die Entwicklung von innovativen und wettbewerbsfähigen Produkten ist von den meist kleinen oder mittelständischen Lebensmittel- und Getränkeherstellern kaum zu leisten. Hier setzt das Konzept des DIL an. Von der Unterstützung bei der der Ideenfindung, über die Rezepturgestaltung, die verfahrenstechnische Umsetzung bis hin zum Einfahren der Produktionsanlage kann das Institut seine Mitglieder oder externe Firmen unterstützten. Dabei spielt die garantierte Vertraulichkeit des gesamten Projektes eine entscheidende Rolle. Dies betrifft ebenso die im Technikum bereitstehenden Anlagen zum Extrudieren, Emulgieren, Schäumen, Frosten etc. Hier zeigen sich die Stärken des Instituts. Es werden nicht nur die neuesten Forschungsergebnisse berücksichtigt, sondern auch alternative Technologien, wie sie kein kostenorientiertes Unternehmen vorhalten könnte, stehen zur Verfügung.
In Hinblick auf die neuen Schwerpunkte in der Lebensmittelproduktion, auf bioaktive und technologische Inhaltsstoffe sowie deren ernährungsphysiologische Qualität, kann das DIL der heimischen Industrie nicht nur wichtige Impulse geben, sondern auch wettbewerbsstärkende, zukunftssichernde Unterstützung bieten. So ist das DIL als Koordinator in vielfältigen europäischen Netzwerken tätig. Das Spektrum reicht von HighTech Europe, einer Initiative von europäischen Forschungseinrichtungen, Industrieverbänden und Unternehmen, die gemeinsam ein europäisches Institut für Lebensmitteltechnik errichten wollen, bis hin zum deutsch-niederländischen Food-Future-Interreg-Projekt. Bei diesem geht es um zukunftsweisende Technologien und Innovationen für kleine und mittelständische Unternehmen der Ernährungsbranche. Es ist mit einem Budget von 10,9 Mio Euro ausgestattet. Als Teil nationaler und internationaler Netzwerke sowie über ein eigenes Büro in Brüssel verschafft das DIL auch mittelständischen Betrieben Zugriff auf die vielfältigen Unterstützungs- und Förderungsbudgets der EU.
Matrix von Lebensmitteln
Unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten greifen bei der Produktion von Lebensmitteln Verfahrenstechnik und Materialwissenschaft ineinander. Die Erforschung der Verarbeitungsprozesse und die Auswertung der Ergebnisse ist wohl die originäre Aufgabe des DIL. Doch auch hier warten auf die Wissenschaftler tiefgreifende Veränderungen. Stand bisher die Industrialisierung der handwerklich geprägten Lebensmittelproduktion im Mittelpunkt der Forschung, wird es in Zukunft um Strukturen und Funktionalitäten von – vor allem gesundheitsfördernden – Lebensmitteln gehen. Hier steht die Erforschung und Veränderung der Matrix von Lebensmitteln ganz oben auf der Tagesordnung. „Während früher Chemie und Verfahrenstechnik unsere Forschung beeinflussten, werden zukünftig Physik und Materialwissenschaft immer mehr in den Mittelpunkt rücken“, beschreibt Dr. Heinz den Wandel.
Die Forschungsarbeiten verlangen einen hohen methodischen Aufwand. Um hier für die Zukunft gerüstet zu sein, fließen gerade rund 15 Mio. Euro in die Erweiterung des DIL.
Online-Info www.dei.de/1-2416
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