Einblicke - HS-OWL
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Einblicke - HS-OWL
EI N BL IC K E INSIGHTS EINBLICKE ILT.NRW – Positions and directions ILT.NRW – Personen und Ausrichtungen WILLKOMMEN WELCOME ForschungsplattFormen Fields oF research aussichtspunkte Viewpoints Vorwort Prof. Dr. Hans-Jürgen Danneel Preface Prof Dr Hans-Jürgen Danneel 04 Intelligente Lebensmittel Intelligent Food 10 – 13 Lebensmittel 4.0 Food meets IT 34 – 35 Grußwort Dipl. Ing. Jürgen Matern Greeting Jürgen Matern 05 Wertstoffe aus Reststoffen Byproduct Upcycling 14 – 17 Ethische Leitgedanken Ethical Principles 36 – 37 Nachhaltige Technologie Sustainable Technology 26 – 29 Alternde Gesellschaft Ageing Society 38 – 40 Bioenergie und Lebensmittel Bioenergy and Food 30 – 33 STANDPUNKTE STANDPOINTS Intelligent. Nachhaltig. Ethisch. Smart. Sustainable. Ethic. 06 – 09 abschluss Final menschen und technik indiViduals and technology Kooperationspartner Cooperating Partners 41 Laborimpressionen Laboratory Impressions 18 – 19 Lageplan Map of Area 42 Teamfoto ILT.NRW Group Picture ILT.NRW 20 – 25 Impressum Imprint 42 4 VORWORT PROF. DR. HANS-JÜRGEN DANNEEL, INSTITUTSLEITUNG PREFACE PROF DR HANS-JÜRGEN DANNEEL, HEAD OF INSTITUTE GRUßWORT DIPL. ING. JÜRGEN MATERN, METRO AG, BEIRATSVORSITZENDER ILT.NRW GREETING JÜRGEN MATERN, METRO AG, Chairman of the Advisory Board ILT.NRW Liebe Leserin, lieber Leser, Verehrte Leserinnen und Leser, ich freue mich, dass Sie unsere »Einblicke« aufgeschlagen haben und Interesse am Institut für die Lebensmitteltechnologie hat für die kommenden Jahrzehnte große Herausforderungen zu be Lebensmitteltechnologie.NRW zeigen. Wir haben uns mit der Gründung 2011 auf den Weg gemacht, wältigen. Wir werden aus deutlich knapper werdenden Rohstoffen mehr Lebensmittel für mehr die Lemgoer Lebensmitteltechnologie zu einer führenden Forschungsinstanz für die Branche Menschen produzieren müssen. Wir werden Lebensmittelqualität, Verbrauchersicherheit und in Deutschland und zu einem weithin sichtbaren Leuchtturm der Hochschule OWL auszubauen. ethische Standards kontinuierlich verbessern müssen. Und wir werden Antworten auf die spezifi- Unser Startkapital sind sechs motivierte Forschergruppen aus den Lebensmitteltechnologien und schen Ernährungsbedürfnisse von Menschen verschiedenen Alters und verschiedener Lebenssitua den angewandten Naturwissenschaften, einzigartig praxisorientiert ausgestattete Technika und tionen finden müssen. 5 Labore, ein guter Ruf und eine weitläufige Vernetzung in der Branche. Die Hochschule OWL mit ihrem ILT.NRW bietet allerbeste Voraussetzungen, zu diesen großen AufEine sich wandelnde Gesellschaft in den Industrienationen, eine wachsende Gesellschaft gaben signifikante Lösungsbeiträge zu liefern. Das Institut verfügt über qualifizierte Absolventen, weltweit und begrenzte Ressourcen verlangen nach innovativen, bedarfsgerechten Lösungen. einzigartig ausgestattete Technika und motivierte kreative Wissenschaftler. Und nicht zuletzt über Entdecken Sie, wie sich das ILT.NRW aufgestellt hat, wer wir sind und welche Ziele und ein Ehemaligen-Netzwerk von über 2000 Spezialisten aller Branchen der Lebensmittelproduktion Visionen wir haben. Informieren Sie sich über unsere Arbeit der zurückliegenden Jahre. und des Handels, viele in Entscheiderpositionen höchster Verantwortung. Ich wünsche Ihnen eine kurzweilige und inspirierende Lektüre. Ich bin stolz, selbst einer der Lemgoer Absolventen zu sein und nun mit meinen Beiratsmitgliedern Und bitte sprechen Sie uns an, wenn Sie Ideen haben, die wir gemeinsam verwirklichen könnten! die Forschungsinitiativen am ILT.NRW aus der Industrie- und Handelspraxis beratend und unterstützend zu flankieren. Herzliche Grüße, Ihr Prof. Dr. Hans-Jürgen Danneel Mit herzlichen Grüßen, Ihr Jürgen Matern Dear Readers, Dear Readers, I am pleased that you have opened up our »Einblicke« (»Insights«) and are interested in finding out Food technology will have major challenges to cope with over more about the Institute for Food Technology.NRW. With our foundation in 2011, we have set out to the next few decades. We will have to produce more food for concentrate the food technology activities in Lemgo into a leading research location for the industry more people from resources that are becoming significantly in Germany and into a widely visible and illustrious beacon of scientific and technological expertise for scarcer. We will have to continuously improve food quality, the Ostwestfalen-Lippe University of Applied Sciences. consumer safety and ethical standards. We will also have to find answers to the specific nutritional needs of people of Our starting capital consists of six motivated research groups from the field different ages and in different life situations. of food technology and the applied sciences, unique pilot facilities, tech nical centres and laboratories with an orientation towards practical ap The OWL University of Applied Sciences and its institute plication, a first-class reputation and an extensive network within ILT.NRW provide the best-possible conditions to help meet the industry. these great challenges. The institute has qualified graduates, uniquely equipped pilot facilities and technical centres, and The changing society in the industrialised nations, a growing worldwide motivated, creative scientists. Last but not least, it can draw community and the limited resources available on our planet cry out for on an alumni network of more than 2,000 specialists from all innovative, needs-based solutions. Please take the time to discover how the sectors of food production and commerce, many of whom are ILT.NRW has positioned itself, who we are, and what the goals and visions decision-makers in the highest corporate positions. are that drive us. And find out about the work we have already carried out. I am proud to be one of the Lemgo graduates myself and it is an honour for me now, together with my fellow advisory I wish you entertaining and inspiring reading. Please feel free to contact us with any ideas you may have that we might be able to realise together! Best regards, Prof Dr Hans-Jürgen Danneel board members, to offer advice and support in the research initiatives at the ILT.NRW based on my experience in the domain of industrial and commercial practice. With my best wishes, Jürgen Matern 6 STANDPUNKTE STANDPOINTS Intelligent. Nachhaltig. Ethisch. Smart. Sustainable. Ethic. Intelligent. Nachhaltig. Prof. Dr. Hans-Jürgen Danneel Smart. Sustainable. Ethic. U nsere Wohlstandsgesellschaft erwartet gesunde, Alle Mitglieder des Instituts sind Expertinnen und Ex- sicherere, wohlschmeckende und ethisch ma- perten auf ihren Gebieten, mit langjährigen Projekt- und kellose Lebensmittel, die bequem verfügbar sind und Industrieerfahrungen, Persönlichkeiten mit dem gemein- Informationen für individuelle Konsumentscheidun- samen Willen, dieLebensmittelproduktion zu verbessern. gen direkt mitliefern. Auf der anderen Seite muss Erfolg in einem so facettenreichen Aufgabenfeld erfordert der Grundbedarf einer auf die 10 Milliarden-Grenze interdisziplinäre Zusammenarbeit. Deshalb sind im ILT.NRW zustrebenden Weltbevölkerung aus schrumpfenden die Technika für die Herstellung von Lebensmitteln ebenso Agrarflächen gesichert werden. In diesem Spannungs- vertreten wie Labore der Verfahrenstechnik und Natur- feld ergeben sich stetig wachsende Anforderungen an wissenschaften. Mit unseren Visionen und strategischen Arbeitsumfeld, Nachhaltigkeit, Qualität und Wirtschaft- Konzepten überwinden wir dabei strukturelle Grenzen. lichkeit in der Lebensmittelproduktion. Der Bedarf an Innovationen in der Lebensmittelindustrie Mit seiner Gründung 2011 verschrieb sich das ILT.NRW ist groß. Globale Themen warten ebenso auf wissenschaft- dem Thema Qualität und Sicherheit von Lebensmitteln. Bis liche Lösungen wie kleinere technische Probleme auf prag- heute haben wir dies vertieft, ausgeweitet und in aktuelle matische Umsetzungen. Hier ist die Hochschule Ostwest- und zukunftsweisende Themen überführt. Smart Food, falen-Lippe der richtige Partner: Mit ihrem ILT.NRW als Sustainable Food und Ethic Food sind für das Institut für Forschungs- und Ideenschmiede, mit ihrem starken Fach- Lebensmitteltechnologie.NRW der Hochschule OWL daher bereich »Life Science Technologies« als sprudelnde Quelle technische und technologische Herausforderungen der für fachlichen Nachwuchs, mit ihrem Netzwerk und ihren Zukunft, die sich in den Forschungsarbeiten unserer Platt- Erfahrungen bei der Einwerbung öffentlicher Fördermittel. formthemen wiederfinden. Wir haben die nötige Forschungsinfrastruktur, kreative Lösungsansätze in neue Produkte und Prozesse umzuset- In den Jahren 2013 und 2014 hat es einige räumliche und zen. Unsere Stärke sind unsere nachhaltigen Strukturen personelle Veränderungen gegeben: Das ILT.NRW konnte mit strategischen Partnern. Ist es nicht an der Zeit, die acht hochkarätige Köpfe als Beirat des Instituts gewin- Bausteine zu einem Forschungszentrum zusammenzufü- nen. Die Professoren Dr. Ute Hermenau und Dr. Matthias gen, das schlank, unabhängig und flexibel ist und das die Upmann haben sich dem Institut neu angeschlossen, kritische Masse hat, noch größere Themen anzufassen und Prof.‘in Dr. Barbara Becker ist aus dem ILT.NRW ausge- somit noch besser auf die Anforderungen der Wirtschaft treten. Prof. Dr. Achim Stiebing ist im März 2015 in den eingestellt zu sein? Ein »Think-Tank« Lebensmitteltech- Ruhestand gegangen. Seit November 2014 gibt es einen nologie und Science-to-Business-Center? Wir denken und neuen Vorstand. Einige Abteilungen sind in einen hoch- planen in diese Richtung, unter dem Arbeitstitel »Foodpark modernen Laborneubau umgezogen, und auch die Ge- Lemgo« am Campus der Hochschule Ostwestfalen-Lippe. ▪ schäftsstelle des ILT.NRW hat neue Räumlichkeiten mit einem eigenen Projektlaborbereich belegt. Das ILT.NRW hat dies zum Anlass genommen, sein Selbstverständnis und seine Zielsetzungen einer ausführlichen Bewertung zu unterziehen und ist mit einem ehrgeizigen Programm in die Zukunft gestartet. O ur modern society expects healthy, secure, tasty and ethically immaculate foods which are conveniently available, and include consumer’s information in their ▶ Ethisch. 7 8 STANDPUNKTE STANDPOINTS Intelligent. Nachhaltig. Ethisch. Smart. Sustainable. Ethic. 9 Prof. Dr. Hans-Jürgen Danneel Meine Herausforderungen sind die Entwicklung des ILT.NRW, in der Forschung die Umwandlung von Rest stoffen in Wertstoffe und in der Lehre die Arbeit mit den Studierenden. Ausgleich finde ich bei meinen Kindern, meinen Tieren und in der Natur. Das Sprichwort: »Wer will, findet Wege – wer nicht will, findet Gründe« ist ein Leitfaden für mich. Ich mag schwierige Aufgaben und glaube immer an einen Weg. Qualität von Lebens mitteln ist auch eine Frage der nachhaltigen Herstellung. delivery. On the other hand, there is the necessity to fulfil the basic needs of a world’s society which will soon reach 10 billion people, from Food quality today is also a question of sustainable production. shrinking agricultural areas. Between these priorities, growing challenges for work conditions, sustainability, quality, and economy are arising. ing food production. Since success in such a multi-faceted field of work calls for interdisciplinary collaboration, the ILT.NRW not only possesses pilot facilities for food manufacture but also laboratories for process engineering and scientific research. Our vision and Engagierter Vorstand Committed Executive Board Prof. Dr. rer. nat. Hans-Jürgen Danneel (Leiter) Prof Dr Hans-Jürgen Danneel (Head of Institute) Prof. Dr.-Ing. Jan Schneider (Stellvertreter) Prof Dr Jan Schneider (Deputy Director) Prof. Dr.-Ing. Ulrich Müller Prof Dr Ulrich Müller Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Zapp und Prof Dr Jürgen Zapp and Timo Broeker, M.Sc., wissenschaftlicher Mitarbeiter Timo Broeker, M.Sc., research assistant Starker Beirat Strong Advisory Board strategic concepts enable us to overcome any structural barriers that could stand in our way. With its foundation in 2011, the ILT.NRW has dedicated Dipl. Ing. Jürgen Matern (Metro AG) Jürgen Matern (Metro AG) itself to the mission of food quality and safety. Up to the The need for innovation in the food industry is great: PD Dr.-Ing. habil. Hartmut Evers Prof Dr Hartmut Evers present, we have deepened this subject, extended it and global issues are desperately in need of scientific solu- (KHS Maschinen- und Anlagenbau GmbH) (KHS Maschinen- und Anlagenbau GmbH) translated it into both current and pioneering areas of tions and smaller-scale technical problems are also Dipl. Ing. Ulrich Florin Ulrich Florin application. For the Institute for Food Technology NRW at looking for answers with a pragmatic implementation. (Florin Gesellschaft für Lebensmitteltechnologie mbH) (Florin Gesellschaft für Lebensmitteltechnologie mbH) OWL University of Applied Sciences, Smart Food, Sustain- The Ostwestfalen-Lippe University of Applied Sciences is Dr. rer. nat. Gerhard Krammer (Symrise AG) Dr Gerhard Krammer (Symrise AG) able Food and Ethic Food are therefore technical and tech- the exactly the right partner for these kind of tasks: with Dipl. Ing. Kristin Schwarz (Schwarz Cranz GmbH & Co. KG) Kristin Schwarz (Schwarz Cranz GmbH & Co. KG) nological challenges for the future, which are reflected in its institute ILT.NRW as a hotbed of research and power- Dr. rer. nat. Udo Spiegel (Dr. Oetker Nahrungsmittel KG) Dr Udo Spiegel (Dr. Oetker Nahrungsmittel KG) the research work of our platform themes. house of ideas, with its strong »Life Science Technologies« Dipl. Ing. Josef Tillmann Josef Tillmann (Tönnies Lebensmittel GmbH & Co. KG) and department as a wellspring for the next generation of (Tönnies Lebensmittel GmbH & Co. KG) und Prof Dr Stefan Witte Several spatial and personnel changes have taken place specialists, with its powerful network throughout the Prof. Dr. rer. nat. Stefan Witte (Ostwestfalen-Lippe University of Applied Sciences) during 2013 and 2014: the ILT.NRW was able to recruit eight industrial and scientific community, and with its experi- (Hochschule Ostwestfalen-Lippe) high-calibre experts to serve on the institute‘s advisory ence in procuring public funding. We have the necessary board. Professors Dr. Ute Hermenau and Dr. Matthias research infrastructure to translate creative approaches to Neue Mitglieder New Members Upmann have joined the institute and Prof. Dr. Barbara solutions into new products and processes. Prof‘in Dr.-Ing. Ute Hermenau Prof Dr Ute Hermenau Prof. Dr. med. vet. Matthias Upmann Prof Dr Matthias Upmann Becker has left the ILT.NRW. Prof. Dr. Achim Stiebing retired in March 2015. A new executive board is in place Our strength lies in our lasting relationships with stra- since November 2014. Several departments have moved tegic partners and the durable structures we have put Hochmoderne Labore Ultramodern laboratories into a new, ultra-modern laboratory building, and the in place to cultivate them. Isn‘t it time to put the build- Die Abteilungen Chemie, Biotechnologie, Verfahrens- The departments of chemistry, biotechnology, process administrative office of ILT.NRW has also transferred into ing blocks together to create a research centre that is technik, Lebensmittelrohstoffkunde und Mikrobiologie engineering, food materials science and microbiology new premises complete with an own project lab section. streamlined, independent and flexible and that has the sind in einen hochmodernen Laborneubau umgezogen. have moved in a new, ultramodern laboratory building. The ILT.NRW has taken this opportunity to subject the way critical mass to tackle broader issues and better adapt to Im Hauptgebäude der Hochschule wurde ein eigener In the main building of the university, a separate project it sees itself, its credo and its objectives to a detailed review the needs of business and industry? A »think tank« for Projektlaborbereich eingerichtet, in dem Auftrags- laboratory section has been set up to work on contract and has started into the future with an ambitious programme. food technology and science-to-business centre? We are forschungsvorhaben bearbeitet werden. research projects. indeed thinking and planning in this direction, under the All members of the institute are experts in their fields working title »Food Park Lemgo«, to be situated on the with many years of project and industry experience, campus of the Ostwestfalen-Lippe University of Applied individuals who share the common objective of improv- Sciences. ▪ 10 Forschungsplattformen Fields of Research Intelligente Lebensmittel Intelligent Food 11 Intelligente Lebensmittel Intelligent Food Prof. Dr. Jan Schneider V on der Ernährungsfunktionalität über Technofunktio- Fertigung gearbeitet. Die Fermentationsgetränke Wasserkefir nalität bis zu »Food 4.0« sind Lebensmittel als intelli- einerseits oder fermentierte Stutenmilch (Kymus) anderer- gente Antwort auf die großen aktuellen gesellschaftlichen seits sind Beispiele dafür. Diese Aufgaben haben die Forsche- Fragen Gegenstand vieler Produktentwicklungs- und For- rinnen und Forscher des ILT.NRW in vielerlei Hinsicht zu schungsprojekte am ILT.NRW. Chancen, hier einen Beitrag neuen Projektideen angeregt. zu leisten, sind in Anbetracht einer alternden Gesellschaft, Fehl- und Überernährung oder der Versorgung einer mobilen Smart Food kann aber noch mehr: Ein Instant-Sportgeträn- Gesellschaft mit schwindender Auswahl- und Zubereitungs- kepulver, das jeder Kunde im Internet an seine individuellen kenntnis, zahlreich gegeben. Die Versorgung von älteren physiologischen Bedürfnisse und seine sportlichen Ambitionen Menschen mit Produkten, die keine Kau- oder Schluckschwierigkeiten machen, die aber auch sensorisch den Bedürfnissen der Generation entsprechen und zugleich ernährungsphysiolo- anpassen kann, ist Food 4.0 auf oberstem Niveau und realisiert höchstmögliche Verbrauchernähe. Damit die funktionelle Formulierung und die sensorischen Eigenschaften immer zusam- gische Lücken schließen, ist nur ein Beispiel. Genau das hat sich menpassen, hat das ILT.NRW mit Hilfe von Experimenten an den das EU-Projekt »FOFIND« zum Ziel erklärt. Aus Milchcasein her- hierfür nötigen mathematischen Gleichungssystemen mitgearbeitet. gestellte funktionelle Peptide, die in safthaltige Getränke integriert werden, sollen die Bioverfügbarkeit von Eisen und Calcium maßgeblich verbessern und blutdrucksenkend wirken. Dabei muss es nicht nur gelingen, die Bindung von beispielsweise Eisen und Peptid in der Getränkematrix unter Beachtung der Löslichkeit herbeizuführen, sondern es muss auch die Stabilität der Peptide bei allen Verarbeitungsschritten, einschließlich der Haltbarmachung gewährleistet sein. Andere Beispiele aus der Arbeit des ILT.NRW zeigen, wie ernährungsphysiologische Funktionalität und Technofunktionalität zusammenspielen: Eine scheinbar leichte Aufgabe für die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des ILT.NRW war es, einen zuckerfreien Instantarzneitee zu formulieren. Doch Produktentwicklung am ILT.NRW betrifft aber nicht nur die Gewinnung von technisch und physiologisch wertvollen Zutaten sowie die Rezepturund Prozesserarbeitung für fertige Lebensmittel. Wenn aus dem Fruchtfleisch der Kaffeebohne ein natürlicher Farbstoff extrahiert wird, aus Milchproteinen funktionelle Peptide fraktioniert und charakterisiert werden oder in Fermentationsprozessen Extrazelluläre Polysaccharide (EPS) auf technische Funktionalität untersucht werden, dann geht es um die Entwicklung »smarter Zutaten«. Hier – bei der Suche nach Quellen neuer Wertstoffe und Zutaten – überschneiden sich die Arbeitsplattformen Smart Food und Sidestreams Upcycling. wenn der Zucker fehlt, ist das Sachet fast leer und der Kunde enttäuscht. So musste ein geeigneter Füllstoff gefunden werden, der alle Anforderung, auch die an Sensorik, Nährwert und Green-Labeling erfüllt. Die Forschung an intelligenten Lebensmitteln und der Bereich der Produktentwicklung führt alle ILT- Bereiche zusammen. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei auf Stabilitätsuntersuchungen und Challenge-Tests gelegt, die für die Einführung in den Markt von großer Wichtigkeit Neben größeren, überwiegend öffentlich geförderten Forschungsvorhaben werden am ILT.NRW auch in zahlreichen kleineren Projekten Produktentwicklungen im Auftrag von Kunden durchgeführt, die sich mit funktionellen Lebensmitteln und Getränken befassen. Ob Einschlafhilfe, sind. Forcier- und Stressmethoden, wie Beleuchtung, Wärme, Bewegung, Sauerstoffzufuhr und sensible analytische Methoden erlauben es, für verschiedene Lebensmittel Vorhersagen zur Stabilität der Inhaltstoffe oder des gesamten Lebensmittelsystems zu machen. Anti-Hangover-Produkt, getreidebasierter Energydrink oder das inzwischen erfolgreich etablierte Papatürk-Getränk gegen Mundgeruch, das ILT.NRW ist eine bekannte Anlaufstelle für etablierte Mit seinen Aktivitäten im Bereich Produktentwicklung und Forschung an funktionellen Lebensmit- sowie für Start-up Unternehmen. Dabei ist nicht immer nur das Neue die besonders intelligen- teln versteht sich das ILT.NRW als Partner und Schrittmacher für Smart Food – für die Lebensmit- te Lösung. Am ILT.NRW wird auch an der Übertragung traditioneller Produkte in die industrielle telindustrie im Sinne der Verbraucherinnen und Verbraucher. ▪ 12 Forschungsplattformen Fields of Research Smart FOOD SMART FOOD Prof. Dr. Jan Schneider »Wer Bierbrauen kann, der kann auch alles andere!« Das sagte man mir als Student. Jetzt habe ich Gelegen heit, das zu beweisen. Ob fermentierte Pferdemilch, Getränke und Lebensmittel oder Bioenergie bzw. -raffinerie – die fachlichen Disziplinen rücken in unseren Projekten zusammen. Die Forschung und Wissenschaft darf dabei kein Selbstzweck sein, sondern sollte immer höheren Zielen dienen. Nicht zuletzt den Menschen. Lebensmittel sind als intelligente Antwort auf die großen aktuellen gesellschaftlichen Fragen Gegenstand vieler Produkt entwicklungs- und Forschungsprojekte am ILT.NRW. F Food is the subject of many product development and research projects at the ILT.NRW as an intelligent response to major current social issues. show how nutritional functionality rom nutritional functionality and tech- and techno-functionality come together: what at first seemed an easy task for no-functionality to »Food 4.0«, the ILT.NRW staff involved the formulation of food is the subject of many research projects at the ILT.NRW as an intelligent response to major current social issues. a sugar-free instant medicinal tea. However, when the sugar is missing, the sachet is practically empty. But product development at the ILT.NRW not only involves the extraction of technically and physiologically valuable ingredients and the formulation and process development for finished food products. When a natural colourant is extracted from the pulp of the coffee bean, when functional peptides are fractionated from milk proteins There are manifold opportunities to make Therefore, a suitable bulk material had to be found that and characterised, or when extracellular polysaccharides a contribution in these areas in view of an also satisfies all the requirements, including the demands (EPS) are examined in fermentation processes for techni- ageing population, the problems of malnutri- of sensory, organoleptic evaluation, nutritional value and cal functionality, it‘s all about the development of »smart Green Labelling. ingredients«. Here – in the search for sources of new tion, poor diet and overeating, or the need to valuable materials and ingredients – the work platforms feed a mobile society that has a dwindling knowledge of food selection options and menu preparation. Just one example is the provision of the elderly with products that cause no chewing or swallowing difficulties yet meet their sensory needs and also close nutritional gaps in their diet. That is precise- In addition to larger-scale, mainly publicly-funded Smart Food and Side-Stream Upcycling overlap. research projects, client-commissioned product developments relating to functional food and beverages are also Research into intelligent food products bring the carried out at the ILT.NRW in numerous smaller projects. different departments at the ILT.NRW together. Whether these involve a sleep aid, an anti-hangover prod- Particular attention is given to stability analyses uct, a grain-based energy drink or the meanwhile highly and challenge tests, which are of great impor- successful Papa Türk drink against bad breath, the ILT. tance for market launch. Force and stress NRW is a familiar point of contact for established compa- methods such as lighting, heat, move- project »FOFIND«. Functional nies and start-ups alike. Incidentally, it‘s not always the ment, oxygen supply and sensitive ana- peptides from milk inte- new and the novel that is the most intelligent solution. lytical methods allow predictions to The ILT.NRW also works on transferring traditional pro be made about the stability of the drinks are designed ducts into the industrial production. The fermentation ingredients or of the entire food to significantly drinks water kefir and kumis (fermented mare‘s milk) system for various different are two examples. These particular tasks have inspired foods. ly the declared goal of the EU grated into juice-based enhance the bioavailability of iron and researchers at the ILT.NRW to new project ideas in many different ways. With its activities in the field of product devel- calcium and reduce Smart Food can do even more: an instant sports drink pow- opment and function- blood der that customers can adapt to their individual physiological al food research, the pressure. needs and sporting ambitions on the Internet is Food 4.0 ILT.NRW sees itself as Other on the highest level and achieves a maximum closeness to a partner and pace- examples the consumer. To make sure that the functional formu- setter for Smart Food from the lation and the sensory properties always fit together, the – for the food industry work of the ILT.NRW has collaborated on the necessary mathematical in the interest of the ILT.NRW equation systems with the help of experiments. consumers. ▪ 13 14 15 Forschungsplattformen Fields of Research Wertstoffe aus Reststoffen Hendrik van Bracht, M.Sc. Byproduct Upcycling D Das ILT.NRW setzt auf ganzheitli che Verwertungskonzepte zum sidestream upcycling. For sidestream upcycling the ILT.NRW trusts in integrated utilization concepts. ie Erdölindustrie macht es uns vor: Im Laufe von raffineriekonzepte setzen in der Regel auf Umwandlung der zunehmenden Nachfrage nach ökologisch gewonne- Verfahren können Stoffgemische, wie beispielsweise 150 Jahren sind hochkomplexe Umwandlungs- und der Biomasse in Plattformchemikalien wie zum Beispiel nen Produkten in Einklang steht. Problematisch dafür ist aus Abfallproteinen gewonnene Proteinhydrolysate, Milchsäure oder Ethanol. nicht die Frage nach der Gewinnbarkeit der Einzelsubs- fraktioniert werden, woraus funktionelle Fraktionen tanzen, sondern vielmehr nach einem wirtschaftlichen für den Kosmetik-, Lebensmittel- und Futtermittelbereich hervorgehen. Fraktionierungsketten entstanden, die praktisch zu einer rückstandsfreien Wertschöpfung aus allen Bestandteilen des Rohöls führen. Anders im Agrar- und Lebensmittelbe- In der Wertschöpfungskette vieler Produkte bleibt meist und effizienten Prozessschritt, um die oft in geringen reich: Die Fleisch- und Fischindustrie produziert zwischen unbeachtet, dass technische Verfahren in unterschied- Konzentrationen vorliegenden Wertstoffe gezielt anrei- 30 und 60 % Nebenprodukte, in der Pflanzenverwertung lichen Entwicklungsstufen existieren, die eine direkte chern oder abtrennen zu können. zur Öl-, Stärke-, oder Fasergewinnung fällt zum Teil noch Gewinnung von erheblich wertvolleren Inhaltsstoffen erheblich mehr Biomasse als Rückstand an. In diesen Mil- und Biochemikalien aus Nebenströmen ermöglichen. Die Das ILT.NRW beschäftigt sich im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben, die den Ansatz verfolgen, bislang liarden Tonnen steckt ein fast unerschöpfliches Potential hierbei wiederum anfallenden sekundären Nebenströ- Forschungsprojekte mit der Entwicklung prozesstaug- ungenutzte Nebenströme zu identifizieren (zum Beispiel an Einzelchemikalien, Nährstoffen und Wertstoffen. Die me können meist der gewohnten Verwertung zugeführt licher Technologien, die eine Gewinnung und Aufreini- Eberfleisch durch gezielte Vor- oder Nachbearbeitung ge- meisten der Reststoffe werden jedoch kaum aufgearbei- werden. Auf diese Weise kann aus der differenzierten gung einer oder mehrerer Substanzen aus komplexen nusstauglich zu machen) und geeignente Verwertungs- tet und im besten Fall als Futtermittel, sonst als Dünger, stofflichen Verwertung der Nebenströme ein weiteres Gemischen erlauben. Eine Schlüsseltechnologie stellt strategien zu entwickeln (zum Beispiel von Kaffeefrucht- Biogassubstrat oder Brennstoff verwendet. Moderne Bio- »sauberes« Marktsegment erschlossen werden, das mit hierbei die Prozesschromatographie dar. Mit diesem Rückständen) oder Nebenströme wie Eberfleisch Neben der stofflichen Verwertung von Nebenfraktionen gibt es im Kontext Sidestream Upcycling weitere ▶ 16 Forschungsplattformen Fields of Research Wertstoffe aus Reststoffen Byproduct Upcycling 17 Hendrik van Bracht , M. Sc. Seit fast 5 Jahren arbeite ich im ILT.NRW an der Nutzbarmachung industrieller Abwässer und Nebenströme. Jedes Mal mit beeindruckendem Ergebnis: Aus einer schlichten Idee entwickelt sich ein Beitrag zur effizienteren und ökologischeren Nutzung von Rohstoffen. Der Perspektivenwechsel in der Zauberei, der Modellfliegerei und beim Motorradfahren inspirieren meine beruflichen Herausforderungen. durch gezielte Vor- oder Nachbearbeitung Genuss taug- ner. In this way, a further »clean« market segment can lich zu machen. be developed from the differentiated material recycling of the side streams that is consistent with the increasing Welche Verwertungsstrategie aus wirtschaftlicher und demand for ecologically obtained products. The problem ökologischer Sicht für einen Nebenstrom sinnvoll ist, here is not the recoverability of individual substances, muss individuell geprüft werden. Im ILT.NRW werden but rather the availability of an economical and efficient hierfür in Zusammenarbeit der unterschiedlichen For- process step that enables the valuable material, which schungsschwerpunkte und Disziplinen ganzheitliche often exists in low concentrations, to be systematically Verwertungskonzepte entwickelt. ▪ accumulated or separated. Within the framework of several research projects, the Chromatographie im Pro- zessmaßstab ist ein Schlüssel zum Biorecycling. Chromatography in process scale is one technological key for biorecycling. T ILT.NRW is concerned with the development of process- he oil industry shows us the way: during the course compatible technologies that allow the extraction and of 150 years, highly complex conversion and frac- purification of one or more substances from complex tionation chains have arisen that practically lead to a mixtures. A key technology here is process chromatogra- residue-free creation of value from all the components of phy. This procedure enables mixtures of substances such the crude oil. Unlike the case in the agricultural and food as protein hydrolysates obtained from waste proteins to sector: the meat and fish industry produces between 30 % be fractionated, which produces functional fractions for and 60 % by-products, and in the utilisation of plants for the cosmetic, food and animal feed sector. oil, starch or fibre production, considerably more biomass than residue is still created in part. These billions of tons In addition to the material recycling of side fractions, contain an almost inexhaustible potential of individual there are further research projects in the context of side- chemicals, nutrients and reusable material. However, most stream upcycling that adopt the approach of identifying of the residues are hardly processed at all: at best they are hitherto unutilised side streams and developing appro- used as animal feed, otherwise as fertiliser, biogas subst- priate processing strategies (e.g. coffee fruit residues) or rate or fuel. Modern bio-refinery concepts usually focus on of making side streams such as boar meat fit for human converting the biomass into platform chemicals such as consumption through specific pre- or post-processing lactic acid or ethanol. stages. In the value chain of many products, it is mostly ignored Which recycling strategy makes economic and ecological that technical processes exist in different stages of de- sense for a particular side stream has to be examined in velopment that allow a direct extraction of significantly each individual case. To this end, holistic recycling con- more valuable ingredients and biochemicals from side cepts are being developed for this purpose at the ILT.NRW streams. The secondary side streams that in turn occur in collaboration between the various research priorities in such cases can usually be recycled in the usual man- and disciplines. ▪ 18 MENSCHEN UND TECHNIK INDIVIDUALS AND TECHNOLOGy LABORIMPRESSIONEN LABORATORy IMPRESSIONS 19 Menschen und Technik Individuals and technology TEAMFOTO ILT.NRW Die Arbeitsphilosophie des ILT.NRW verfolgt das Ziel, The ILT.NRW’s work philosophy aims die Entscheidungsprozesse transparent zu gestalten, to create decision making processes, Entscheidungen harmonisch zu finden, was engagierte Diskussionen nicht ausschließt. which are transparent and found in a harmonic way, committed discussions included. GROUP PICTURE ILT.NRW 21 24 Personen Individuals Catiam nimoluptiori unt eumquae rsperum vidit que eici dolupide as di qui cum everciis dis volorpore culpa apis eos ea del ius, cum quate labora voloribus. Cia se poratur autatia et fuga. Nequodit quatemp orrovitatem re, poribusis apitatendi beribus nesed quaeptiatem rero doluptatet ad est ad quam. Ute Hermenau Carolin Mengedoht Jürgen Zapp Ulrich Müller Matthias Upmann Saskia Schulte Christian Schulze Linda Oppermann Patrick Wilhelm Raoul Schöneis Marco Steffens Hendrik van Bracht Sören Rossmann Knut Schwarzer Anja Röser Marc Hoffarth Timo Broeker Roland Pliske Jan Münstermann Achim Kothe Thomas Nolte Kirsten Wittkötter Margret Cegelski Hans-Jürgen Danneel Jörg Tachil Jan Schneider 26 FORSCHUNGSPLATTFORMEN FIELDS OF RESEARCH NACHHALTIGE TECHNOLOGIE SUSTAINABLE TECHNOLOGy PRoF. DR. ULRIcH MüLLeR Nachhaltige Technologie Prof. Dr. Ulrich Müller Sustainable Technology n achhaltigkeit ist heutzutage in Rohwaren oder Zwischenprodukten aller Munde und bedeutet für aus dem Prozessablauf, eine enorme Verfahrensingenieure und prozess- Vergeudung materieller Ressourcen, technisch orientierte Technologin- die ebenfalls recht leicht vermeid- nen und Technologen, dass die Ver- bar ist. Als Laborleiter und Hochschullehrer in der Verfahrenstechnik ist mir die Verknüpfung von Lehre und Forschung besonders wichtig. Dabei konzentriere ich mich auf die Entwicklung produktschonender und nachhaltiger Verfahrensschritte. Ebenso wichtig sind mir die gemeinsame Zeit mit meiner Familie, meine ehrenamtliche Tätigkeit im Amateurbereich des TBV Lemgo, der eigene Sport und die Zeit, historische Fachliteratur zu lesen. fahren zum Ziel haben, materielle und energetische Ressourcen maxi- Eine besondere Nachhaltigkeit ist mal zu sparen. Aufgrund bedeuten- auch durch Verbesserung von Rei- der kleiner und großer Fortschritte nigungsprozessen zu erwarten. bei der Gestaltung von Apparaten Auch auf diesem Feld forschen und und Anlagen können aktuell in die- entwickeln die Wissenschaftlerin- ser Hinsicht bereits enorme Einspa- nen und Wissenschaftler des ILT.NRW rungen erzielt werden. vermehrt. Das ILT.NRW ist auf dem Gebiet der Insbesondere Kurzzeitprozesse »Sustainable Processes« mit zahlrei- haben das Potenzial, die Nachhal- chen Projekten aktiv. Beispielsweise tigkeit zu steigern. Ebenfalls die können unnötige Reibungsverluste Reduzierung der Reibungsvorgän- bei einzelnen Verfahrensschritten ge. Niedrigere Temperaturen und reduziert werden, was zu weniger kürzere Prozesszeiten bedingen unerwünschter Erwärmung im darüber hinaus durch weniger Prozess führt. Bei der Verbesserung Abbauvorgänge eine bessere Pro- der Homogenisierverfahren zur duktqualität, zum Beispiel durch Herstellung stabiler Emulsionen weniger Reaktionen zum Abbau von sollte darauf geachtet werden, dass Vitaminen und anderen Wertstof- die eingesetzte elektrische Energie fen. Kürzere Prozesszeiten sind möglichst weitgehend in Oberflä- auch vorteilhaft, weil sich kleinere chenenergie, also in die wirkliche Apparate mit geringeren Investiti- Zerkleinerung von Öltropfen oder onskosten ergeben können. Gemäß dergleichen umgesetzt wird. Darü- Kostendegression mit Anlagengröße ber hinaus geraten bei vielen Fer- ist ein größer dimensionierter Ap- tigungsschritten große Anteile von parat etwas teurer als ein kleinerer. Mehr nachhaltigkeit bei der Herstellung verlangt neue Prozesse und Denkvorgänge. ▶ sustainability in production needs completely new process design and pattern of thought. 27 28 Forschungsplattformen Fields of Research Nachhaltige Technologie Sustainable Technology 29 Reibungs verluste, Prozess zeiten und Temperaturen bieten enorme Optimierungspotentiale. Friction, temperature und processing times are the most critical parameters for energy saving. Wenn althergebrachte Prozesse und minor and major advances made in should be taken that the electrical es. The ILT.NRW scientists are also substances. Shorter process times Denkvorgänge verlassen werden, the design of plant and equipment, energy deployed is converted into conducting research and develop- are also advantageous since they werden Fortschritte hin zu mehr enormous savings can now already surface energy to the maximum ment work in this specific field to can require smaller-sized apparatus Nachhaltigkeit bei den Herstell be achieved in this regard. extent possible, i.e. in the actual an increasing extent. with lower investment costs. Despite prozessen erreicht. ▪ breaking up of oil drops or the like. the possible economies of scale and The ILT.NRW is active in the field Moreover, large amounts of raw Short-term processes, in particular, cost degression proportional to plant of »Sustainable Processes« with materials or intermediates end up have the potential to enhance sus- size, a larger-sized piece of appara- numerous projects. Unnecessary out of the process flow in many pro- tainability performance. They can tus is usually more expensive than a ustainability is a term that frictional losses in individual duction steps – an enormous waste also reduce friction processes. Lower smaller one. everyone is talking about now- S process steps can be reduced, for of material resources that is also temperatures and shorter process adays. For process engineers and example, which results in less quite easy to avoid. times also result in better product When established processes and process technologists it means that unwanted temperature increase quality through the existence of few- traditional mindsets are abandoned, processes should aim to maximise during the process. When improving A special kind of sustainability er degradation processes, for exam- progress towards greater sustainabil- the saving of material and energy the homogenisation process for the can also be expected through the ple through fewer reactions to break ity in manufacturing processes can resources. Thanks to the significant production of stable emulsions, care improvement of cleaning process- down vitamins and other valuable indeed be achieved. ▪ 30 Forschungsplattformen Fields of Research Bioenergie und Lebensmittel Bioenergy and food Bioenergie und Lebensmittel Timo Broeker, M.Sc. and food Bioenergy W as hat Bioenergie eigentlich mit Lebensmitteln zu Schnittmengen mit dem »Upcycling«, die Entwicklungs- tun? Lebensmittelproduktion bedeutet in erster fragen sind im Bereich der Bioenergie allerdings konkreter Linie, dass landwirtschaftliche Rohwaren zu höherwer- formuliert. Oft geht es um die Konzeptentwicklung in tigen Produkten verarbeitet werden. Damit verfügt die existierenden Betrieben und an Anlagen, beispielsweise Lebensmitteltechnologie über viele wesentliche Kompe- durch Weiterentwicklung bestehender Komponenten oder tenzen, die auch bei der Erzeugung von Bioenergieträ- Implementierung innovativer Technologien. gern benötigt werden. Zudem produziert die Lebensmittelindustrie Rest- und Nebenstoffströme von Biomasse in Beispiel hierfür ist die Erweiterung einer mittelständi- großen Mengen. Die Nutzung dieser Stoffströme gewinnt schen Brennerei zu einer Lignocellulose-Bioraffinerie, bei kontinuierlich an Bedeutung. Ebenso die alternative der mit Partnern in der Hochschule die hydrothermale Energieerzeugung. Aktivierung in einem Pilotreaktor erforscht wird. Viele Reststoffe sind stark wasserhaltig. Unter anderen Bedin- Seit die Futtermittelproduktion aus Abfällen großer gungen kann daraus mittels hydrothermaler Carbonisie- Bäckereiketten nicht mehr möglich ist, sobald tierische rung hochwertige Biokohle hergestellt werden. Eiweiße enthalten sind, werden große Mengen an Lebensmittelresten mehr oder weniger ungenutzt verbrannt. Das Ein weiteres Beispiel ist die Machbarkeitsstudie für eine ILT.NRW hat in einem Demonstrationsversuch aus einem Brauerei, die ein eigenes Windrad betreibt. In einem Container Altbrot 2453 l Bioethanol hergestellt – genug für Projekt erforscht das ILT.NRW die Herstellung von Erdgas die jährliche Durchschnittsfahrleistung zweier Kleinwa- aus der Gärungskohlensäure unter Zugabe von Was- gen. Die Schlempe wurde als hochwertiges Substrat in serstoff, der mittels regenerativem Überschussstrom einer Biogasanlage zu Ökostrom verarbeitet. produziert wird. An dieser Stelle zeigt sich die Notwendigkeit, die Rohstof- Inzwischen steht die Verwertung lignocellulosehaltiger fe zunehmend effizient zu nutzen. Verwertungskaskaden Stoffe wie Stroh im Fokus der Forschung. Deren Auf- müssen den technologischen Anforderungen verschieden- schluss stellt einen besonders schwierigen technischen artiger Biomassen genügen und gleichzeitig die höchste »Schlüssel« für Bio-Energieträger der 2. Generation dar. Wertschöpfung erzielen. Hier ergeben sich deutliche Mit innovativen technischen Ansätzen suchen die ▶ Ob bei Themen wie Energieeffizienz, Nebenstoffströme und Reststoff entsorgung – Unternehmen der Lebensmittelindustrie sehen sich zunehmend mit interdisziplinären Aufgaben dieser Bereiche konfrontiert. Companies from the food industry sector are being increasingly confronted with interdisciplinary tasks in areas such as energy efficiency, side streams and waste disposal. 31 32 Forschungsplattformen Fields of Research Bioenergie und Lebensmittel Bioenergy and food 33 Timo Broeker, M. Sc. Seit sechs Jahren bin ich Mitarbeiter in der Forschung und kümmere mich um Themen der Bioenergie und Bioraffinerie. Dazu wird auch mal ein ganzer Container Altbrot entpackt und vergoren oder vergammelter Treber zentner weise in einen Hydrolysereaktor geschaufelt. Wenn die Kinder oder die Renovierungsarbeiten es zulassen, gehe ich gern Segeln. Forscherinnen und Forscher des ILT.NRW mit Partnern of food residues are incinerated more or less unused. In a the ILT.NRW is conducting research into the production searching for efficient solutions for this process together nach effizienten Lösungen für diesen Prozess. demonstration test, the ILT.NRW has produced 2,453 litres of natural gas from the fermentation carbon dioxide with with partners. of bioethanol from a container of staled bread – enough the addition of hydrogen produced by surplus renewable- Ob bei Themen wie Energieeffizienz, Nebenstoffströme for the average annual mileage of two small cars. The based power. und Reststoffentsorgung – Unternehmen der Lebensmit- slurry was processed as a high-quality substrate to green telindustrie sehen sich zunehmend mit interdisziplinären electricity in a biogas plant. Companies from the food industry sector are being increasingly confronted with interdisciplinary tasks in areas such as Currently, the utilisation of lignocellulosic materials energy efficiency, side streams and waste disposal. Many dif- such as straw is the focus of research. Their solubi- ferent tasks arise for the ILT.NRW and its partners. As a result, Projekten ergeben sich zahlreiche Aufgaben für das ILT.NRW This shows the need to utilise the raw materials to an lisation is a particularly difficult technical »key« for the institute also makes a contribution to the major challeng- und seine Partner. So leistet das Institut darüber hinaus increasingly efficient degree. Recycling cascades must bio-fuels of the 2nd generation. By applying innovative es of modern society such as efficiency, safe food production einen Beitrag zu den großen gesellschaftlichen Heraus- meet the technological requirements of different types of technical approaches, the researchers at ILT.NRW are and the complex issues relating to the energy transition. ▪ forderungen wie Effizienz, sichere Lebensmittelproduk- biomasses and simultaneously achieve the highest value tion und den komplexen Fragestellungen der Energie- added. There are clear intersections here with »upcycling«, wende. ▪ but the development issues are formulated in more con- Aufgaben dieser Bereiche konfrontiert. In gemeinsamen crete terms in the field of bioenergy. It is often a matter of concept development in existing business operations and W for specific facilities, for example through the further de- hat does bioenergy actually have to do with food? velopment of existing components or the implementation Food production primarily means that agricultural of innovative technologies. raw materials are processed into higher-value products. The field of expertise food technology therefore has many essen- One example is the expansion of a medium-sized dis- tial competences that are also needed in the production of tillery into a lignocellulose biorefinery, for which the hy- bioenergy sources. In addition, the food industry produces drothermal activation is being examined in a pilot reactor residual and by-product streams of biomass in large quanti- together with partners in the university. Many residual ties. The use of these material flows is becoming increasing- materials are rich in water content. Under other condi- ly important, as is the generation of alternative energy. tions, bio-coal of high quality can be produced from these materials by means of hydrothermal carbonisation. Since the production of animal feed from the waste products of large bakery chains is no longer possible as soon A further example is the feasibility study for a brewery as such products contain animal proteins, large amounts that operates its own wind turbine. In one specific project, 34 Bioenergie aus Lebensmitteln Bioenergy from food Aussichtspunkte Viewpoints 35 Prof. Dr. Jürgen Zapp Bereits seit 25 Jahren widme ich mich meiner Leidenschaft – dem Kaffee. Mein Schwerpunkt sind Forschungen zu den Inhaltsstoffen des koffeinhaltigen Heißgetränks. Seit 2001 begeisterte ich auch Studierende des Lehrgebiets Lebensmittelchemie und Analytik dafür. Die Hektik des Alltags schüttele ich beim Klettern ab. Hier entspanne ich mich. Im Freien lausche ich den Vogelstimmen mit ihren vielfältigen Dialekten. Lebensmittel 4.0 Prof. Dr. Jürgen Zapp Food meets IT »I ntelligente Technische Syste- Prozessüberwachung müssen eine me«, »Industrie 4.0« oder Vielzahl chemischer, (mikro-) biolo- »I ntelligent Technical Systems«, final evaluation in each phase of »Industry 4.0« or »Digital processing and propose adjust- »Digitale Transformationen« – die gischer, visueller und sensorischer heute unter diesen Begriffen lau- Einzelmerkmale in jeder Verarbei- developments in industry and society fenden Entwicklungen in Wirtschaft tungsphase zu einer Gesamtbewer- subsumed under these terms are of The ILT.NRW and the und Gesellschaft sind von großer tung zusammenführen und daraus great relevance for the food industry. surrounding region Relevanz für die Lebensmittelbran- Entscheidungen für Handlungsan- They will have repercussions for the have the che. Sie werden Auswirkungen auf passungen ableiten. Hier ergibt sich entire food lifecycle from production den gesamten Lebenszyklus der ein weites Feld, digitalisierte Daten to consumption. To an increasing ex- Lebensmittel von der Produktion komplex miteinander kommunizie- tent, the recycling of packaging and bis zum Verzehr nach sich ziehen. ren zu lassen. food residues has to be incorporated Immer mehr muss in diese Verwer- Transformations« – the ongoing in this processing chain as well. tungskette auch noch das Recycling Im Umfeld des ILT.NRW bestehen der Verpackung- und Lebensmittel- hervorragende Voraussetzungen Specific challenges for smart tech- rückstände einbezogen werden. und Kompetenzen in Wirtschaft nologies particularly arise in the und Wissenschaft, um die vierte food industry due to the complex Spezifische Herausforderungen für industrielle Revolution technolo- composition and inconsistent intelligente Technologien erge- gisch für den Bereich Lebensmittel nature of the starting materials. ben sich ganz besonders aus der mitzugestalten. Exzellente Wirt- Plants, fruits, animals and their de- komplexen Zusammensetzung und schaftsunternehmen, wissenschaft- rived products show even dynamic uneinheitlichen Beschaffenheit der liche Einrichtungen und Netzwerke changes during storage, processing Ausgangsmaterialien und ihren haben sich dem Anwendungsfeld and maturing through to chemical dynamischen Veränderungen bei »Lebensmittel 4.0« verschrieben or microbial spoilage. Sorting and Lagerung, Prozessierung und Rei- und erarbeiten zukunftsgerechte assessment, peeling or cutting fung, bis hin zum chemischen oder Implementierungen von Intelligen- operations require individual and mikrobiellen Verderb. Sortierung ten technischen Systemen von der complex (often intuitive) scanning und Beurteilung, Schäl- oder Zerle- Lebensmittelproduktion bis zum patterns that many machines geprozesse verlangen individuelle Verbrauch. Über ein Kompetenz- are unable to achieve. Quality und komplexe (oft intuitive) Erfas- netzwerk werden Wirtschaft und controls and process monitoring sungsmuster, wie sie in vielen Fällen Wissenschaft Modellprojekte und must collate a variety of individ- von Maschinen noch nicht geleistet Dienstleistungen entwickeln und ual chemical, (micro-)biological, werden. Qualitätskontrollen und umsetzen. ▪ visual and sensory features into a ments accordingly. competence in industry and science to play a major part in shaping this transformation in terms of technology and for the Industrie 4.0 food sector. Excellent ist im Begriff, business enterprisdie produzierende Wirt es, scientific schaft revolutionär zu verändern. Auch die Lebensmittelindustrie. Industry 4.0 is on the edge of changing the whole world of technical production and will not skip the food industry. institutions and networks have committed themselves to developing applications in the field of »Food 4.0« and are busy elaborating future-oriented implementations of intelligent technical systems in the spheres of food production to consumption. ▪ 36 Zukunft und Ethik Future and Ethics Ethische Leitgedanken Ethical principles 37 Prof. Dr. Jan Schneider und Prof. Dr. Matthias Upmann Ethische Leitgedanken Ich arbeite im Labor für Fleischtechnologie. Dort dreht sich thematisch alles rund um das Thema Fleisch: Fleischgewinnung und -bearbeitung, Lebensmittelhistologie, -hygiene, -mikrobiologie und Quali tätsmerkmale von Fleischprodukten. Die Forschung ist für mich sozusagen das Salz in der Suppe und genau deswegen liegen mir praxisorientierte wissenschaftliche Beiträge zur Fleischforschung sehr am Herzen. der Forschung am ILT.NRW Ethical principles for research at the ILT.NRW F ür Unternehmen sind Lebens- banisierung und Individualisierung Beiträge für intelligente Lösungen perienced a shift from the household production and consumption of food. contributions towards intelligent mittel zuvorderst Produkte als sowie der privaten und der berufli- der identifizierten Probleme zu fin- into the food industry itself. The In this context, the researchers at the solutions for the problems identified. Grundlage für ihren Geschäftsbe- chen Mobilität, hat sich die Lebens- den. Ressourcenschonung, nachhalti- concomitant loss of popular know- ILT.NRW are aware that the institute Resource conservation, sustainable trieb, für Konsumentinnen und mittelverarbeitung zunehmend aus ge Produktion und gesunde Ernäh- ledge about raw materials and their with its substrate-specific priorities production and healthy eating have Konsumenten aber sind sie noch viel den Haushalten in die Lebensmittel- rung haben dabei Vorrang vor der processing and nutritional quality beverages, meat, bakery and con- priority over any focus on increasing mehr: lebenswichtige Nahrung, Bei- industrie verlagert. Mit dem damit Fokussierung auf die Profitsteigerung. means that the food industry has an fectionery particularly represents profits. Well aware that successful träge zur Gesundheit und zum Wohl- einhergehenden Verlust an Kennt- Mit der Erkenntnis, dass erfolgreiche increasing responsibility for the nutri- technologies that lie in the field of companies have recognised and befinden. Das ILT.NRW verschreibt nissen über Rohstoffe sowie deren Unternehmen ihre gestiegene ethi- tion and health of the population. To- criticism demarcated between consu- acknowledged their greater ethical sich beiden Interessensgruppen. Verarbeitung und Ernährungsquali- sche Verantwortung erkannt haben, pics such as over- and under-supply, mer autonomy and regimentation. responsibility in such areas, the Produktsicherheit und Konsu- tät kommt der Lebensmitteindustrie versteht sich das ILT.NRW gerade inter- and intragenerational justice mentenschutz hat nicht mehr eine zunehmende Verantwor- deswegen als Partner der Industrie. ▪ and anthropogenic climate change in In its research activities, the ILT.NRW a globalised world concern both the sets itself the goal of finding positive nur etwas mit Kontami- tung für die Ernährung und Mit der Gesundheit der BevölkeErkenntnis, zu tun, sondern rung zu. Themen, wie dass erfolgreiche Unterauch mit dem Über- und Unternehmen ihre gestiegene Thema der versorgung, ethische Verantwortung erkannt haben, versteht sich das ILT.NRW geenerinter- und rade deswegen als Partner der Industrie. getiintranationen und HACCP F or food companies, food products are first and foremost the basis for their business operations, but for consumers they are a lot more: vital food, a contribution to their Well aware that successful companies generahave recognised and acknowledged und tionale their greater ethical responsibility in nährGerechtigkeit such areas, the ILT.NRW sees stofflichen und der anthroitself as a true partner Unter- und Überpogene Klimawanfor the industry. health and well-being. The ILT.NRW versorgung. Lebens- but also questions of the under- and schen mittelqualität betrifft nicht länger nur die im Produkt messbaren chemischen, del in einer globalisierten Welt betreffen die Herstellung und den Konsum von Lebensmitteln gleichermaßen. is committed to both these interest groups. Product safety and consumer protection no longer involves issues of contamination and HACCP, over-supply of energy and nutrients. Food quality no longer merely concerns the measurable chemical, physikalischen oder sensorischen Dabei ist den Forscherinnen und physical or sensory parameters in the Parameter, sondern auch die Frage, Forschern des ILT.NRW bewusst, product, but also the circumstances unter welchen Voraussetzungen dass gerade das Institut mit seinen and consequences of the production. und mit welchen Folgen das Produkt substratspezifischen Schwerpunk- This understanding of responsibility erzeugt wurde. Dieses Verständnis ten Getränke, Fleisch, Back- und in food production and research is a von Verantwortung in der Lebens- Süßwaren Technologien vertritt, die central theme of ILT.NRW. mittelproduktion und -forschung ist besonders häufig im Kritikfeld zwi- ein Leitgedanke des ILT.NRW. schen Verbraucherautonomie und Parallel to current social changes, Reglementierung stehen. such as demographic alterations, Entlang der aktuellen gesellschaft- urbanisation and individualisation lichen Veränderungen, wie dem Das ILT.NRW setzt sich zum Ziel, in or private and professional mobility, demographischen Wandel, der Ur- seinen Forschungsarbeiten positive food processing has increasingly ex- ILT.NRW sees itself as a true partner for the industry. ▪ 38 Zukunft und Ethik Future and Ethics Smart Food in einer alternden Gesellschaft Smart Food in an ageing society Smart Food Prof.‘in Dr. Ute Hermenau in einer alternden Gesellschaft Prof.‘in Dr. Ute Hermenau Meine Liebe zu Getreide, Mehl und Nährmittel entdeckte ich in der Osthafenmühle Berlin und studierte danach Lebensmitteltechnologie mit dem Fokus auf Getreidetechnologie. Nach 14 Jahren Industrieerfahrung gebe ich heute meine Begeisterung für Backwaren und kreativen Produktentwicklungsideen an meine Studierenden weiter. Dem Alltag entfliehe ich beim Spaziergang mit meinen Hunden in der Natur. Smart Food in an ageing society U nsere Gesellschaft altert – für viele trägt diese Aus- schriftkommunizierende Systeme (Je nach vorliegender sage einen negativen Beigeschmack. Für die Lebens- Einschränkung) zur Erkennung der Verzehrfähigkeit sowie mitteltechnologie birgt der Umstand jedoch Potentiale: automatisierte Prozesse für den Kauf und die Lagerung Der natürliche Prozess des Älterwerdens bringt spezielle von Lebensmitteln. Für Teens und Twens dagegen sind Bedürfnisse mit sich. Viele Menschen möchten 100 Jahre andere Informationen sinnvoller wie rezeptbegleitendes alt werden und dabei fit und gesund bleiben. »Individual Kochen oder Tagespläne je nach Energieumsatz. Faktoren, die Einfluss auf unsere Ernährung im Alter nehmen (Beispiele) Factors that influence our diet in old age (examples) Weniger Gefühl für Durst und Hunger, Appetitlosigkeit Less sense of hunger and thirst, loss of appetite Smart Food« kann dabei helfen. Durch eine gesundheitsbewusste Ernährung können Alterungsvorgänge hinaus- Die Zusammensetzung der Lebensmittel, ihre Verpackung, gezögert werden. Wer sich gut nährt, bleibt gesünder und die Lagerung und der Zugang zu »Individual Smart Food« leistungsfähiger. (Shopping über Internet oder Einzelhandel) ist also für Seniors) entsprechend unterschiedlich. Das ILT.NRW kann der Körperfunktionen, die einen direkten oder indirekten mit Ihnen und anderen Wissenschaftlern dazu Lösungen Einfluss auf die Ernährung nehmen, wie beispielsweise entwickeln. Wir können »Individual Smart Food« in den eine trägere Verdauungstätigkeit und die schlechtere Lebensmittelbereichen »Getränke«, »Backwaren«, »Fleisch- Resorbierbarkeit von Nährstoffen (siehe Grafik). Um Feh- waren« und »Convenience« produzieren. ▪ lernährung zu vermeiden, müssen Lebensmittel den je- Im Jahr 2013 waren 56 % der Gesamtbevölkerung über 40 Jahre. Unter Berücksichtigung der jeweiligen direkten Mühevolleres Kauen, dritte Zähne More difficult chewing, third set of teeth Schluckstörungen Swallowing disorders Trägere Verdauungstätigkeit O connotation for many people. But it has potential for the food technology segment: the natural process of und indirekten Einflussfaktoren ergeben sich vielfältige ageing entails special needs. Many people would like to Möglichkeiten für die Entwicklung altersgruppengerechter reach the age of 100, yet remain fit and healthy at the Lebensmittel, wie beispielsweise eine intensivere Ge- same time. »Individual Smart Food« can help in this schmacksausprägung für Seniors unter einer angepassten desire. The ageing processes can be delayed through a Nährstoffoptimierung. »Individual Smart Food« kann sich health-conscious diet. Those who eat well and judiciously jedoch nicht nur auf die Lebensmittelindustrie beschrän- stay healthier and more effective. Schlechtere Resorbierbarkeit der Nährstoffe Nachlassende Funktionen von Leber, Niere und Bauchspeicheldrüse Slower digestion Poorer absorbability of nutrients Decreasing liver, kidney and pancreas functionality ken. Hier müssen Mediziner, Ernährungswissenschaftler, Sozialwissenschaftler und Lebensmitteltechnologen zu- As one gets older, bodily functions that have a direct or sammenarbeiten. Ganz entscheidend ist auch die Schnitt- indirect influence on nutrition become restricted, for in- menge mit dem Zukunftsthema »Lebensmittel 4.0«. Ohne stance a more sluggish digestion or a poorer absorption of intelligente technische Systeme finden sich auch keine nutrients (see Table 1). To prevent malnourishment, food Lösungen für Silver Ager und Seniors im Bereich »Intelli- must comply with the relevant requirements of the age gent Packaging« und »Intelligent Kitchen«. Was in diesen group in question (kids, teens, twens, middle agers, silver Altersgruppen besonders wichtig ist, sind sprach- oder agers, seniors). ▶ Memory performance à Impact on preparation sequence and conditions (temperature, time) Visual function à Impact on readability of cooking instructions, composition, best-before-date for food; impairment of kitchen hygiene weiligen Anforderungen einer Altersgruppe (Kids, Teens, ur society is ageing – this assertion has a negative Gedächtnisleistung à Auswirkungen auf Zubereitungsreihenfolge und -bedingungen (Temperatur, Zeit) Sehfunktion à Auswirkung auf Lesbarkeit von Kochan leitungen, Zusammensetzung, MHD von Lebensmitteln; Beeinträchtigung der Küchenhygiene alle »Agers« (Kids, Teens, Twens, Middle Ager, Silver Ager, Mit zunehmendem Alter kommt es zu Einschränkungen Twens, Middle Ager, Silver Ager, Seniors) entsprechen. 39 Geruchssinn à herabgesetzte Warnung vor verdorbenen Essen Sense of smell à Reduced warning capability against rotten food Beweglichkeit à Auswirkung auf Einkauf von Lebensmitteln (Häufigkeit) und die Möglichkeiten von Speisenzubereitungen; Beeinträchtigung der Küchenhygiene Mobility à Impact on food shopping (frequency) and the capability of food preparation; impairment of kitchen hygiene Tastsinn, Kraft und Geschicklichkeit der Hände à Auswirkungen auf die selbstständige Zubereitung des Essens; Beeinträchtigung der Küchenhygiene Sense of touch, strength and manual dexterity à Impact on the autonomous preparation of meals; impairment of kitchen hygiene Schwächeres Immunsystem à Anfälligkeit gegenüber Lebensmittelinfektionskrankheiten Weaker immune system à Susceptibility to food-borne infections direkte Einflussfaktoren direct influencing factors Indirekte Einflussfaktoren Indirect influencing factors 40 Zukunft und Ethik Future and Ethics Smart Food in einer alternden Gesellschaft Smart Food in an ageing society Kooperationspartner CooperatiNG partners 41 Unsere Kooperationspartner Our cooperating partners aquagroup AG, Weiden Mitteldeutscher Rundfunk AöR, Leipzig August Strothlücke Fleischwarenfabrik Niko GmbH & Co. KG, Nettetal-Lobberich NT Ablufttechnik GmbH, Baunatal GmbH & Co. KG, Verl Bauern Gut GmbH, Bückeburg Nutriteq GmbH, Detmold In 2013, 56 % of the population was older than 40 years. and that can detect the fitness of food for consumption. becker‘s bester GmbH, Nörten-Hardenberg Oltmer Food Consulting GmbH, Edewecht Taking into account the direct and indirect factors, Also important are automated processes that handle the Bernd Kasprack, Schwarzenbek Papa Türk GmbH, Bremen Bio-Circle Surface Technology GmbH, Gütersloh Pfeifer & Langen GmbH & Co. KG, Lage Bioiberica S.A. (AG), Barcelona Plasmatreat Inc. (AG), Ancaster (Canada) Viele daily meal schedules in line with the indiMenschen vidual‘s energy metabolism. möchten 100 Jahre alt werden und dabei fit The composition of the food, its und gesund bleiben. »Individual Smart Food« kann dabei helfen. packaging, its storage and the BUND e.V., Berlin Privatbrauerei Strate Detmold GmbH & Co. KG, Detmold Bundesministerium für Bildung und Forschung, Berlin RAPS GmbH & Co. KG, Kulmbach Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Berlin real,– SB-Warenhaus GmbH, Düsseldorf BÜRGER GmbH & Co. KG, Ditzingen Red Arrow GmbH, Unterfoehring CHR Hansen AG, Holdorf ReFood GmbH, Hohenhameln Crespel & Deiters GmbH & Co.KG, Ibbenbüren Ritter Sport GmbH & Co. KG, Waldenbuch access to »Individual Smart Many people would like to reach Food« (shopping via Internet or the age of 100, yet remain fit and healthy at the same time. retail outlets) is therefore cor»Individual Smart Food« respondingly different according to can help in this the »Agers« involved (kids, teens, twens, desire. middle agers, silver agers, seniors). The ILT.NRW CVUA OWL AöR, Detmold Rubinmühle GmbH, Lahr-Hugsweier Deutsche Landwirtschafts Gesellschaft e.V., Frankfurt/M. SAM Spices and More GmbH, Stockstadt am Main Deutscher Brauerverband, Berlin SARIA Bio Industries GmbH, Selm Deutsches Milchkontor dmk GmbH, Zeven SchröterGmbH & Co. KG, Borgholzhausen Dr. August Oetker Nahrungsmittel KG, Bielefeld Schulte Fleisch- und Wurstwaren GmbH, Dissen a. T. W. Dr. Paul LohmannGmbH & Co. KG, Emmerthal Schwarz Cranz GmbH & Co. KG, Neu Wulmstorf Ehlert GmbH & Co. KG, Verl Sprehe GmbH & Co. KG, Lorup Eikel & Partner GbR, Detmold Staatlich Bad Meinberger Mineralbrunnen GmbH & Co. KG, Ernst Böcker GmbH & Co. KG, Minden/Westfalen there are many opportunities for the development of age-group-specific foods, such as a more intensive flavour expression for senior citizens with a nutrient-adapted optimisation. »Individual Smart Food«, however, cannot be limited to the food industry. Medical practitioners, nutritionists, social scientists and food technologists have to work together in this area. Also crucial is the intersection with the future-oriented topic »Food 4.0«. Without intelligent technical systems, no solutions can be found for silver agers and seniors in the »Intelligent Packaging« and »Intelligent Kitchen« fields. Particularly important for these age purchase and storage of food. For teenagers and young adults, however, other kinds of information are more useful, such as recipe-guided cooking or can work hand-in-hand with you and other scientists on the development of solutions. We can produce »Individual Smart Food« in the various food Horn-Bad Meinberg groups are systems that communicate by voice or writing domains »beverage«, »baked goods«, »meat« and »con- Europäische Union Stute Nahrungsmittelwerke GmbH & Co. KG, Paderborn (depending on the particular physiological restriction) venience food«. ▪ Food-Processing Iniriative e.V., Bielefeld Symrise GmbH & Co. KG, Holzminden Forschungskreis der Ernährungsindustrie (FEI) e.V., Bonn TATE & LYLE Food Systems GmbH, Lübeck Frosta Tiefkühlkost GmbH, Hamburg Tchibo GmbH, Hamburg Glass GmbH & Co. KG, Paderborn Thermo Fisher Scientific Germany BV & Co KG, Karlsruhe Herforder GmbH & Co. KG, Hiddenhausen Tiernahrung Deuerer GmbH, Bretten Homann Feinkost GmbH, Dissen a. T. W. Tönnies Lebensmittel GmbH & Co. KG, Rheda-Wiedenbrück Höveler Spezialfutterwerke GmbH & Co. KG, Dormagen TU Berlin, Berlin Jacoby GmbH, Auggen TU München, München KHS GmbH, Dortmund UNIFERM GmbH & Co. KG, Werne Könecke GmbH & Co. KG, Bremen Universität Hohenheim, Stuttgart Kuhlmann Lebensmittelverarbeitung GmbH, Dörentrup Universität Leipzig, Leipzig Lanxess AG, Köln Universität Zürich, Zürich Leibniz Universität Hannover, Hannover Université de Lorraine, Nancy Liebhart`s Privatbrauerei GmbH & Co. KG, Detmold VILSA Otto Rodekohr GmbH & Co. KG, Bruchhausen-Vilsen LIPROMAR GmbH, Cuxhaven VLB Berlin e.V., Berlin MARTIN BRAUN Backmittel und Essenzen KG, Hannover Vogelsänger Studios GmbH & Co. KG, Lage Max Rubner-Institut, Detmold Warsteiner Gruppe Haus Cramer KG, Warstein Metro AG, Düsseldorf Wesergold riha Richard Hartinger GmbH & Co. KG, Rinteln Mineralquellen Wüllner GmbH & Co. KG, Bielefeld West Fleisch eG mbh, Münster »Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, WILD Flavors GmbH, Zug (CH) »Wissenschaftsförderung der Deutschen Natur- und Verbraucherschutz des Landes NRW«, Düsseldorf Miele & Cie. KG, Gütersloh Zentis GmbH & Co. KG, Aachen Brauwirtschaft« e.V., Berlin 42 LAGEPLAN / IMRESSUM MAP OF AREA / IMPRINT ILT.NRW / Raum 2.103 bis 2.105 Hochschule Ostwestfalen-Lippe ho rns geB. 9 Parkplatz Keine Durchfahrt Eingang che rW eg Laborgebäude und Verwaltun g p p detmold/Bielefeld autobahnen a2, a33 Lemgo Innenstadt/ Brake geBÄude 4 Präsidium/Verwaltung Langenbruch cIIT 1 Centrum Industrial IT geBÄude 1 haupTeINgaNg Lipperlandhalle geB. 3 Bunsenstraße geBÄude 2 geB. 5 32756 Detmold. Geschäftsstelle des ILT.NRW Verfahrenstechnik Lebensmittelchemie befindet sich am Schützenberg 12, Getränketechnologie e ß gstra Liebi cIIT 2 Centrum Industrial IT Laborgebäude Das Backwarentechnikum Fleischtechnologie meNSa c II Lemgo Innenstadt/ Brake c III u Liebigstraße Das Labor der Biochemie befindet sich in der Georg-Weerth-Straße 20, 32756 Detmold. ImpReSSum ImpRINT heRauSgeBeR puBLIShed By Institut für Lebensmitteltechnologie.NRW (ILT.NRW) Institute for Food Technology.NRW (ILT.NRW) Prof. Dr. Hans-Jürgen Danneel, Prof. Dr. Jan Schneider Prof Dr Hans-Jürgen Danneel, Prof Dr Jan Schneider (Institutsleitung) (Head of Institute) koNTakT coNTacT Hochschule Ostwestfalen-Lippe Ostwestfalen-Lippe University of Applied Sciences Institut für Lebensmitteltechnologie.NRW (ILT.NRW) Institute for Food Technology.NRW (ILT.NRW) Dipl. Betriebsw. Saskia Schulte (Geschäftsstelle) Saskia Schulte, BA (Institutional Management) Liebigstraße 87 · 32657 Lemgo · Germany Liebigstraße 87 · 32657 Lemgo · Germany Tel: +49 (0) 5261 – 702 5741 Phone: +49 (0) 5261 – 702 5741 Fax: +49 (0) 5261 – 702 85741 Fax: +49 (0) 5261 – 702 85741 E-Mail: [email protected] E-Mail: [email protected] Web: Web: www.ilt-nrw.de www.ilt-nrw.de eRScheINuNgSdaTum puBLIShed Februar 2016 February 2016 auFLage pRINTINg 1000 Exemplare 1.000 copies koNzepT uNd geSTaLTuNg coNcepT aNd gRaphIc deSIgN Vogelsänger, Lage Vogelsänger, Lage BILdNachweIS PictUrEs By Seite 8: ©AGPhotography/Fotolia.com; Seite 21 – 24: Vogelsänger; Seite 31: ©iStockphoto.com/Bernd Wittelsbach, ©iStockphoto.com/BryanAlberstat; Seite 33: ©vschlichting/Fotolia.com; Seite 37: ©doris oberfrank-list/Fotolia.com; Seite 39: ©iStockphoto.com/Askold Romanov IRT ist in ILT-NRW_Umschlag_RZ.indd H oc hs (IL tit ch Li T.N ut f ule e O Te big RW ür Le stw Fa l: + str ) be e ns stf E- x: + 49 aße al (0 M m 4 8 W ) 9 a itt en(0 52 7 · eb il: el L 32 : w in ) 5 61 te ipp 65 ch w fo@ 261 – 7 e O 7 no 0 w st .il ilt- – 7 2 5 Lem U w l o ni tnr es 0 7 gi nr In ve tf w 2 8 41 go e. w .d 57 N ·G (IL stit rsi ale . e de RW 41 ty nu e T r Li .N te L m o e an Ph big RW for f A ipp y Fo pp e Fa on str ) od lie e: aß E- x: d + Te S 49 e 8 W Ma ch cie eb il: +49 (0) 7 · n ol nce : w in 52 326 (0 og s 61 57 w fo@ ) 5 y. 26 w – i L N lt.il e 7 1 R 02 m tn W g nr rw – 7 w .d 02 574 o · .d G e 85 1 er e 74 m 1 an y In s