Schonende Verfahren für Frischeprodukte von der Ernte bis zum Verzehr - für eine gesunde Ernährung von Mensch und Tier
Der Programmbereich ‚Gesunde Lebensmittel‘ adressiert komplexe wissenschaftliche Fragestellungen im Spektrum zwischen Primärproduktion und Verarbeitung von Lebens- und Futtermitteln.
Zu ‚Gesunden Lebensmitteln‘, die unter Berücksichtigung von Umwelt- und Tierschutz fair produziert werden, zählen auch bislang wenig genutzte Pflanzenarten wie Hülsenfrüchte und Pseudogetreide sowie alternative Bioressourcen, z. B. an Land kultivierte Makroalgen und Insekten.
Ziel unserer Forschung ist es, Nachernteverluste zu minimieren, die Produktqualität zu verbessern und gleichzeitig die Ressourcen- und Prozesseffizienz im Kontext einer zirkulären Bioökonomie zu steigern. Hierfür entwickeln wir innovative interdisziplinäre Ansätze entlang der gesamten Wertschöpfungskette und integrieren Nebenströme in bioökonomische Prozessketten.
Dem Konzept ‚Quality by Design‘ in der Optimierung und Entwicklung von Sensoren und Kontrollsystemen folgend, analysieren wir zunächst die jeweiligen Systemanforderungen und konzipieren darauf aufbauend das Verfahren.
Die Entwicklung maßgeschneiderter physikalischer, physikalisch-chemischer und/oder biologischer Prozesse berücksichtigt dabei wichtige Inhaltsstoffe und Eigenschaften der Produkte sowie erwünschte oder vermeidbare mikrobielle Systeme. Zudem analysieren wir Umwelteinflüsse in Produktion und Nachernte, insbesondere im Hinblick auf Wasser, Abwasser, Energie, Nebenprodukte und Rückstände.
Für unsere Forschung stehen uns Laborbereiche mit hochwertiger Spezialausstattung zur Verfügung, u.a. im Frischetechnikum und Mikrobiologie-Labor.
Produkteigenschaften und In-situ-Sensorik
Für das In-situ-Monitoring der Qualität von verderblichen Lebensmitteln entlang der Wertschöpfungskette entwickeln wir sensorgestützte Verfahren, mit deren Hilfe wir Produkteigenschaften zerstörungsfrei analysieren und Prozessvariablen erfassen können. Auf dem Feld und in der Nachernte nutzen wir u.a. Verfahren der hyperspektralen Bildgebung, Chlorophyllfluoreszenz-Spektroskopie, laserinduzierte multispektrale Rückstreuungsanalyse und Raman-Spektroskopie. Die gewonnenen Produktinformationen werden in agronomischen Modellen sowie für die Entwicklung Digitaler Zwillinge genutzt.
Dynamik mikrobieller Gemeinschaften
Wir erarbeiten Methoden für einen frühzeitigen und spezifischen Nachweis von mikrobiellen Kontaminationen bei Frischeprodukten im Nacherntebereich. Dabei verfolgen wir sowohl kultivierungsabhängige wie auch -unabhängige Ansätze auf der Basis der Analyse mikrobieller DNA-Sequenzen. Die Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaften und ihrer Dynamik entlang der Prozessketten vom Substrat bis zum Produkt soll dazu beitragen, Verfahren zur gezielten Inaktivierung von Pathogenen oder auch zur Förderung von erwünschten Mikroorganismen einzusetzen.
Thermische und nicht-thermische Prozesse zur Konservierung und Hygienisierung
Im Fokus stehen effiziente, produktschonende Lösungen zur Konservierung von Lebens- und Futtermitteln - von den Grundlagen bis zur industriellen Umsetzung. Wir untersuchen Produkt-Prozess-Wechselwirkungen bei der Trocknung als einem grundlegenden thermischen Prozess der Aufbereitung von Schüttgütern wie Getreide.
Am Beispiel von Äpfeln entwickeln wir die Kombination von Prozessmodellen mit gemessenen inhaltsstoffspezifischen Reaktionskinetiken weiter. Ein besonderes Augenmerk liegt in diesem Bereich weiterhin in der Entwicklung berührungsloser Messverfahren und digitaler Produkt- und Prozesszwillinge. Darauf aufbauend entwickeln wir adaptive und prädiktive Regelungssysteme im Sinne der Smart Food Processing Prinzipien.
Im Bereich der nicht-thermischen Behandlungsverfahren zur Hygienisierung, wie hydrostatischer Hochdruck und Niedertemperaturplasma, bauen wir unsere Expertise durch Upscaling und den Transfer in die industrielle Anwendung weiter aus. Eine neu eingerichtete Laborplattform ermöglicht grundlegende, großtechnische Experimente mit Krankheitserregern in Modell-Verarbeitungsketten.
Verpackungs- und Lagersysteme
Wir untersuchen die Wechselwirkungen zwischen Umweltbedingungen und Produktqualität bei Kühlung, Lagerung und Transport frischer Lebensmittel und entwickeln Technologien für ein maßgeschneidertes Verpackungs- oder Lagerungsregime entlang der Lieferkette, um Lebensmittelverluste in der Nachernte zu verringern. Unser Ziel ist es u. a., die Mechanismen der Wasserdampf- und Kondensationsdynamiken bei verpackten Frischeprodukten besser zu verstehen und auf dieser Grundlage optimierte Verpackungen in einem feuchtigkeitsregulierenden Design zu entwickeln, zunehmend aus biobasierten Materialien wie Zellulose oder Polymilchsäure (PLA).
Zu allen Mitarbeiter*innen des Programmbereichs
Aktuelles
Veranstaltungen
Forschungsprojekte
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Der Frischehandel mit Obst und Gemüse bietet das ganze Jahr über ein breites Angebot an Äpfeln. Zu diesem Zweck werden Äpfel bei Temperaturen zwischen 0 °C und + 4 °C, bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit > 95 %, in masc…
Beginn:
Ende:
01.09.2023
31.08.2026
Förderung:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
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Die Vorgaben der F-Gase-Verordnung, stärkt die Nutzung der alternativen Kältemittel CO2 (R744) mit direkter Kühlung und Propan (R290) mit indirekter Kühlung. Diese Forderungen und die deutlich steigenden Energiekosten ha…
Beginn:
Ende:
01.06.2022
31.05.2025
Förderung:
Landwirtschaftliche Rentenbank
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Hochwertige tierische Proteine sind in der Fütterung von karnivoren Fischen und omnivoren monogastrischen Nutztieren über weite Strecken nur schwer durch pflanzliche Proteine zu ersetzen. Durch den Einsatz von Insektenpr…
Beginn:
Ende:
01.11.2021
31.10.2024
Förderung:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
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Gastaufenthalt zu Forschungszwecken
Beginn:
Ende:
23.04.2021
30.04.2022
Förderung:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
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Eine der wichtigsten Herausforderungen, vor denen die moderne Welt steht, ist die Versorgung der Bevölkerung mit sicheren Lebensmitteln in ausreichender Menge. Es sind jedoch nur geringe Fortschritte erzielt worden im Hi…
Beginn:
Ende:
01.01.2021
31.12.2023
Förderung:
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
Alle Projekte aus dem Programmbereich
Publikationen aus dem Programmbereich
- Mahajan, P.; Lee, D. (2023): Modified atmosphere and moisture condensation in packaged fresh produce: Scientific efforts and commercial success. Postharvest Biology and Technology. : p. 112235. Online: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2022.112235 1.0
- Alipasandi, A.; Mahmoudi, A.; Sturm, B.; Behfar, H.; Zohrabi, S. (2023): Application of meta-heuristic feature selection method in low-cost portable device for watermelon classification using signal processing techniques. Computers and Electronics in Agriculture. (107578): p. 1-16. Online: https://doi.org/10.1016/j.compag.2022.107578 1.0
- Tsoulias, N.; Saha, K.; Zude-Sasse, M. (2023): In-situ fruit analysis by means of LiDAR 3D point cloud of normalized difference vegetation index (NDVI). Computers and Electronics in Agriculture. (February): p. 107611. Online: https://doi.org/10.1016/j.compag.2022.107611 1.0
- Chikpah, S.; Korese, J.; Hensel, O.; Sturm, B.; Pawelzik, E. (2023): Influence of blend proportion and baking conditions on the quality attributes of wheat, orange-fleshed sweet potato and pumpkin composite flour dough and bread: optimization of processing factors. Discover Food. (3): p. 1-24. Online: https://doi.org/10.1007/s44187-023-00041-z 1.0
- Bartuv, R.; Vetcos, M.; Medina, S.; Salim, S.; Feygenberg, O.; Faigenboim-Doron, A.; Zhimo, V.; Abdelfattah, A.; Piombo, E.; Wisniewski, M.; Freilich, S.; Droby, S. (2023): Functional analysis of the apple fruit microbiome based on shotgun metagenomic sequencing of conventional and organic orchard samples. Environmental Microbiology. : p. 1-37. Online: https://doi.org/10.1111/1462-2920.16353 1.0
- Delele, M.; Mihret, Y.; Mellmann, J. (2023): Performance evaluation and improvement of prototype rice husk fueled mixed flow rough rice dryer using CFD model. Drying Technology. : p. 1-17. Online: https://doi.org/10.1080/07373937.2023.2252056 1.0
- Jedermann, R.; Singh, K.; Lang, W.; Mahajan, P. (2023): Digital twin concepts for linking live sensor data with real-time models. Journal of Sensors and Sensor Systems. (1): p. 111-121. Online: https://doi.org/10.5194/jsss-12-111-2023 1.0
- An, X.; Li, Z.; Wegner, G.; Zude-Sasse, M. (2023): Effect of cell size distribution on mechanical properties of strawberry fruit tissue. Food Research International. : p. 112787. Online: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112787 1.0
- Durek, J.; Fröhling, A.; Stüpmann, F.; Neumann, S.; Ehlbeck, J.; Schlüter, O. (2023): Optimized cleaning of conveyor belts using plasma-processed water assisted by optical detection of food residues. Innovative Food Science and Emerging Technologies. (June 2023): p. 103379. Online: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2023.103379 1.0
- Sonawane, A.; Pathak, N.; Weltzien, C.; Mahajan, P. (2023): Ethylene modelling in package headspace of fresh produce: A review. Packaging Technology and Science. : p. 1-13. Online: https://doi.org/10.1002/pts.2753 1.0
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