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Formalkinetische Beschreibung der Umsetzungsraten wesentlicher Prozessmarker bei brautechnologischen Kochprozessen zur Kontrolle und Optimierung von Kochsystemen
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 16968 N
Laufzeit: 01.01.2011
- 31.12.2013
Fördersumme: 302.400 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Kochprozesse stellen einen wesentlichen Bestandteil vieler Herstellungsverfahren in der Lebensmitteltechnologiedar. Für Brauereien ist die Würzekochung im Sudhaus ein zentraler Prozessschritt. Für die Sicherung der Produktqualität, die Senkung der Energiekosten und die Optimierung der Anlagenbelegungszeiten und damit der Produktivität ist es bei industriellen Kochprozessen notwendig, den Prozess so weit wie möglich zu optimieren. Bei Kochprozessen in der Brau- und Lebensmitteltechnologie stellt die Lösung dieser Aufgabe aufgrund gegenläufiger Ziele und zahlreicher Einflussgrößen ein multifaktorielles Problem dar. So werden einerseits Substanzen durch thermische Prozesse gebildet (z.B. Dimethylsulfid, Maillardprodukte, isomerisierte α-Säuren) und andererseits vorhandene oder nachgebildete Substanzen ausgetrieben (z.B. Dimethylsulfid, Streckeraldehyde, Linalool). Einzelne Substanzen sind erwünscht, bei anderen wird eine weitestgehende Ausdampfung angestrebt,bei weiteren soll der Gehalt zum Kochende in einem definierten Bereich liegen. Die variablen Kochparameter beeinflussen die Prozessmarker sowohl in positiver als auch in negativer Weise. Die Bildung erwünschter und unerwünschter Substanzen kann nicht unabhängig voneinander gesteuert werden. Der brautechnologische Kochprozess stellt somit eine bezüglich Produktqualität, Anlagenbelegungszeit und Betriebskosten höchst anspruchsvolle Optimierungsaufgabe dar.
Aktuell gibt es keine formalkinetische Beschreibung der chemischen Umsetzungen wesentlicher Prozessmarker bei der Würzekochung, die die Bewertung und Auslegung von Kochprozessen zulassen. Gegenwärtig erfolgt die Parametrierung von Kochprozessen in der Brauereipraxis üblicherweise durch kosten- und zeitintensive Versuchsreihen im Großmaßstab. Kleinere und mittlere Unternehmen können sich solche teuren Optimierungsversuche im Routinebetrieb oft nicht leisten, so dass sie leicht ihre Wettbewerbsfähigkeit im Vergleich zu Großunternehmen verlieren. Die angestrebten Ergebnisse können kleineren und mittleren Unternehmen dabei helfen, ihre Produktqualität bei gleichzeitiger Minimierung der Kosten zu optimieren und es ihnen so ermöglichen, qualitativ hochwertiger und zugleich wirtschaftlicher zu produzieren.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erstellung einer übertragbaren verfahrenstechnischen Beschreibung der Würzekochung in Abhängigkeit der Prozessparameter Temperatur/Druck, Zeit und Ausdampfung in Hinblick auf die Prozessmarker der Würze, bei welcher die formalkinetischen Zusammenhänge darzustellen sind. Als Prozessmarker gelten die Gehalte an freiem Dimethylsulfid sowie an ausgewählten Streckeraldehyden als potentielle Fehlaromen im fertigen Bier. Des Weiteren ist die Zunahme von 2-Furfural während der Würzekochung von Bedeutung, da hieraus eine thermische Belastung abgelesen werden kann. Eine zu hohe thermische Belastung führt zu einer verminderten Geschmacksstabilität des fertigen Produktes und somit zu kürzeren Mindesthaltbarkeitszeiten.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
