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Lebensmitteltechnologie: Wie schmeckt die Zukunft?

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Lebensmittel sollen nicht nur hochwertig sein, sondern auch nachhaltig produziert werden. (Quelle: pexels.com/Ella Olsson)

Veränderte Verbrauchergewohnheiten, neue Technologien, eine dezentrale Lebensmittelproduktion und Kreislaufwirtschaft – diese Trends verändern die Ernährungswirtschaft. Dr. Stefan Töpfl, Experte für Lebensmittelverfahrenstechnik, blickt auf die Trends und Innovationen der Branche.

Jeder weiß, unsere Lebensmittel versorgen uns täglich mit Energie und lebenswichtigen Nährstoffen. Aber ihre Produktion verbraucht auch eine erhebliche Menge natürlicher Ressourcen. Das kommt zunehmend bei den Verbrauchern an. Sie erwarten nicht mehr länger nur gesunde und hochwertige Produkte, die noch dazu einfach zuzubereiten sind. Die Menschen erwarten auch, dass ihre Lebensmittel nachhaltig produziert werden.  

Das stellt den gesamten Wirtschaftszweig vor Herausforderungen. Mit einem Team von 200 Experten unterstützt das Deutsche Institut für Lebensmitteltechnik DIL e.V. die Lebensmittelwirtschaft in diesem Innovationsprozess. Im Folgenden gebe ich Einblicke in die neuesten Entwicklungen und Trends.

Töpfl
Dr. Stefan Töpfl ist Lebensmitteltechnologe und befasst sich am DIL e.V. mit energieeffizienten, ressourcenschonenden Prozessen zur Herstellung von Nahrungsmitteln.

1. Trend: Haltbarkeit, Frische, Inhaltsstoffe

Der Verbraucherwunsch nach hochwertigen, möglichst wenig verarbeiteten Lebensmitteln mit vielen natürlichen Inhaltsstoffen erfordert die Entwicklung neuer Technologien. „Die sich ändernden Rahmenbedingungen stellen also wesentliche Innovationstreiber dar“, sagt Dr. Stefan Töpfl, Experte für Lebensmittelverfahrenstechnik am DIL. „Ein Beispiel dafür sind produktschonende Haltbarmachungsverfahren.“ Dazu zählen die Anwendung von Hochdruck oder sogenannten gepulsten elektrischen Feldern, die im Vergleich zum Einsatz von Konservierungsstoffen oder der üblichen Hitzebehandlung Dr. Töpfl zufolge Vorteile haben: Die Verfahren nutzen physikalische Wirkprinzipien bei niedriger Temperatur. Das erlaubt den Erhalt wertgebender Inhaltsstoffe wie Vitamine und Mineralien. Und der typische Frischecharakter der Produkte bleibt bestehen. „Wir können das Produkt also länger haltbar machen, ohne seine Qualität zu mindern“, sagt Töpf. „Das vermeidet Lebensmittelverschwendung und ermöglicht uns gleichzeitig, qualitativ hochwertige Convenience-Produkte zu entwickeln.“

Lebensmitteltechnik
Semi-industrielles System zur Hochdruckbehandlung (Quelle: DIL)

2. Trend: Produktion dezentralisieren, Wertschöpfungskreisläufe schließen

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Veränderte Verbrauchergewohnheiten, neue Technologien, eine dezentrale Lebensmittelproduktion und Kreislaufwirtschaft – diese Trends verändern die Ernährungswirtschaft. Dr. Stefan Töpfl, Experte für Lebensmittelverfahrenstechnik, blickt auf die Trends und Innovationen der Branche.

Jeder weiß, unsere Lebensmittel versorgen uns täglich mit Energie und lebenswichtigen Nährstoffen. Aber ihre Produktion verbraucht auch eine erhebliche Menge natürlicher Ressourcen. Das kommt zunehmend bei den Verbrauchern an. Sie erwarten nicht mehr länger nur gesunde und hochwertige Produkte, die noch dazu einfach zuzubereiten sind. Die Menschen erwarten auch, dass ihre Lebensmittel nachhaltig produziert werden.  

Das stellt den gesamten Wirtschaftszweig vor Herausforderungen. Mit einem Team von 200 Experten unterstützt das Deutsche Institut für Lebensmitteltechnik DIL e.V. die Lebensmittelwirtschaft in diesem Innovationsprozess. Im Folgenden gebe ich Einblicke in die neuesten Entwicklungen und Trends.

Töpfl
Dr. Stefan Töpfl ist Lebensmitteltechnologe und befasst sich am DIL e.V. mit energieeffizienten, ressourcenschonenden Prozessen zur Herstellung von Nahrungsmitteln.

1. Trend: Haltbarkeit, Frische, Inhaltsstoffe

Der Verbraucherwunsch nach hochwertigen, möglichst wenig verarbeiteten Lebensmitteln mit vielen natürlichen Inhaltsstoffen erfordert die Entwicklung neuer Technologien. „Die sich ändernden Rahmenbedingungen stellen also wesentliche Innovationstreiber dar“, sagt Dr. Stefan Töpfl, Experte für Lebensmittelverfahrenstechnik am DIL. „Ein Beispiel dafür sind produktschonende Haltbarmachungsverfahren.“ Dazu zählen die Anwendung von Hochdruck oder sogenannten gepulsten elektrischen Feldern, die im Vergleich zum Einsatz von Konservierungsstoffen oder der üblichen Hitzebehandlung Dr. Töpfl zufolge Vorteile haben: Die Verfahren nutzen physikalische Wirkprinzipien bei niedriger Temperatur. Das erlaubt den Erhalt wertgebender Inhaltsstoffe wie Vitamine und Mineralien. Und der typische Frischecharakter der Produkte bleibt bestehen. „Wir können das Produkt also länger haltbar machen, ohne seine Qualität zu mindern“, sagt Töpf. „Das vermeidet Lebensmittelverschwendung und ermöglicht uns gleichzeitig, qualitativ hochwertige Convenience-Produkte zu entwickeln.“

Lebensmitteltechnik
Semi-industrielles System zur Hochdruckbehandlung (Quelle: DIL)

2. Trend: Produktion dezentralisieren, Wertschöpfungskreisläufe schließen

Nicht nur die Herstellungsverfahren ändern sich. Die gesamte Wertschöpfungskette ist starken Veränderungen unterworfen. Über Jahrzehnte war der Wirtschaftszweig aufgrund von hohem Wettbewerbsdruck und günstigen Transportkosten durch Zentralisierung geprägt. Die zunehmende Urbanisierung führt zu einer Gegenbewegung und mehr regional erzeugten Produkten. Das hat sich während der Coronakrise noch verstärkt. „Die Erzeugung der benötigten Mengen wesentlicher pflanzlicher Grundnahrungsmittel wie Weizen, Mais oder Reis benötigt ausreichend landwirtschaftliche Flächen“, so Dr. Töpfl. „Wir sehen aber einen starken Trend zur Dezentralisierung der nachfolgenden Verarbeitungsstufen hin zum Verbraucher.“ Dies wirkt sich positiv auf den Transportaufwand aus und schafft neue Möglichkeiten individualisierter Produkte mit hoher Wertschöpfung. Er erfordert aber auch die Entwicklung skalierbarer Methoden im Anbau und der Verarbeitung.

Die zunehmende Urbanisierung führt zu einer Gegenbewegung und mehr regional erzeugten Produkten.

Prof. Dr. Stefan Töpfl

Die technologischen Möglichkeiten hierfür werden im Rahmen öffentlich geförderter Projekte und industriellen Kooperationen geschaffen. Im Rahmen des laufenden EU-Vorhabens „Fox“ (Food in a Box) werden beispielweise kleinskalige Verarbeitungslinien erstellt, die in standardisierten Containern untergebracht sind. So eignen sie sich für einen Einsatz in Kooperativen oder regionalen Handelszentren.

Generell erlauben die Digitalisierung und Automatisierung eine schnelle Reaktion auf Schwankungen der Nachfrage. Die Nutzung von 3-D Druckern etwa ermöglicht die Herstellung individualisierter Produkte.

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3-D Drucker für Lebensmittel (Quelle: DIL)

3. Trend: Alternative Fleisch- und Milchersatzprodukte

„Etwa die Hälfte der nutzbaren Landfläche der Erde wird für den Anbau landwirtschaftlicher Produkte genutzt. Nur etwa ein Viertel davon findet über pflanzliche Produkte Eingang in die Lebensmittelversorgung. Der überwiegende Teil wird zur Erzeugung tierischer Produkte eingesetzt“, sagt Stefan Töpfl. „Diese tragen jedoch nur knapp 20 % der Kalorienversorgung und etwa ein Drittel zur Proteinversorgung der Menschheit bei. Insbesondere die Herstellung von Düngemitteln führe nach Ansicht des Wissenschaftlers zu einem hohen Verbrauch fossiler Energie. „Die Nutzung anderer Proteinquellen wird zukünftig nicht zuletzt deshalb weiter an Bedeutung gewinnen,“ prognostiziert Töpfl.

Alternative Milch(-produkte) erfahren bereits hohe Verbraucherzustimmung.

Auszug

Für einen Ersatz von Milch- und Fleischprodukten stehen eine Reihe alternativer Proteinquellen zur Verfügung. Diese reichen von bisher weniger genutzten pflanzlichen Proteinen wie Ackerbohne oder Sonnenblume über Einzellerproteine aus Hefen oder (Mikro-)Algen sowie Pilzen bis zu Insekten oder tierischen Zellkulturen. „Neben der Verfügbarkeit und Kostenstruktur haben die technologischen Verarbeitungseigenschaften sowie die Kundenakzeptanz wesentlichen Einfluss auf das Marktpotenzial“, sagt Töpfl. Alternative Milch(-produkte) erfahren bereits hohe Verbraucherzustimmung. Für Fleisch- und Fleischwaren ist die Herstellung ansprechender Produktstrukturen von hoher Bedeutung. Die Verbraucher sind auch in diesem Marktsegment zunehmend an Produkten mit einem geringem Anteil an Zusatzstoffen interessiert, so die Einschätzung des Experten.

Produktionsschema Nassextrusion (DIL)
Produktionsschema Nassextrusion (Quelle: DIL)

Herausforderung „Biss“

Eine Faserstruktur mit ausreichend Biss kann mittels sogenannter Nassextrusion hergestellt werden: Dabei werden Eiweißquellen wie Soja- oder Erbsenprotein, aber auch Nebenströme aus der Herstellung pflanzlicher Milchalternativen oder Öle in einem kontinuierlichen System erhitzt und anschließend in einer Kühldüse abgekühlt. Das verfestigte, schichtenförmige Strömungsprofil ergibt je nach Prozessbedingungen eine mehr oder weniger ausgeprägte Struktur und erlaubt vielfältige Möglichkeiten der Produktgestaltung. Das Verfahren ist auch für exotischere Proteinquellen aus Algen, Pilzen oder Insekten oder zur Herstellung hybrider Produkte geeignet.

Produktionssystem zur Nassextrusion (DIL)
Produktionssystem zur Nassextrusion (Quelle: DIL)

Das Marktpotenzial im Lebensmittelbereich schätzt Töpfl hoch ein: „Wir gehen mittelfristig von einem Marktanteil der Fleischalternativen bis zu 20 % aus. Aufgrund der höheren Konsumentenakzeptanz wird dieser aus meiner Sicht vor allem durch pflanzliche Proteine erreicht werden.“ Algen- oder Insektenproteine werden hingegen eine zunehmend wichtigere Rolle im Bereich der Futtermittel einnehmen. Insgesamt ist damit trotz wachsender Weltbevölkerung davon auszugehen, dass der Anteil der für die Erzeugung von Futtermitteln benötigten Flächen zurückgehen wird.


Zum Autor Stefan Töpfl

Dr. Stefan Töpfl (44) ist Lebensmitteltechnologe und befasst sich am DIL e.V. mit energieeffizienten, ressourcenschonenden Prozessen zur Herstellung von Nahrungsmitteln. Er ist nebenberuflich als Professor für Lebensmittelverfahrenstechnik an der Hochschule Osnabrück tätig und Geschäftsführer der Ausgründung Elea GmbH.