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PIW Präsentation WS 2013/14 Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie

E. Flöter | LVT | PIW WS13

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Outline Lebensmitteltechnologie Arbeitsfeld und Umfeld Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie Fachgebiete Standorte Lehre Forschung Fachgebietsschwerpunkte PIW Projekte

E. Flöter | LVT | PIW WS13/14 Seite 2

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LVT BSc – SS 2013 3

Lebensmitteltechnologe – Wo ?

Innovationen im Lebensmittelbereich, welche Firmen ? Produzenten von Verbrauchsgütern – FMCG - Multinationals Nestle, Kraft, Unilever, Conagra, Mars-Masterfood …. - Meggle, Campina, Arla, Müller …. Business – Retailer - Consument Zulieferer - ABC: ADM, Bunge, Cargill, Flavourhouses, …… Business to Business Alle Mischformen Apparatebauer und Anderes …….

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LVT BSc – SS 2013 4

Technologisches Mapping - Arbeitsfeld

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Lebensmitteltechnologie ein Oxymoron? Ausschnitte Tagesspiegel der letzten Monate Etikettenschwindel mit der Nähe Lebensmittel aus der Region sind gefragt. Doch der Begriff ist nicht geschützt. Das soll sich jetzt ändern. Gentechnik : Genial daneben

Viele Lebensmittel täuschen nur vor, gesund zu sein Der große Bluff: Etliche Hersteller behaupten von ihren Produkten,

dass sie besonders gesund seien – dabei sollte man besser die Finger davon lassen.

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Noroviren sind überall Der Skandal um eingefrorene Erdbeeren zeigt: Nicht

chinesische Exporteure, sondern Großcaterer müssen besser überwacht werden. Warum? Die Einzelheiten

sind unappetitlich. Grüne Welle in Berlin

Die Nachfrage nach Biosupermärkten ist ungebrochen. Zwar ist das Geschäft noch immer

eine Nische – doch gerade für die regionalen Anbieter wird der Wettbewerb härter. Die Opfer der Dürre

US-Farmer fürchten um ihre Ernte. Schon jetzt werden auf dem Weltmarkt Weizen, Mais und Soja teurer. Das

belastet vor allem die Menschen in den armen Ländern. Aber auch die deutschen Milchbauern klagen.

Absatz von Fair-Trade-Produkten steigt Einkaufen mit besserem Gewissen - das ist

die Idee von Fair Trade. Dafür nehmen deutsche Verbraucher zunehmend auch

höhere Preise in Kauf.

Schulessen: Hauptsache billig

Ernährungsstudie: „Bio“ heißt nicht „gesünder“

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Technologie und Lebensmittel Natürlich oder Künstlich-Aus der Fabrik oder Natur

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Möchten Sie etwas aus dieser Fabrik essen?

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Lebensmitteltechnologie

Innovationen im Lebensmittelbereich ? Wo hätten Sie gern als Lebensmitteltechnologe mitgewirkt ? Was ist das iPhone der Lebensmittel ? Welches neuen Lebensmittel würden Sie sich wünschen ? Sie sind Produzent und Konsument zugleich. Sie sind aber kein Amerikanischer oder Indischer Konsument. Mit Nanotechnologie ? Mit GMO ?

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Motivation für Innovation

1. Für Konsumenten sichtbar neues Produkt im Markt: „Neu erscheinendes“ Produkt: durch: Verpackung, Vermarktung, Labelling, Technologie, neuer Geschmack, verbesserte Ernährung, anderer Benefit … 2. Für Konsumenten nicht erkennbar neues Produkt im Markt: Neue Technologie für nicht wesentlich unterscheidbares Produkt

– Rohstoff und Ressourcenverbrauch – Anderer Rohstoff

• Umwelt, Transport, Aufbereitungsprozess, ….

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Lebensmittelindustrie Fortschritt

Resultierender Vorteil einer Investition in Produktionsanlagen unsicher – Konsument/Markt schwer vorhersagbar – Konsument lieber keine Technologie im Essen will

Zwei Arten von technischem Fortschritt Vornehmlich 1) schrittweise Optimierung des bestehenden Zusammensetzung – Prozess – Produkt Zyklus Selten aber spannend 2) Paradigmenwechsel durch Neudefinition des Zusammensetzung – Prozess – Produkt Zyklus

Mix

Prozess

Produkt

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Herausforderungen sind groß es gibt genug zu tun • Feeding the masses

• Erträge verbessern • Verluste in der Lebensmittelkette reduzieren • Transportaufwand

• Lebensmittelsicherheit • Ernährung – Obesitas …. Bluthochdruck .. • Lebensmittelhaltbarkeit • Neue Konzepte – Haushalte, Lebensstile verändert • Nachhaltigkeit, Energiekosten, Co2 Footprint, Wasserverbrauch • Alternative Quellen für Grundstoffe (Protein ohne Fleisch) • Kostenreduktion Gesellschaftliche Trends

Locally sourced, fashion …

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Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie

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Fachgebiete: Lebensmittelchemie und Analytik (LMCh) Prof. Dr. Lothar W. Kroh Lebensmittelchemie und Toxikologie Berufungsverfahren läuft Fachgebiet Brauwesen Prof. Dr.-Ing. Frank-Jürgen Methner Lebensmittelbiotechnologie und –prozesstechnik (LBPT) Prof. Dr.-Ing. habil. Cornelia Rauh (seit 2013) Lebensmitteltechnologie und –materialwissenschaften (LMMT) Prof. Dr. Stephan Drusch (seit 2011) Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT) Prof. Dr.-Ing. Eckhard Flöter (seit 2011)

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Institut: Standort und Historie

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Historie: geht zurück auf Preußische Forschungsoffensive um 1900 Zuckerinstitut Gartenbauanstalt Institut für Frucht- und Gemüse Getreideinstitut ….. Zusammenfügung der Lebensmitteltechnologie TU B und Humboldt Universität

(90‘ Jahre) ehemalige Fachgebiete zT im Übergang Technologie Proteinreicher Lebensmittel Rheologie Informatik und Angewandte Statistik Lebensmitteltechnologie II (Getreide, Stärke) …….

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Institut: Standort und Historie

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LBPT

LMMT

LVT LMCh LVT

LVT

LMTox

Brau Brau

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Institut: Standort und Historie

4

LBPT

LMMT

LVT LMCh LVT

LVT

LMTox

Brau Brau

Zukunft: 1 Standort

Lebensmittel-campus Wedding

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Institut Entwicklung

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Zukünftig gemeinsamer Standort – Lebensmittelcampus • Engere Zusammenarbeit der Fachgebiete – Synergie • Konzentration der Studenten – geringe Reisezeit – Kommunikation ……

Entwicklung einer Gemeinsamen Identität – Institutslogo Darstellung nach außen ein Institut das Lösungen für relevante Fragen beantwortet Lebensmittel- Sicherheit Qualität Innovation Nachhaltigkeit Gesundheit Ausbau bestehendes Internationales Netzwerk zu Instituten, Universitäten und Firmen

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Lehre - Studiengänge

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Lebensmittelchemie: Typischer Staatsexamens Studiengang Lebensmittelchemiker Synergie aber nicht im PIW Brauwesen: Bachelor und Master Brauerei- und Getränketechnologie Bachelor seit 2009 Master noch in der Anlaufphase Lebensmitteltechnologie: Bachelor und Master Lebensmittelstechnologie BSc läuft wird aber im Moment optimiert MSc noch in der Anlaufphase Zusätzlich Fachwissenschaft für Lehramt Lebensmitteltechnologie und Ernährung

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Lehre - Studiengänge

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Brauwesen: Bachelor und Master Brauerei- und Getränketechnologie Lebensmitteltechnologie: Bachelor und Master Lebensmittelstechnologie Ingenieurstudiengänge >> Ingenieurstech. & naturwissenschaftliche Grundlagen Begrenzte Anzahl universitäre Studienstandorte in Deutschland: S , K, M Offensichtliche technische Inhalte: Technik und Wissenschaft ist die Basis Lebensmitteltechnologe sehr breites Berufsfeld Analyse – Verstehen – Verbessern – Verändern Lebensmittelindustrie: Technologen interssantes Feld – Konsumentenmarkt Industrie – Gesellschaft – Konsument – Mode/Trends - Medien Lokal produziert, nachhaltig, neue Ernährungserkenntnisse …

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Forschung/Schwerpunkte Lebensmitteltechnologie (und Lebensmittelchemie)

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Fachgebiet Brauwesen (Prof. Dr.-Ing. Frank-Jürgen Methner) Geschmacksstabilität von Bier:

• Einfluss von Aminosäuren • verbesserte Analytik antioxidatives Potenzials im Bier • Bieralterung und Einflussfaktoren

Geschmacksbildung: • Dicarbonylildung während der Würze- und Bierherstellung • Optimierung der Bittersäuren-Ausbeute • Hopfeninhaltsstoffe und deren Einfluss auf das Aromaprofil

• Untersuchung Brauereihefen • Entwicklung von Bier- und bierähnlichen Getränken mittels Mischkulturen mit dem

Schwerpunkt „Bildung spezieller Gärungs-Nebenprodukten“ • Crossflow-Filtration von Bier und Gelägerhefe und deren Optimierung • Biofilm-Bildung in Brauereien

Alles um das Bier

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Forschung/Schwerpunkte Lebensmitteltechnologie (und Lebensmittelchemie)

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Lebensmittelbiotechnologie und –prozesstechnik (LBPT) Prof. Dr.-Ing. habil. Cornelia Rauh thermischer und nicht-thermischer Prozesse Anwendung von hydrostatischem Hochdruck, elektrischer Hochspannungsimpulse überkritischem Kohlendioxid, Ultraschall subkritisches Wasser, Plasma, Infrarot zur Prozessoptimierung Ziel: a) Verbesserte Biokatalyse b) Inaktivierung von Mikroorganismen Energieschonende, nachhaltige Verarbeitungsprozesse, Ausbeutesteigerung

allgemeines Ziel (Beispiel PEF) Fluidmechanik – Modellierung über mehrere Dimensionen ::::::

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Forschung/Schwerpunkte Lebensmitteltechnologie (und Lebensmittelchemie)

0

Lebensmitteltechnologie und –materialwissenschaften (LMMT) Prof. Dr. Stephan Drusch (seit 2011) Charakterisierung, Modifizierung und Funktionalisierung von bestehenden und

neuartigen Lebensmittelzutaten und -inhaltsstoffen. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei auch die Untersuchung prozess-induzierter Veränderungen in der Zusammensetzung

und Auswirkungen auf die Funktionalität

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Forschung/Schwerpunkte Lebensmitteltechnologie (und Lebensmittelchemie)

1

Lebensmitteltechnologie und –materialwissenschaften (LMMT) Prof. Dr. Stephan Drusch (seit 2011) • Bioverfügbarkeit Lebensmittelinhaltsstoffen, funktionellen Biowirkstoffen –

Verkapselung • „Particle Engineering“Charakterisierung und Gestaltung der Phasengrenzflächen • Charakterisierung/Modifizierung von strukturbildenden Lebensmittelinhaltsstoffen,

insbesondere Pektinen • Strukturen von der molekularen bis hin zur makroskopischen Ebene charakterisiert

und über gezielte Technologieauswahl und –optimierung gezielt aufgebaut

• Beiträge zur Herstellung zielgerichtet optimierter Lebensmittelkomponenten und Lebensmittel geleistet

>> Ermöglichen von ‚functional food‘

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Forschung/Schwerpunkte Lebensmitteltechnologie (und Lebensmittelchemie)

2

Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT) Prof. Dr.-Ing. Eckhard Flöter (seit 2011) Optimierung der Prozesse der Stoffumwandlung - Mikroskopisch - Makroskopisch Substrategebiete: • Zucker: Kristallisation, Verdampfung, Energie • Fette und Öle: Oleogel, Kristallisation und Struktur • Stärke: Modifikation, Gewinnungsprozesse

Charkterisierung Eigesnchaften Treibende Kraft Prozessdesign/ -Optimierung

Mix

Prozess

Eigenschaft

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PIW Projekte

Informationsmanagement| E. Flöter | WS13 VL1 Seite 23

Fachgebiet Projekt

Brauwesen Hopfenstopfen – ein vergessenes Verfahren wird wiederbelebt

LMBPT Herstellung von Convenience-Produkten aus Kartoffeln

LMBPT Grundlagen und Anwendung der Proteinvernetzung zur Herstellung von Lebensmitteln

LMMW Produktentwicklung eines innovativen Fruchtsaftes LMMW Vom Korn zum Brot LMMW “Süß”waren mal anders LMMW Ist Konfitüre noch modern?

LVT Schokolade – Reif zum Essen? LVT Herstellung modifizierter Stärke für die Lebensmittelproduktion

LVT Von der Rübe zum Zucker: Zuckerkristallisation im Labormaßstab

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PIW-Projekt „Das Geheimnis der Hopfenblume“ (oder „Hopfenstopfen – ein vergessenes Verfahren wird wiederbelebt“)

Page 24

Projektbeschreibung: Es werden 2 Biere unter Anwendung des Hopfenstopfens („Dry-Hopping“) hergestellt. Die Biere werden anschließend mittels selbst erstellter Verkosterbögen sensorisch

bewertet. Projektziele:

• Kennenlernen der prinzipiellen Prozessschritte bei der Bierbereitung • Kennenlernen sensorischer Verfahren zur Bierbeurteilung

Projektkapazität: 10 Studierende Zeitplan:

Datum Uhrzeit Tätigkeit 14.01.2013 8:00-17:00 Bierherstellung Gruppe 1; Hopfenbonitierung Gruppe 2 15.01.2013 8:00-17:00 Bierherstellung Gruppe 2; Hopfenbonitierung Gruppe 1 16.01.2013 n. V. Verkostung, Erstellen von Verkosterbögen

17.01.-18.01.2013 n. V. Verkostung; Auswertung; Vorbereitung der Abschlusspräsentation; Erstellen des Posters

25.01.2013 n. V. Abschlusspräsentation

Herstellung von Convenience Produkten aus Kartoffeln

• Convenience-Produkte – Anforderungen, gesetzliche Regelungen und Marktanalyse

• Rohstoff Kartoffel

• Produktentwicklung – Notwendige Prozessschritte zur Produktion

• Erstellen und Bewerten eines Prozesskonzeptes zur Herstellung von Pommes frites

• Qualitätssicherung und sensorische Analyse der Produkte

• Acrylamid-Problematik

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Grundlagen und Anwendung der Proteinvernetzung zur Herstellung von Lebensmitteln

• Proteine - nutritive und funktionelle Eigenschaften

• Ausbildung von Proteinnetzwerken am Beispiel von Modellsystemen

• Rohstoffe Milch/ Sojabohnen

• Produktentwicklung – Notwendige Prozessschritte zur Produktion

• Erstellen und Bewerten eines Prozesskonzeptes zur Herstellung von Käse und Tofu • Qualitätssicherung und sensorische Analyse der Produkte

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Vom Korn zum Brot Projektinhalt

• Darstellung des Weges und des Technologieablaufes vom Nahrungsgetreide über das Mahlen, Einteigen bis zum Ausbacken

• klassische Mühlen- und Bäckereitechnolgie in der institutseigenen Bäckerei, Verkostung, Backfehler usw.

• Spezialgebäcke

Kontakt: Dr. Reinhardt Blochwitz (r.blochwitz@lb.tu-berlin.de)

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Ist Konfitüre noch modern? Projektinhalt

• Qualitätskontrolle und -bewertung von Geliermitteln in der Lebensmittelindustrie

• Materialwissenschaftliche Untersuchungen zur Gelstärke und -stabilität dieser Geliermittel

Projektziele

• Marktanalyse im Einzelhandel • Kennenlernen verschiedener Geliermittel, deren Herstellungsprozesse

und deren Einsatzgebiete in der Lebensmittelindustrie • Vergleich von hergestellten Konfitüren am exemplarischen Beispiel • Lebensmittelmaterialwissenschaftliche Bewertung der Qualität der

Produkte

Kontakt: Ricarda Wilde (ricarda.wilde@tu-berlin.de) Hanna Kastner (hanna.kastner@tu-berlin.de)

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„Süß“waren mal anders Projektinhalt

• Bewertung von unterschiedlichen Geliermitteln zur Herstellung von Geleegummiwaren

• Sensorische Bewertung von Geleegummiwaren Projektziele

• Erstellung einer Marktanalyse • Entwicklung einer Geleegummiwarenrezeptur • Sensorische Bewertung von selbst hergestellten Geleegummiwaren im

Vergleich zu handelsüblichen Produkten • Entwicklung einer unkonventionellen Geleegummiware

Kontakt:

Adrian Kape (adrian.kape@tu-berlin.de

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Produktentwicklung eines innovativen Fruchtsaftes Projektinhalt

• Herstellung mehrerer Fruchtsäfte aus verschiedenen Säften mit gesundheitlich relevanten Bestandteilen („health ingredients“)

• Sensorische Bewertung der Säfte Projektziele

• Erstellung einer Marktanalyse • Entwicklung verschiedener Fruchtsaftrezepturen • Sensorische Bewertung der selbst hergestellten Säfte im

Vergleich mit kommerziellen Produkten

Kontakt: Frederic Tamm (frederic.tamm@tu-berlin.de

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Schokolade: composite Material (disperses System) disperse Phasen Kakao- und Zuckerpartikeln Kakaobutter als kontinuierlichen Phase Kristallisation: polymorphen Eigenschaften der Kakaobutter Schokolade unter gewissen ungünstigen Bedingungen matt und gräulich - Reif Ist sie dann noch essbar? Was ist für diese Graufärbung verantwortlich? • Theoretische Grundlagen der Schokoladenanalytik • Intro DSC-Analytik und Kristallstrukturen • praktischer Erfahrungen Schokolade, Herstellung gefüllte Pralinen • Schulung sensorischer Fähigkeiten

Max. 8 Studierende

Schokolade – Reif zum Genießen?

Ansprechpartnerin: Alexandra Wendt

a.wendt@tu-berlin.de Tel. 030 314-71109

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Stärke Amylose und Amylopektin

„weiche“ und „harte„ Schichten Modifizierung: Spaltung der Polymerketten durch Säurehydrolyse in „weichen“ Bereichen

1 10 1000.0

0.5

1.0

1.5

2.0 Wheat starch, native 0.36 N, 4 h 0.36 N, 24 h 0.72 N, 4 h 0.72 N, 24 h

Shea

r visc

osity

[Pa·

s]

Shear rate [s-1]

Daraus folgt: Reduzierung Molmasse und Kleisterviskosität aber Erhalt der Kornstruktur

Stärkekörner + Wasser + hohe

Temperatur

Stärkekleister

Stärkemodifizierung: Dünnkochende Stärke

Dezentrales Logo optional Seite 33

Von der Rübe zum Zucker Zuckerkristallisation im Labormaßstab

Dipl.-Ing. Karl Schlumbach Technische Universität Berlin Lebensmittelverfahrenstechnik Phone:+49 (0) 30 314-27516

E-Mail: karl.schlumbach@tu-berlin.de

• Erarbeitung der einzelnen Prozessschritte bei der Kristallzuckerherstellung aus Zuckerrüben • Einblick in die Geschichte der Zuckerherstellung und die Zuckermarktordnung • Gewinnen von praktischen Einblicken in die Produktion von Zucker:

• Kristallisation Herstellen von Zucker mit unterschiedlicher Qualität • Zentrifugation und Trocknung

• Herstellen von buntem Zucker • Kennenlernen der Qualitätskriterien und Durchführung der zuckeranalytischen Messverfahren • Qualitative Beurteilung

• Rübenzuckers • Vergleich zum Rohzucker

Darstellen des Versuchs, • Prozesses und Ergebnisse • Präsentation, Poster, Bericht

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Ende Willkommen am Institut Viel Erfolg in den ersten Semestern Viel Spaß beim PIW Wir freuen uns auf Sie

PIW WS 2013/14 E. Flöter | WS13 VL1 Seite 34