FORSCHUNGSBEREICHE

RESEARCH AREAS



Fermentationstechnologie

 Fermentation


Trends in der Lebensmittelbiotechnologie sind eng mit den allgemeinen Trends in der Lebensmitteltechnologie verbunden. Im Wesendlichen sind das:

• Gewährleistung einer hohen Produktqualität
• Minimierung des Verarbeitungsgrades
• Entwicklung technologischer Konzepte zur abfallfreien Produktion
• Verringerung von lebensmittelfremden Stoffen bei der   Herstellung

Auf diesen Gebieten können biotechnologische Methoden und Verfahren vielfach nutzbringend Anwendung finden. Zum einen kann dies bei der Endproduktherstellung erfolgen (Konservierung, Geschmack, Textur) als auch bei Additivsynthesen (Aromen, Farben...), bei der Herstellung von Prozesshilfsmitteln und nicht zuletzt bei der Emissionsvermeidung (Biofilter, Reststoffverwertung).



Labor, Impfbank / lab, inoculation hood

Projekte:
- Biotechnologische Produktion von natürlichen Aromastoffen,   Farbstoffen und anderer Biofeinchemikalien.
- Entwicklung modifizierter und adaptierter Adsorbentien für die   Abwasserbehandlung (Umweltbiotechnologie)
- Modellierung von Fermentationen, Prozessoptimierung und   Auslegung von Reaktoren.


Biotechnological production of natural flavors, pigments and other biochemicals.
Environmental biotechnology, process modeling, optimization and reactor design.

 


Moniliella suaveolens (CBS 157.58) been used for deltalactone production

 


Ongoing projects (selection):
Production of natural flavors:
Development of a Solid-state fermentation for the production of bioflavors using vegetable residues from food industry.

Production of natural pigments:
Solid-state fermentation of Monascus purpureus for the generation of yellow, orange and red pigments. Stabilization of natural pigments against UV-light and oxygen and improving the solubility by microencapsulation.

Modeling and reactor design:
This investigation deals with solid-state fermentation of food-relevant moulds, mass transfer and reactor configuration problems, and the exact delimitation to other fermentation problems incorporating similarities in mathematical modeling to microbial growth.


Veredelung von Reststoffen

 Upgrading


Es gibt große Mengen an verwertbaren Reststoffen und Bestandteilen mit hoher Wertschöpfung in entsorgten Abfallprodukten. Abhängig von der richtigen Technologie können diese in vermarktungsfähige Produkte umgewandelt werden, entweder als Rohstoffe für Sekundärprozesse, als Betriebsstoffe oder als Bestandteile neuer Produkte.
Ausgehend von dem ganzheitlichen Konzept der Lebensmittelproduktion wird ein Bedarfsprofil für die gemüse- und obstverarbeitende Industrie in Reststoffaufkommen, Mengen und Verwertung erstellt. Der Soll-Zustand eines geschlossenen Wertstoffkreislaufes wird realisiert an ausgewählten Beispielen: Entwicklung multifunktionaler Lebensmittelzutaten, Biokonversion zu Lebensmittelaromen und Bioadsorbentien für die Abwasservorbehandlung. Das Konzept lässt sich auf eine Vielzahl von Bereichen der Lebensmittelverarbeitung übertragen.


Möhrentrester / carrot pomace

Projekte:
- Polyphenolische Inhaltsstoffe des Oliventresters und deren   Nutzung als natürliche Fungizide im ökologischen Pflanzenbau
  ...weitere Informationen zu diesem Projekt
- Biokonversion ölhaltiger Reststoffe zu lebensmittelrelevanten   Komplexaromen
- Nutzung von Reststoffen als multifunktionelle   Lebensmittelzusatzstoffe in Säften und Backwaren
- Nutzung von Reststoffen als biologische Adsorbentien in der   Abwasserbehandlung
- Machbarkeitsstudien zum Einsatz von Reststoffen der   Lebensmittelindustrie unter Wahrung ökonomischer und   ökologischer Aspekte


In disposed waste are quite a lot of reusable substances of high value. These residual products can be transferred into commercial products in dependency to the adequate technology either as raw material for secondary processes, as operating supplies or as ingredients of novel products. Based on a holistic concept of food production a need statement is visualized for the vegetable industry recording occurrence, quantity and utilisation of the residual products. The main goal of a clean production process will be demonstrated by selected implementations: Development of multifunctional food ingredients, bioconversion into food flavours, and the conversion into bioadsorbents for waste water treatment. The outlined concept can be transferred to several areas of industrial food production.



Traubentrester / grape pomace



Relevant projects (selection):
- Olive press cake polyphenols as natural fungicides in organic farming
  ...more information about this project
- Flavor production (fruity esters and lactones) using vegetable   residues as a converting substrate
- Vegetable residues as multifunctional food ingredients in beverages   and baking goods
- Vegetable waste as potential bioadsorbents for waste
  water pre-treatment
- Feasibility studies for the recovery of food processing residues under   economical and ecological aspects



Hohlfasermembran-Kontaktoren
zur Aufbereitung von Lebensmittelbioaromen

 Hollow Fiber Membrane Contactors
for the Recovery of Bioflavors

Die kommerzielle Synthese von Aromen und Geschmacksstoffen unter Zuhilfenahme biologischer Systeme gewinnt immer mehr an Bedeutung. Neben der Auswahl der geeigneten biochemischen Reaktion durch einen Mikroorganismus und der Steigerung der Biosyntheseleistung rücken in den letzten Jahren ökonomische Aspekte immer mehr in den Vordergrund. Bioaromen entstehen meist in Form komplexer Gemische, so das die Abtrennungs- und Aufreinigungskosten auf bis zu 80 % der tatsächlichen Produktkosten ansteigen können.

Dieses Projekt versucht durch den Einsatz neuer Hohlfasermembran-Kontaktoren die Isolierung und Konzentrierung von Bioaromen effektiver und damit kostengünstiger zu gestalten. Ausgewählte Aromastoffe mit großer Relevanz in der Lebensmittelproduktion werden aus Modellösungen abgetrennt und aufkonzentriert. Die Einflüsse der Betriebsbedingungen Fluß, Temperatur, pH-Wert und Überströmung der Membran werden unter Konstanz des Prozeßparameters ‚Komposition der Feedlösung' untersucht. Da sich die Substanzen in ihren chemisch-physikalischen Eigenschaften unterscheiden, wird eine Vielzahl von Einflußparametern auf den Trennprozeß bestimmt. Die Evaluierung, Differenzierung und systematische Bearbeitung dieser Phänomene wird in der konzeptionellen Modellierung rechnerisch umgesetzt.

Das Projekt ermittelt Grundlagenwissen und erleichtert durch den empirischen Teil die Anpassung bzw. Integration an oder in bestehende Produktionstechnik. Neben der Aufarbeitung biotechnologischer Prozeßlösungen gilt dies insbesondere für die Abluft- und Abwassertechnik.		  
In the last two decades the commercial production of food flavors has been of increasing importance for the food industry. A stronger demand for tasteful goods as well as the possibility to reduce the production time for fermented food (e.g. cheese) are two important reasons that contribute to this development.

As far as the three different kinds of flavors, permissible in food law, are concerned, the natural flavors enjoy highest public acceptance. In contrast to nature-identical and synthetic flavors, generated by chemical means, natural flavors are either produced by microorganisms or extracted from raw material. In both latter cases the product has to be obtained from a complex mixture of compounds which leads to an expensive downstream processing.

Hence biotechnological and chemical processes compete in the area of food flavor production. The bioprocess is superior in building up complex and/ or chiral molecules, on the other hand the chemical synthesis is more economical, at the moment.

In this project a new downstream process using hollow fiber membrane contactors should be tested for its ability and efficiency to separate, concentrate and roughly purify selected flavors. In future a combination of biotechnical production of flavors and online separation of the products should be promoted based on the results.


Prinzip der Perstraktion / principle of perstraction