Esper, Albert (2021) Entwicklung intelligenter mit niedrigem Energieeinsatz betriebener Verarbeitungsketten, natürlicher Zusatz- und Farbstoffe und unterstützendem Material zur Erstellung eines Leitfadens zur Steigerung der Nachhaltigkeit und Verbraucherakzeptanz von biologischen Lebensmitteln. [Development of smart and low energy input processing chains, natural food additives and colourants, and supportive material for a code of practice to increase sustainability and consumer acceptance of organic food stuffs.] INNOTECH Ingenieursgesellschaft mbH, D-Altdorf .
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(Abschlussbericht)
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Die Verarbeitung von Bio-Lebensmitteln ist durch empirische Ansätze gekennzeichnet, die einen hohen spezifischen Rohstoff- und Energiebedarf sowie eine Verschlechterung der Produkte zur Folge haben und sich somit auf die gesamte Nachhaltigkeit und Produktqualität auswirken. Beschränkungen bei der Verwendung von Zusatzstoffen und die Notwendigkeit, umstrittene Materialien aus dem Verkehr zu ziehen, erhöhen den Druck zusätzlich, während das volle Potenzial natürlicher Zusatz- und Farbstoffe noch nicht ausgeschöpft ist. SusOrgPlus widmete sich diesen Fragen für die Verarbeitung und Herstellung von wertgesteigerter Produkte (natürliche Zusatzstoffe und Farbstoffe) anhand ausgewählter Produkte. Vor diesem Hintergrund wurden neuartige, intelligente Prozesse, natürliche Zusatzstoffe und Farbstoffe sowie unterstützendes Material für einen Code of Practice entwickelt. Durch die Einbeziehung führender Lebensmittelwissenschaftler, Prozess-, Maschinen- und Regelungsingenieure, Agrarwissenschaftler und eines Technologieanbieters, sowie durch die Anwendung eines Stakeholder-geführten Ansatzes wurde sichergestellt, dass alle für die Entwicklung intelligenter, effizienter und energiesparender Prozesse und wertgesteigerter Produkte relevanten Aspekte angemessen berücksichtigt wurden.
Um intelligente Trocknungsanwendungen zu entwickeln, wurden Vorhersagemodelle für Feuchtigkeit und verschiedene wertgebende Bestandteile für pflanzliche und tierische Produkte entwickelt und die Deep-Learning-Technologie hinsichtlich der Produkterkennung wurde erfolgreich für mehrere Produkte getestet. Des Weiteren wurden die kritische Kontrollpunkttrocknung und Offline-Anwendungen für eine Reihe von Produkten untersucht und Schlussfolgerungen zur Implementierung des Ansatzes gezogen. Tests zur produkttemperaturgesteuerten Trocknung und zur intermittierenden Trocknung zeigten Potenzial für kürzere Trocknungszeiten und damit einen geringeren Energiebedarf, Beobachtungen zur Produktqualität zeigten Vorteile im Vergleich zur herkömmlichen Trocknung. Um die Zugänglichkeit zu den im Projekt entstandenen Daten zu ermöglichen, wurde ein Datenmanagementsystem (DMS) auf Basis verfügbarer Open-Source-Lösungen eingerichtet, in das Produkt- und Prozessroh- und -prozessdaten der im Projekt durchgeführten Versuche schnell und einfach übertragen und von den Partnern gesichert werden können. Vor dem Hintergrund der nachhaltigen Verarbeitung wurde ein klimaneutraler Wärmepumpentrockner entwickelt, der den Herausforderungen, die bei der Chargentrocknung auftreten, entsprechend aufgebaut ist und erfolgreich in Betrieb genommen wurde. Es wurden natürliche Konservierungsmittel, Farbstoffe, Aromen und Produkte zur Nährstoffanreicherung entwickelt. Dazu wurden Hopfen, Tomate und Brennnessel und, im Hinblick auf die Reduzierung von Lebensmittelabfällen, Nebenprodukte aus der Extraktions- oder Saftproduktion für die Pulver- und Extraktverarbeitung eingesetzt und die Produktionsmethoden evaluiert. Mit Pulver und Extrakten angereicherte Produkte (Grüntee-Extrakt-Anreicherung, Nudeln und Backwaren) wurden entwickelt und die Vorbehandlung und Rezepturen durch chemische Analysen und sensorische Tests hinsichtlich des Nährwerts bewertet. LCA und LCCA wurden angewendet, um die entwickelten Produkte und die Verarbeitung mit dem entwickelten Wärmepumpentrockner zu bewerten. Die Projektergebnisse wurden auf nationalen und internationalen Konferenzen, Messen und in Zeitschriftenartikeln präsentiert, Stakeholder wurden über Pressemitteilungen und Zeitungsartikel, Beiträge im COREOrganic-Newsletter und Praxis-Abstracts erreicht.
Summary translation
Organic food processing is characterised by empirical approaches resulting in high specific raw material and energy demands as well as product deterioration, thus, impacting on overall sustainability and product quality. Restrictions in the usage of additives and the need of phasing out contentious materials further increase pressure whilst the full potential of natural additives and colourants is unexplored. SusOrgPlus addressed these issues for the processing and production of value added products (natural additives and colourants) of selected products. Novel, smart processes, natural additives and colourants as well as supporting material for a Code of Practice were developed. Inclusion of leading food scientists, process, mechanical and control engineers, agriculturalist and a technology provider and utilisation of a stakeholder-guided approach assured all aspects relevant for the development of smart, efficient and low energy input processes and value-added products were adequately addressed. To develop smart drying applications prediction models for moisture and several valuable compounds were developed for plant and animal based products and deep learning technology concerning product recognition was successfully tested for several products. Further, critical control-point drying and off-line applications have been investigated for a range of products and conclusions on implementation of the approach were drawn. Tests on product temperature controlled drying and intermittent drying observed potential for shorter drying times and therefore less energy demand; observations on product quality showed advantages compared to conventional drying. To enable accessibility to the data created during the project, a data management system (DMS) was set up, based on available open source solutions where product and process raw and processed data of the trials carried out in the project can be fast and easily transferred and backed up by the partners. Against the background of sustainable processing a climate neutral heat pump dryer was developed overcoming challenges that occur during batch drying and was successfully put in operation. Natural preservatives, colorants, flavorings and nutritional fortification products were developed. Therefore, hops, tomato and nettle and, concerning the reduction of food waste, by-products from extraction or juice production were utilized for powder and extracts processing and production methods were evaluated. Powder and extracts enriched products (green tea extract enrichment, pasta and bakery products) were developed and pre-treatment and formulations were evaluated with regard to nutritional value by chemical analyses and sensory tests. LCA and LCCA were applied to evaluate the developed products and processing with the developed heat pump dryer. Project results were presented at national and international conferences, fairs and in journal articles, stakeholders were reached via press releases and newspaper articles, contributions to the COREOrganic newsletter and practice abstracts.
| EPrint Type: | Report |
|---|---|
| Keywords: | BÖL, BOEL, BÖLN, BOELN, FKZ 17OE006, Produktqualität, product quality, Klima (Klimarelevanz / Klimaschutz /Klimawandel), climate (climate relevance, climate protection, climate change), Prozessqualität, process quality , Energie, energy, Verarbeitung, processing, Lebensmittelverarbeitung, food processing, Ökologischer Landbau, organic farming, Inhaltsstoffe, ingredients |
| Agrovoc keywords: | Language Value URI German - Deutsch UNSPECIFIED UNSPECIFIED |
| Subjects: | Food systems > Food security, food quality and human health |
| Research affiliation: | Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOEL Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOEL > Food > Processing Germany > Other organizations Germany |
| Related Links: | https://www.bundesprogramm.de/ |
| Deposited By: | Geschäftsstelle Bundesprogramm Ökologischer Landbau, Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) |
| ID Code: | 40010 |
| Deposited On: | 01 Jun 2021 04:46 |
| Last Modified: | 01 Jun 2021 04:46 |
| Document Language: | German/Deutsch |
| Status: | Unpublished |
| Refereed: | Not peer-reviewed |
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