Arbeitsgruppe Getreidetechnologie und -verfahrenstechnik
Gruppenleitung: M. Sc. Thekla Alpers
Die Aktivitäten der Arbeitsgruppe Getreidetechnologie und -verfahrenstechnik gliedern sich in die Forschungsfelder Struktur-Funktionsbeziehungen von Biopolymeren, dem Struktur-Design von getreidebasierten Lebensmitteln sowie dem Reversed (Bio)engineering, um Mechanismen in den Materialien aufzuklären. Ergänzt wird dies durch den Bereich Verfahrenstechnik und dem Hot Topic Lebensmittelsicherheit. Durch das Verständnis der Zusammenhänge zwischen dem Aufbau der Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte sowie der Einflussnahme der Prozesse während der Backwarenherstellung auf die Teige und Endprodukte können wir wissensbasiert Produkte nach definierten Vorstellungen formen und produzieren. Durch dieses Vorgehen ermöglichen wir die Entwicklung und Optimierung innovativer neuer Anlagentechnik (u.a. innovative Knetsysteme, 3D Druck von Lebensmitteln), um sicher und ressourcenschonend getreidebasierte Produkte zu designen. Die Analyse von prozessrelevanten Materialeigenschaften unserer Rohstoffe erarbeiten wir mit einer Vielzahl an selbst entwickelten und an die notwendigen Prozesse angepassten Methoden sowie mit ausgewählten Standardanalysen. Auf dieser Basis können wir durch spezifische Modifikationen die Materialeigenschaften herkömmlicher und neuer Rohstoffe (u. a. glutenfrei, Restmaterialien und alternative Proteinquellen) und Intermediate so zielgerichtet beeinflussen, um bekannte Qualitäten zu erschaffen, aber auch vollkommen neue Textureindrücke zu kreieren. Unsere umfassende Ausstattung im Hinblick auf die Herstellung und Bewertung von Rohstoffen, Teigen und Backwaren finden Sie unter Biophysiklabor, Mikrostrukturlabor, Mühlentechnikum und Bäckereitechnikum.
Forschungsprojekte
CO2-Induzierte Strukturierung/Texturierung von Broten aus klimatoleranten Rohstoffen ohne Eigenbackfähigkeit
Projektstart: 2023
Um die Auswirkungen von Ernteeinbußen durch die Folgen des Klimawandels zu verringern, müssen klimatolerante Stärkequellen für die Backwarenherstellung sowie Verfahren für deren Verarbeitung etabliert werden. Potential wird z.B. in Hirsen und Hülsenfrüchten gesehen, welche aber nicht oder nur begrenzt eigenbackfähig sind. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird ein Strukturierungsverfahren untersucht, welches die flüssige Teigphase als Speicher für gelöstes CO2 ausnutzt. Basierend auf der hohen CO2-Löslichkeit in Wasser könnten größere Mengen CO2 in der, nur bedingt gashaltefähigen, Teigmatrix gebunden werden. Erst während des beim Backen induzierten Temperaturanstiegs erfolgen die Herabsetzung der Löslichkeitsgrenze und die Stabilisierung der Teigmatrix. Die temperaturbedingte Induktion beider Vorgänge führt dazu, dass Schaumdestabilisierungsvorgänge durch die bereits höhere Viskosität der Matrix vermindert ablaufen und das gebildete Gas auch von strukturschwachen Teigsystemen gehalten werden kann. Neben der rohstoffinduzierten Variation der Verkleisterungskinetiken wird auch die Möglichkeit zur Optimierung des Temperaturgradienten während des Backens mittels Ohmic Heating und im Etagenofen analysiert, um die Kinetik von Gasfreisetzung und Matrixverfestigung zu optimieren. Hierdurch wird im geplanten Forschungsvorhaben ein Texturierungstool für sensorisch ansprechende Brote aus klimatoleranten Rohstoffen entwickelt, welches eine weitgehende Unabhängigkeit gegenüber dem verwendeten Rohstoff besitzt.
Steuerung der Gasblasenstabilität in glutenfreien Teigen durch oberflächenaktive Fraktionen aus pflanzlichen Produkten
Projektstart: 2022
Glutenfreie Teige können aus technologischer Sicht als flüssige Schäume betrachtet werden, welche durch das Backen verfestigt werden. Das Fehlen strukturstabilisierender Inhaltsstoffe stellt bei der Herstellung glutenfreier Backwaren immer noch Herausforderungen dar, welche durch den Einsatz zahlreicher (synthetischer) Zusatzstoffe kompensiert werden müssen. Deshalb hat dieses Projekt zum Ziel, das Wissen, welches in den vergangenen Jahren hinsichtlich des Einsatzes pflanzlicher Extrakte zur Schaumstabilisierung erarbeitet wurde, zur Stabilisierung glutenfreier Teige und Backwaren zu transferieren. Für diesen Übertrag muss der Beitrag oberflächenaktiver- und schaumstabilisierender Substanzen zur Gasbildungs- und Gashaltefähigkeit in glutenfreien Teigen differenziert werden und die Möglichkeit der Anwendung pflanzlicher Extrakte (Albumine, Globuline und Saponine aus Erbse, Raps, Hafer und Quinoa) überprüft werden. Nach Identifizierung geeigneter pflanzlicher Proteinextrakte und oberflächenaktiver Substanzen sollen diese in glutenfreien Teigen eigesetzt werden, um die Krumentextur glutenfreie Brote durch funktionsorientierte Formulierungen zu verbessern.
Proteinverschiebung während der Vermahlung von Weizen mittels triboelektrischer Trennung
Projektstart: 2021
Ein wichtiger Faktor für die Qualität von Backwaren ist der Proteingehalt in Mehlen. Dabei ist allerdings nicht nur die Proteinquantität, sondern vor allem die -qualität entscheidend für das Backergebnis. Diese ist allerdings schwer in Kenndaten zu fassen und wird daher hauptsächlich über deren Funktionalität bestimmt. Um die Proteinquantität und -qualität bei der Mehlherstellung einzustellen und zu standardisieren, hat der Müller bisher nur die Möglichkeit, Chargen mit unterschiedlicher Zusammensetzung miteinander zu mischen. Eine Proteinverschiebung während des Zerkleinerungsprozesses ist nur sehr eingeschränkt möglich. Diese limitierte Einflussmöglichkeit auf den Proteingehalt erschwert es Mühlen bisher, standardisierte oder maßgeschneiderte Mehle mit definierter Proteinzusammensetzung anzubieten. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung einer inline Methode zur Verschiebung des Proteingehalts von Weizenmehlen während des Mahlvorgangs mittels triboelektrischer Trennung.
Teigbiotransformation – Beeinflussung von Gebäcken mittels Fermentationssteuerung
Neben der Bildung von CO2 durch die Bäckerhefe S. cerevisiae wird die Teigmatrix durch Sekundärmetabolite des Hefestoffwechsels beeinflusst. Dadurch werden die Aromatik und Struktur der Teigmatrix verändert und die Ausbildung der Krumen- und Krustenstruktur bedingt. In Abhängigkeit der Gärbedingungen (Temperatur, Zeit, Hefemenge) wird in diesem Projekt das Elongationsverhalten von hefegelockerten Teigen, deren Verarbeitbarkeit und die fermentationsbedingten Änderungen der Textur der reinen, luftlosen Gebäckmatrix untersucht. Kontakt
Kooperationsnetzwerk Das Gluten-Netzwerk
Das Gluten-Netzwerk bringt die Akteure der Getreideproduktion und -verarbeitung zusammen, um gemeinsam Lösungen für mehr Effizienz und Qualität zu entwickeln. Seit 2016 ist unser Institut Partner in der Forschungsallianz, welche bereits 19 Partner umfasst. Das Netzwerk wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert. Kontakt
Teigimitation – Entwicklung eines Weizenteig imitierenden künstlichen Teigsystems basierend auf Hydrokolloiden und Glaspartikeln
Weizenteige stellen aufgrund von Rohstoffschwankungen und enzymatischen Vorgängen ein sich ständig änderndes System dar, welches die genaue Untersuchung von Einflussfaktoren auf das Teigsystem drastisch erschwert. Die Imitation der Teigeigenschaften mittels Hydrokolloiden und Glaspartikeln ermöglicht eine Standardisierung sowie Vereinfachung des Systems und somit erleichterte Analysebedingungen. Hierzu werden Kombinationen aus natürlichen und synthetischen Hydrokolloiden mit Füllpartikeln bzgl. ihrer Eignung zur funktionalen Teigimitation auf Basis von rheologischen Kenndaten getestet und zur Aufklärung struktur-funktioneller Zusammenhänge genutzt. Kontakt
ABGESCHLOSSENE PROJEKTE:
Prozess-Struktur-Beziehungen bei Vitalkleber
Projektstart: 2020
Bei der industriellen Gewinnung von Weizenstärke fällt Gluten als wichtigstes Kuppelprodukt an. Dabei ist bekannt, dass sich die Auswaschbedingungen, die Temperaturführung beim Trocknen sowie der Art des Vermahlens auf die molekulare Struktur und die Funktionalität des Vitalklebers auswirken. Dieser wird momentan vor allem zur Qualitätsverbesserung von Backwaren eingesetzt oder in Fleischalternativen verwendet. In diesem Projekt werden die Einflüsse der Prozessparameter auf die grundlegende chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften, sowie besonders die Funktionalität des Vitalklebers untersucht. Um das Potential des Einsatzes von Vitalkleber in Backwaren zu erweitern, wird u.A. die Interaktion des Vitalklebers mit dem nativ vorhandenen weizenbasierten oder roggenbasierten Proteinnetzwerk auf molekularer und mikroskopischer Ebene aufgeklärt. Ebenso wird die Wirkung auf die Teigherstellung und Backwaren bestimmt. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse soll eine gezielte Modifikation der Funktionalitäten des Vitalkleber auf der Herstellungsebene ermöglicht werden. Projektbericht
Oberflächendesign makroskopisch strukturierter Verarbeitungsoberflächen zur Adhäsionsreduktion von Teigen
Anhaftende Teigreste führen in Bäckereibetrieben zu einem intensiven Reinigungsaufwand der Anlagen, welcher mit Standzeiten und einem hohen Materialverbrauch verbunden ist und damit ein wirtschaftliches und ökologisches Problem darstellt. Trotz Ansätzen die unerwünschte Teiganhaftung zu kontrollieren und zu minimieren wie beispielsweise durch die Verwendung von Hilfsstoffen wie Streumehl oder die Anpassung der Teigeigenschaften durch die Zusammensetzung oder Prozessparameter, müssen die Verarbeitungsoberflächen weiterhin häufig gereinigt oder gewechselt werden. In jüngster Zeit wird die Teiganhaftung auch durch die Verwendung von makroskopisch strukturierten Oberflächen minimiert, die eine Verringerung der realen Kontaktfläche (Berührungspunkte zwischen Teig und Verarbeitungsoberfläche) ermöglichen. Nur in der realen Kontaktfläche können molekulare Kräfte wirken, welche die Adhäsion verursachen. Die Beziehung zwischen dem Oberflächendesign und der Auswirkung auf die Teiganhaftung ist jedoch noch nicht bekannt. Ziel des Forschungsprojekts ist es daher, die tatsächlichen Kontaktfläche zeitaufgelöst zu analysieren, um die Abhängigkeiten zwischen makroskopisch strukturierten Oberflächen und Teigadhäsion hinsichtlich der Teigeigenschaften aufzuklären.
Projektbericht
enzyMalz – Funktionsorientierte Klassifizierung enzymaktiver Backmalze für die Verwendung in weizenbasierten Backwaren
Zur Verbesserung von Teigstruktur, -verarbeitung und Weizenbrotqualität werden häufig Backzutaten eingesetzt, deren Einsatz vom Verbraucher oft als kritisch eingestuft wird. Eine vom Verbraucher hingegen als sehr natürlich und wertgebend angesehene Backzutat ist Backmalz, dessen Anwendung noch überwiegend auf empirischen Werten aus aufwändigen Backversuchen der Anbieter und Anwender basiert. Neben meist enzyminaktiven Malzen oder Malzextrakten werden auch enzymaktive Malze kommerziell eingesetzt. Die erzielte Wirkung in den Teigen basiert auf den natürlich vorhandenen proteolytischen, amylolytischen, cytolytischen und lipolytischen Enzymaktivitäten. Eine funktionelle Klassifizierung enzymaktiver, weizenbasierter Backmalze nach methodenbasierten und funktionellen Spezifikationen würde Herstellern und Anwendern in Bäckereien einen definierten und v. a. produktbezogenen Einsatz dieser Malze ermöglichen. In einer optimierten Vermälzung liegt das weitere Potential einer definierten Zusammensetzung der endogenen Malzenzyme in der Steuerung der Weizenteigstruktur, ?verarbeitung und sich daraus ergebenden Brotqualität. Aus den Erkenntnissen über den funktionellen Einfluss der Malze auf die Teigstruktur, -verarbeitung (wie Stabiltität, Dehneingeschaften, Gashaltekapazität) und Weizenbrotqualität (wie Volumen, Textur, Porung) könnten zudem Sortenempfehlungen je nach Anforderungen an die Backware entwickelt werden. Kontakt
Rheokneten – Entwicklung einer Analysemethode für die kombinierte Erfassung von Mehl- und Teigverarbeitungseigenschaften
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines In-situ-Verfahrens mit dem das Kneten, die Gärphase sowie der thermisch induzierte Phasenübergang während des Backens unter praxisnahen Prozessbedingungen imitiert werden kann, um die Mehl- und Teigverarbeitungseigenschaften in einem Schritt erfassen zu können. Eine simultane Teigherstellung und -analyse wird eine schnellere und präzisere Beurteilung der Mehlqualität und Ermittlung prozessrelevanter Kenndaten ermöglichen, so dass auf Basis eines einzigen Analysesystems unter geringem Rohstoffeinsatz eine komplette Prozessoptimierung und-anpassung erfolgen könnte.
3D-Druck protein- und stärkebasierter Materialien zur Herstellung definierter Lebensmitteltexturen
Für den Druck geometrisch komplexer Strukturen ist die Verflüssigungs- und Verfestigungskinetik der Druckmaterialien essentiell um die Form nach dem Druckschritt beizubehalten. Aufgrund dieser Anforderung ist der Lebensmittel-3D-Druck derzeit an Lebensmitteln begrenzt. Ziel dieses Projektes ist es, eine Methodik zu entwickeln, um die Printability von Lebensmittelmaterialien grundlegend zu charakterisieren und Daten als Grundlage für weitere Produktinnovationen zu sammeln. Kontakt
Struktur-Funktionalitäts-Beziehungen bei Vitalkleber
Vitalkleber fällt in großen Mengen als Kuppelprodukt in der Stärkeindustrie an, jedoch wird dessen Verwendung als Backzutat oder Seitan durch Schwankungen der Produktqualität erschwert. Die Beziehungen zwischen der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung und der Funktionalität von Vitalkleber werden in diesem Forschungsvorhaben untersucht. Um einen wissensbasierten und zielgerichteten Einsatz von Vitalkleber in der Lebensmittelindustrie zu ermöglichen wird eine einfach durchführbare Methode zur Vorhersage von Funktionalitäten erarbeitet. Kontakt
Projektbericht
Texturdesign von Lebensmittel-Biopolymeren mittels 3D-Printing Technologie zur Modulation der Aroma/Geschmackswahrnehmung
Der 3D-Druck ist in vielen Sparten bereits gut etabliert, da die Herstellung komplexer Produkte einfacher wird und gleichzeitig die Flexibilität zur Schaffung komplexer Strukturen erhöht wird. Die traditionelle Strukturierung oder Verarbeitung von Nahrungsmitteln auf Getreidebasis wie Brot ist schwer zu kontrollieren. Außerdem ist es nicht geeignet, um präzise und reproduzierbare Texturen zu erzeugen. Der 3D-Druck ermöglicht die Erstellung definierter Texturen und Strukturen mittels additiver Fertigung. In diesem Projekt wird die 3D-Drucktechnologie verwendet, um den Einfluss von Textureigenschaften auf die Aroma- / Geschmackstofffreisetzung und die chemosensorische Wahrnehmung über die Zeit zu untersuchen. Dazu wird ein Prozess zum Druck komplexer Getreidebasismatrizen etabliert. Kontakt
Backwarenfixierung - Restaktivität und Funktionalität körperfremder Enzyme in Backwaren
Um die Frischhaltung von Backwaren zu verlängern, werden während der Teigherstellung exogene Enzyme zugesetzt. Versuche mit kommerziell erhältlichen Backprodukten haben eine unvollständige Inaktivierung von exogenen Enzymen während des Backprozesses gezeigt. Nicht nachgewiesen ist, ob diese Restaktivitäten eine technologische Wirkung im Endprodukt haben, welche zu einer Deklarationspflicht führen würde. Ziel des Projektes ist es daher, Methoden zum Nachweis einer technologischen Wirkung der Enzyme im Endprodukt zu entwickeln, die den Zusammenhang zwischen der technologischen Enzymaktivität vor und nach dem Erhitzen sowie Veränderungen in der Textur der Krume während der Lagerung aufklären soll. Kontakt
Mechanisch/elektrische Stimulation zur Optimierung der Teigruhezeiten bei Weizengebäck
Ziel des Projektes ist ein steuerbarer Spannungsabbau in Weizenteigen nach mechanischen Belastungen, wie dem Kneten, der Aufarbeitung oder dem Formen. Durch invasive mechanische bzw. elektrische Stimulationen wird versucht eine Umstrukturierung im Gluten Netzwerk er erreichen. Diese kann zum gezielten Spannungsabbau im Weizenteig unterschiedlicher Rohstoffqualitäten genutzt werden. Eine ausführliche mikro- und makrostrukturelle Analyse soll zur Aufklärung der zugrundeliegenden funktionalen Mechanismen der Teigentspannung beitragen. Kontakt, Projektbericht
Netzwerk Bioaktive Pflanzliche Lebensmittel
Funktionelle Lebensmittel können einen Beitrag zur Prävention vor Zivilisationskrankheiten, wie Übergewicht, Herz- und Gefäßkrankheiten und Diabetes mellitus Typ 2 leisten. Das über das „Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand - ZIM“ geförderte Netzwerk "Bioaktive pflanzliche Lebensmittel" stellt eine Technologie- und Kommunikationsplattform dar zur Erarbeitung von innovativen Produktlösungen. Kontakt
Optimierung des Gaseintrags in glutenfreie Teige durch Variation der Headspace-Atmosphäre beim Mischen
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Steuerung der Krumentextur von glutenfreien Backwaren durch den Gasblaseneintrag während des Mischens der Teige mit geeigneter Headspace-Atmosphäre (Überdruck/Unterdruck) sowie die Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen. Beim Mischen soll über den Gasblaseneintrag in die Teige bereits die Endproduktqualität mit Fokus auf Brotvolumen und Porenverteilung vorbestimmt und somit die Qualität von glutenfreien Broten verbessert werden. Kontakt
Optimierung der Teigstrukturstabilität glutenfreier Backwaren mittels gezielter Hydratisierung von Rohstoffen
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Aufklärung der Mechanismen der Wasseraufnahme glutenfreier Systeme durch die Charakterisierung des Teiges nach einer gezielten Hydratation der Rohstoffe und während eines thermisch-induzierten Phasenübergangs (Backen) des Teiges. Die gezielte Hydratation erfolgt einerseits durch eine verlängerte Hydratationszeit mittels Vorteigverfahren und andererseits durch einen forcierten Eintrag des Wassers mittels Hochdruckverfahren. Mithilfe einer grundlegenden Aufklärung der Hydratationsmechanismen kann die Wasseraufnahme der Rohstoffe gezielt optimiert und somit die Qualität von glutenfreien Broten verbessert werden. Kontakt
Structural and functional alterations of starch and proteins - control of the technological functionality of mechanically modified flours
Bei der Vermahlung von Getreide werden strukturelle Veränderungen der Stärkegranula hervorgerufen, was die technologischen Eigenschaften von Mehlen beeinflusst. In diesem Forschungsvorhaben soll daher der Einfluss der Vermahlung in Abhängigkeit von der Mühlenart und den Vermahlungseinstellungen auf die Stärke- und Proteinmodifikation untersucht werden. Dabei soll aufgeklärt werden, wie die unterschiedlichen Beanspruchungsarten in den Mühlen sich auf die Proteinfraktionen und die verschiedenen Strukturebenen der Stärke auswirken und welche Folgen die strukturellen Veränderungen der Stärke und Proteine auf die Teigverarbeitung, die Backeigenschaften und die Sensorik des Endproduktes haben.
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CIP-Reinigung pumpfähiger Getreideteige – Optimierung der Abreinigung von pumpfähigen Getreideteigen durch CIP-Verfahren
In der Getränkeindustrie werden Cleaning-in-Place-Verfahren aufgrund ihrer Effizienz und der hohen Hygienestandards zur Reinigung von schlecht erreichbaren Anlagenteilen wie Rohren oder Kessel eingesetzt. In der Backbranche verringern bisher jedoch geringe Kenntnisse über die Interaktionen zwischen Getreideteigmatrices und verschiedener Reinigungsmittel die Effektivität von Reinigungszyklen. Im Projekt wird in einem CIP-Versuchstand die Abreinigung in Abhängigkeit der Fließgeschwindigkeiten, Temperaturen und Reinigungsmittelkonzentrationen untersucht um eine effizientere Auslegung von Reinigungsprozessen und eine Optimierung der Prozess- und Produktsicherheit zu ermöglichen. Kontakt
Intelligente Gärsteuerung – Automatische Optimierung der Gärführung an den Ist-Zustand der Teiglinge mittels digitaler Bildauswertung und erfahrungsbasierter Fuzzyregelung
Der optimale Verlauf der Gärphase stellt eine unbedingte Voraussetzung für die Herstellung qualitativ hochwertiger Backwaren dar. Vor dem Hintergrund knapper werdenden Fachpersonals verläuft die Gärphase häufig nach fest vorgeschriebenen Programmen. Diese berücksichtigen keine Schwankungen in den Prozessparametern, wodurch die Gärphase häufig suboptimal verläuft und große Mengen an Ausschussware entstehen. Durch den Einsatz eines kamerabasierten optischen Messsystems mit einem fuzzy-basierten Regelungssystem, sollen Abweichungen von der Teiglingsentwicklung erkannt werden und der Prozess automatisch an den aktuellen Zustand angepasst werden. Ziel ist es, unabhängig von schwankenden Rohstoff-, Verarbeitungsqualitäten und Fehlbedienungen einen vorgegebenen Reifezustand an Ende der Gare garantieren zu können.
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Adhäsionseigenschaften von Getreideteigen - Einfluss und Interaktion von Materialien und deren Oberflächenstruktur auf die Adhäsionseigenschaften von Getreideteigen unter Berücksichtigung technologischer und hygienischer Aspekte
Bei der Produktion von Backwaren entstehen oftmals durch an Werkstoffoberflächen (Transportbänder, Gärtücher, Teigteiler, Knetelemente) anhaftende Teigreste zusätzliche Kosten. Die chemischen und physikalischen Grundlagen dieser Adhäsion, oft als Klebrigkeit bezeichnet, sollen in diesem Forschungsvorhaben aufgeklärt werden. Dadurch sollen sowohl Kosten, Teigabfälle aber auch Keimquellen in der Backwarenproduktion vermindert werden. Kontakt
Entwicklung eines Prozessdesigns zur Herstellung glutenfreier Brote mittels Aufschlagverfahren durch die Nutzung der Funktionalität von Amarantvollkornmehlen mit definierter Partikelgröße
Die Herstellung glutenfreier Backwaren erfolgt bislang durch die Anwendung konventioneller Verfahrenstechniken, wobei der Hauptanteil des Gases durch die Hefe eingetragen und in einer Stärke-Proteinmatrix gehalten wird. Um den Qualitätsansprüchen glutenfreier Brote gerecht zu werden, ist eine produktspezifische Anpassung der backtechnologischen Methoden unabdingbar. Unter Berücksichtigung der rohstoffspezifischen Charakteristika besteht das Forschungsvorhaben in der Entwicklung eines neuen und innovativen Aufschlagverfahrens, bei dem die funktionellen Eigenschaften von Amarant genutzt werden. Kontakt
Weizenschlempe als alternativer Rohstoff - Entwicklung einer geschmacksneutralen Weizenschlempe zur Erzeugung ballaststoffreicher (und glutenfreier) Lebensmittel
Weizenschlempe, das Nebenprodukt der Gewinnung von Ethanol aus Weizen, wird bisher als Futtermittel oder als Biogas-Substrat verwendet. Durch den hohen Anteil an Ballaststoffen und Proteinen können Lebensmittel in Ihrem Gehalt dieser Stoffgruppen durch die Zugabe von Weizenschlempe angereichert werden. Das Forschungsvorhaben soll die Verwendung von Weizenschlempe in ernährungsphysiologisch aufgewerteten Backwaren ermöglichen. Kontakt
Entwicklung eines Extraktionsverfahrens zur Konzentrierung Funktioneller Inhaltsstoffe aus Amarantmahlfraktionen
Entwicklung eines Getränkepulvers auf Basis eines bioaktiven Amaranthextraktes zur Verbesserung der Regenerationsphase im Leistungssport. Die Fraktionierung von Amarant zu Mehl und Kleie mittels Passagenvermahlung entspricht einer ersten Konzentrierung funktioneller Inhaltstoffen entsprechend ihres Vorkommens in den entsprechenden Kornbestandteilen. Um bioaktive Substanzen weiter anzureichern soll in diesem Projekt ein Extraktionsverfahren mit anschließender Trocknung entwickelt werden. Kontakt
Enzymatische Modifikation der Arabinoxylan- und Proteinfraktion zur Aufklärung und Optimierung der Strukturbildungseigenschaften von Roggenteigen
Neben dem geringen Anteil an strukturbildenden Roggenproteinen ist die Backfähigkeit von Roggenmehlen zusätzlich durch den hohen roggentypischen Anteil an Arabinoxylanen (8‑12 %) gestört. Durch einen enzymatischen Ab- bzw. Umbau der Arabinoxylane mittels Xylanasen, etc. und einer zusätzlichen, gezielten Verknüpfung der Roggenproteine (mittels Transglutaminase) ist es nicht nur das Ziel die Proteinvernetzung zu verbessern, sondern auch den genauen Einfluss der Arabinoxylane auf das Gebäck aufzuklären und darzustellen. Kontakt
Mikrobiell optimierte Gärgutträgermaterialien
Gärgutträger verursachen häufig Schwierigkeiten bei der automatisierten Produktion von Backwaren. Teiglinge lösen sich beim Umkippen der Gärgutträgerkasten schlecht aus den Kästen und verursachen so einen enormen Reinigungsaufwand. Daher muss die Anhaftung von Teigen an Gärgutträger sowie die Verkeimung der Materialien vermindert werden. Kontakt
Korrelationsanalysen von Teigeigenschaften und Oberflächenstrukturen mittels optischer Messmethoden
Bei Herstellung von Backwaren wird der Knetprozess als einer der wichtigsten Grundbausteine angesehen. Um eine anhaltend hohe Teigqualität sicherstellen zu können wird in diesem Forschungsvorhaben die Entwicklung und Evaluierung einer nicht-invasiven, direkten Teigbeurteilungsmethode auf Basis einer digitalen Oberflächenbetrachtung angestrebt. Kontakt
Alterungsprozesse von Kuchen
Die Lagerungseigenschaften von Kuchen hängen vor allem von der verwendeten Rezeptur, der Wasseraktivität sowie von der Lagerzeit und -temperatur ab. Diese Parameter sind maßgeblich für die Strukturveränderung von Kuchen verantwortlich. Ziel ist es daher, u.a. den Einfluss dieser Prozessparameter auf die Kuchenalterung zu untersuchen, aufzuklären und darzustellen. Kontakt
Mikrostrukturelle Verbesserung süßer Backwaren
Komplexe Inhaltsstoffe und deren Aufarbeitungen zeigen bei süßen Backwaren differenzierte Struktureigenschaften, die bisher nicht vollständig aufgeklärt sind. Ziel ist es, die Auswirkungen derjenigen Inhaltstoffe auf das Endprodukt zu evaluieren, die zur Verbesserung der Haltbarkeit und der strukturellen Eigenschaften führen. Kontakt
Strukturaufklärung von Getreidebestandteilen
Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und rheologischen Kenngrößen von Teigen und Backwaren während des aufarbeitungs- und thermischen Behandlungsprozesses. Dabei besteht das Ziel die Aufklärung von relevanten Inhaltsstoffe von Feinen Backwaren (pound cakes), in Roggenteigen und –backwaren sowie während des Backprozesses voranzutreiben sowie eine Quantifizierung von differenzierten Getreidebestandteilen zu erreichen. Kontakt
Beeinflussung der Fermentationskinetik und Endproduktqualität von Getreideerzeugnissen in Abhängigkeit des Triebmittels
S. cerevisiae produziert während der Gare CO2, welches zur Ausbildung von Brotvolumen führt und synthetisiert sekundäre Stoffwechselendprodukte, die Einfluss auf Aroma und Teigeigenschaften nehmen. Untersuchungen sollen den Einfluss der Triebmittelaktivität auf die Gasentwicklung und die Beeinflussung der Bildung von sekundären Metaboliten aufklären und die Auswirkungen von Gärbedingungen auf die Endproduktqualität zeigen. Kontakt
Steuerung der Struktur, Aromaqualität und Frischhaltung von Weizenbackwaren durch optimierte Teigführungen und modifizierte Stärkeeigenschaften
Bei der Backwarenherstellung werden grundsätzlich direkte oder indirekte Teigführungsarten angewandt. Durch Abstimmung dieser kann, neben dem Ausgleich von Produktionsspitzen, eine produktspezifische Qualitätssteigerung erreicht werden. Mit diesem Forschungsvorhaben wird die Aufklärung von Struktur- und Aromaprofile der verschiedenen Weizenteigführungsarten in Abhängigkeit stärkebeeinflussender Komponenten (Amylaseaktivität, Stärkebeschädigung) sowie Prozess- und Rezepturparametern angestrebt. Dabei stehen die Klärung von Prozessgrenzen zur Einstellung optimaler Weizenbackwarenqualitäten sowie die Aufstellung optimierter Führungssysteme im Fokus. Kontakt
Analyse von Porenanteil und Dichte in getreidebasierten Teigen zur Bewertung der Produktqualität
Ziel der Backwarenindustrie ist es, eine gleichmäßige Porenstruktur der Krume zu erzeugen. Während der Teigherstellung werden mittels Ultraschall die Gasblasen im Teig erfasst und quantifiziert. Daraus errechnet sich die Dichte. Diese ist Grundlage zur Ansteuerung von kontinuierlich arbeitenden Teigteilmaschinen. Kontakt
Entwicklung eines Verfahrens zur Gewninung von Stärke aus waxyGerste zum Ersatz von modifizierter Stärke, Guar und Xanthan in Lebensmitteln
Ein neuartiges Mahl- und Sichtverfahrens ermöglicht es, waxyGerste in differenzierte Mahlfraktionen aufzutrennen. Ziel dieser Fraktionierung war die trockene Gewinnung der amylopektinreichen Stärkekomponenten sowie von ?-glucanreichen Einheiten zum möglichen Ersatz gegenüber modifizierter Weizenstärke, Guar oder Xanthan. Dabei zeigen ?-glucanreiche (?-Glucan > 16 % (w/w)) und eine amylopektinreiche (Amylose < 6 % (w/w)) Fraktion besondere bäckereispezifische Vorteile, wie hohes Wasserbindevermögen, verlängerte Frischhaltung und ernährungsphysiologische Vorteile auf. Kontakt
Entwicklung geeigneter Backmittel zur Verbesserung und Erweiterung des Backwarenangebotes für Menschen mit Zöliakie
Die Krankheit Zöliakie gewinnt immer mehr an Bedeutung. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Voraussetzung für eine neue Generation von Backmitteln zur Herstellung sicherer, qualitativ hochwertiger Backwaren für Menschen mit Zöliakie erarbeitet werden. Kontakt
Verbesserung der technologischen Funktionalität von Amaranth, Buchweizen und Quinoa durch Nutzung der endogenen Substrateigenschaften und physiologischen Eigenschaften der Fermentationsorganismen
Aufgrund der kontinuierlich steigenden Anzahl von Verbrauchern mit diagnostizierter Glutenintoleranz gewinnen glutenfreie Backwaren immer mehr an Bedeutung. Das Ziel des Forschungsvorhabens lag darin, die Nutzbarkeit der Pseudocerealien Amaranth, Buchweizen und Quinoa für die Herstellung glutenfreier Backwaren und Produkte spezieller Diäten hinsichtlich teigrheologischer und backtechnologischer Eigenschaften aufzuzeigen und diese durch gezielte Fermentation zu steigern. Hierzu sollten die Mehle bzw. die Mahlfraktionen hinsichtlich ihrer analytischen Zusammensetzung und technologischen Funktionalität charakterisiert werden. Darüber hinaus sollte das Potenzial der Inkubation mit Enzymen bzw. die Fermentation mit Starterorganismen zur gezielten Beeinflussung der technologischen Funktionalität der Mehle bzw. Mahlfraktionen bestimmt und anschließend zur Verbesserung der Qualitätsmerkmale in glutenfreien Backwaren angewendet werden. Kontakt
Neuartige Technologien: Entwicklung eines intelligenten Backofens (IBO)
Kein Ofensystem ist in der Lage, selbständig Einfluss auf den Backverlauf und deren Parameter zu nehmen. Mittels digitaler Bilderfassung und der Implementierung einer fuzzygesteuerten Software soll ein System geschaffen werden, das selbständig den Backprozess steuert. Zielsetzung dieser „intelligenten Steuerung“ ist eine rationalisierte Anwendbarkeit, um die Ausschussware zu reduzieren. Kontakt
Verbesserung der technologischen Eigenschaften von Roggenteigen und -backwaren mit Transglutaminase und Peptidasen
Die strukturellen Eigenschaften von Backwaren, beruht maßgeblich auf den Proteinfraktionen. Durch eine verstärkte, enzymatische Vernetzung der Roggenproteine (mittels Transglutaminase), die in der herkömmlichen Verarbeitung von Roggenmahlerzeugnissen nur sehr beschränkt auftritt, kann die Gebäckqualität verbessert werden. Kontakt
Vorhersage von Weizenbackqualitäten - Neuartige Auswertemethoden und optimierte Backversuche zur Beschreibung der Backqualität von Mehlen aus modernen Weizensorten
Neben standardisierten Backversuchen gibt es zahlreiche physikalisch- und chemisch-analytische Methoden zur Charakterisierung von Weizen und Weizenmehlen, deren Ergebnisse mit den charakteristischen Merkmalen von Backversuchen, u.a. dem Backvolumen, in unterschiedlichem Ausmaß korrelieren. In den letzten Jahrzehnten ist die Vorhersage der Backqualität anhand dieser Kennzahlen z.T nicht mehr aussagekräftig. Ziele sind, in Anlehnung an den Rapid Mix Test, einen auf die Praxis ausgerichteten Backversuch zu entwickeln, neue indirekte Methoden, wie NIR- und US-Fingerprinting zu etablieren, sowie mit Hilfe chemometrischer Methoden neue Kennzahlen zur Vorhersage von sortenreinen Weizenmehlen und Mischungen von Mehlen definieren zu können. Kontakt
Minimierung des Einsatzes von Kochsalz in der Brotrezeptur unter Beibehaltung der Backeigenschaften und der Geschmacksqualität
Eine erhöhte Natriumzufuhr wird in Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen gebracht. Da der Großteil der täglichen Natriumaufnahme durch Backwaren zugeführt wird, soll NaCl in der Brotrezeptur reduziert werden. Der gleichzeitige Erhalt von sensorischen und technologischen Eigenschaften ist hierbei zielführend. Kontakt
Einfluss von Textur, Herstellungsbedingungen und Brotalter auf die Verfügbarkeit wichtiger Brotaromastoffe unter Verzehrsbedingungen
Zielsetzung ist die Aufklärung der Interaktionen der qualitätsbestimmenden Merkmale Textur und Aroma in Weizenbroten. Die Forschungsergebnisse werden es ermöglichen, erstmalig zwischen tatsächlichen Konzentrationsverschiebungen der aromaaktiven Substanzen und Abweichungen der Aromafreisetzung durch strukturelle Unterschiede des Brotes zu differenzieren. Kontakt