Initiative für Biogene Wertschöpfung und Smart Farming

Lecithin ist einer der am häufigsten verwendeten Emulgatoren in der Lebensmittelindustrie. Gewonnen wird es meist aus Sonnenblumen, Raps oder Soja, deren Verfügbarkeit stark vom Welthandel abhängen. Um die biogene Wertschöpfung zu stärken, prüfen wir die Gewinnung von Lecithin aus heimischen Rohstoffe und Reststoffen der Lebensmittel- und Agrarproduktion. Zudem untersuchen wir den potenziellen Lecithinersatz durch Pektin sowohl hinsichtlich der Anwendung als auch der Gewinnung z. B. aus Apfeltrester oder Zitrusschalen.

Polyphenole sind in vielen pflanzlichen Reststoffen der Lebensmittel- und Agrarproduktion enthalten. Ihre charakteristische antioxidative Eigenschaft macht sie als biobasierte Additive interessant. Ihre Ölunlöslichkeit beschränkt allerdings den Einsatz auf wässrige Medien. Im Projekt PoLipen wird ein Lipophilierungsprozess entwickelt, der die Anwendung in ölhaltigen Substanzen, wie z. B. in biobasierten Schmierstoffen möglich macht. Auch geht es um die Erschließung neuer Rohmaterialien und die Entwicklung und Charakterisierung von Produktmustern.

Die zunehmende Verknappung des Rohstoffs Holz drosselt den Aufschwung des beliebten Werkstoffs WPC (Wood Plastic Composite). Eine Alternative bietet Lignocellulose, die in großen Mengen in der Lebensmittelindustrie anfällt, z. B. Treber in Brauereien. Ziel des Projektes ist es, Lignocellulose mit geeigneten Biopolyestern zu kombinieren und für die Spritzgussherstellung von Spielzeugen zu nutzen. Mit diesem Projekt wird die Resilienz durch lokale Rohstoffquellen erhöht und CO₂-Emissionen verringert.

Tannine sind als sekundärer Pflanzenstoff in vielen industriellen pflanzlichen Reststoffen enthalten. Im Projekt T.E.A.M werden Tannine mit ihrer hervorragenden antioxidativen, antimikrobiellen und UV-stabilisierenden Funktion als natürlicher Haltbarkeits-Verlängerer in Personal Care Produkten getestet. Teil des Projekts ist auch ein Reststoffscreening, die Entwicklung von Extraktionsverfahren, die analytische Charakterisierung und Formulierungsentwicklungen.  

Fruchttrester wird derzeit hauptsächlich über Biogasanlagen und als Tierfutter verwertet. Wird der Fruchttrester mit Wasserkefir fermentiert, entsteht ein vitaminreiches Probiotikum, das durch seine antimikrobielle und entzündungshemmende Wirkung ein Boostern der Darmmikrobiota ermöglicht. Das probiotische Fermentationsprodukt könnte als Gesundheits-Präparat zur Sanierung der Darmflora Anwendung finden. Durch die ganzheitliche und nachhaltige Nutzung regionaler Rohstoffe wird die Wertschöpfung der Agrarproduke gesteigert.

Ab 2023 müssen Leuchtstoffröhren nach und nach durch LED-Beleuchtung ersetzt werden. Da Licht die Haltbarkeit von Lebensmittel maßgeblich beeinflusst, ändert sich damit die optimale Haltbarkeitsdauer. Im Projekt LED ZePElin werden digitale Lagersysteme zur Dokumentation der Qualitätsveränderungen eingesetzt, auf deren Basis Haltbarkeitsmodellierungen in Abhängigkeit der Lagerbedingungen errechnet werden. Die Ergebnisse zeigen die Bedingungen für eine optimale Haltbarkeit auf.

Pflanzliche Reststoffe enthalten oft wertvolle Substanzen wie Antioxidantien, die in unterschiedlichen Bereichen wie Beschichtungen, Kosmetikprodukten, Lebensmittel und Schmierstoffe zum Einsatz kommen könnten. Problematisch ist, dass sowohl die Zusammensetzung als auch der Gehalt an Antioxidantien stark schwanken kann, da diese durch äußere Faktoren stark beeinflusst werden. Ziel des Projektes ist es, ein datenbankbasiertes Mischungs-Tool mit Messdaten verschiedenen pflanzlichen Ursprungs zu entwickeln.

Am Beispiel von Raps untersuchen wir die sensorbasierte Bestimmung des applikationsaffinen Reifegrads hinsichtlich des Inhaltsstoffgehalts und der Funktionalität. Dafür werden zunächst Marker, die für den Grad der Reife bestimmend sind, identifiziert und ein Algorithmus sowie ein Sensorprototyp entwickelt. Prozessmodelle eröffnen neue Wertschöpfungspfade in der Ölsaatenverarbeitung insbesondere für chemische und technische Anwendungen.

Hochbelastete elastohydrodynamische Kontakte haben einen besonderen Anspruch an die Schmierung, aber auch hier sollen Bioschmierstoffe einsatzfähig werden. Die Schmier- und Tragfähigkeit kann durch Erhöhung der Konzentration und Verringerung des Molekulargewichts von Zelluloseethern verbessert werden. Dies wird durch enzymatische oder alkalischer Hydrolyse zellulosereicher Rohstoffe möglich. Unter Zugabe wasserlöslicher Additive entstehen hochkonzentrierte Polymerlösungen.

Strandgutalgen sind in großen Mengen verfügbar und könnten als wertgebender Rohstoff genutzt werden. Sie enthalten Alginate und Phykokolloide, die als Basis für Funktionsbeschichtungen für faserbasierte Verpackungsmaterialien wie z. B. Papier dienen könnten. Die Rohstofferfassung erfolgt mit einem sensorgestützen Dronenmonitoring.

Die Herausforderung im Projekt ist, die nötigen Materialeigenschaften der Barrierebeschichtung wie Haftung und Flexibilität zu erzielen und einen sicherer Einsatz im Lebensmittelkontakt zu ermöglichen.