Arbeitsgruppe Lebensmittel- und Ernährungsforschung

Entwicklung eines Verfahrens und der dazugehörigen Technik zur einfachen Herstellung eines Gelatinegrundstoffes

Modellierung des Rohstoffverhaltens in den verschiedenen Verarbeitungsphasen und Ableitung von Anforderungen an die Verfahrenssteuerung aus Sicht zu erzielender Qualitätsmerkmale für das Gelatineprodukt

Prof. Dr. W. Schnäckel, Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Ingo Micklisch, Dipl. oec. troph. (FH) Janet Krickmeier, Dipl.-Ing. Dimitrinka Schnäckel

Förderung

Das Projekt (KF2020609SK1, 01.03.2012 bis 31.12.2013) wurde über die AiF im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Hintergrund

Gelatine ist ein geschmacksneutrales tierisches Eiweiß bzw. denaturiertes und hydrolysiertes Kollagen, das aus dem Bindegewebe von vor allem Schweinen und Rindern stammt. Gelatine wird in den unterschiedlichsten Industriezweigen und Produkten eingesetzt. Seine stabilisierende Wirkung entwickelt sie auf natürliche Weise. Der Großteil der produzierten Gelatine ist Speise- und Pharmagelatine.

Die Gelatineherstellung ist bisher relativ umständlich und zeitaufwendig. In der Großproduktion wird Gelatine in hochtechnologischen Industrieanlagen in einem mehrstufigen und sehr aufwendigen Verfahren hergestellt. Ausgangsmaterial ist das Bindegewebe von Schweinen, Rindern, Geflügel oder Fisch. In den Ausgangsmaterialien werden die Peptid-Verbindungen durch den Einsatz von Säuren oder Basen aufgebrochen, neutralisiert und in einen wasserlöslichen Zustand überführt. Das herausgelöste kollagene Eiweiß wird über mehrere Prozessschritte zu Gelatine weiterverarbeitet. Diese konventionelle Verfahrensführung ist sehr zeit- sowie ressourcenaufwändig und damit teuer.

Zielstellung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens sowie eines prototypischen Versuchsstandes, wodurch es ermöglicht wird, einen Gelatinegrundstoff von hoher Qualität auf wesentlich einfachere Weise und in entscheidend kürzerer Zeit, damit in besonders wirtschaftlicher Weise zu gewinnen. Dabei soll das Ausgangsmaterial einem strukturauflösenden, mechanischen Zerkleinerungsprozess unterworfen und durch einen Fettabtrennungsvorgang fettarme Rohschwartenpartikel erzeugt werden. Durch einen Wasserentzug soll das Material in einen trockenen und damit gut lagerfähigen Grundstoff überführt werden.

Ein weiteres Ziel ist es, die technofunktionellen Eigenschaften des so hergestellten kollagenhaltigen Rohstoffs zu beschreiben und dementsprechend Applikationen zu definieren.

Ergebnisse

Nach Durchführung von praktischen Untersuchungen im Labormaßstab sowie mehrerer technischer Testläufe in einer prototypischen Versuchsmaschine können erste Ergebnisse abgeleitet werden. Durch einen Zerkleinerungs- sowie Separationsprozess kann Schwartengrundmaterial, d.h. Deckelschwarten in eine Fett- sowie Kollagen-Phase getrennt werden.

gelatine
Abbildungen: teilweise entfettetes kollagenhaltiges Material, Waschprozess, Wirbelschichttrocknung (Labormaßstab), vermahlenes entfettetes Granulat

In einem daran angeschlossenen Waschprozess kann die Reinheit des Kollagens weiter erhöht werden. Durch Anpassung der Eigenschaften der Ausgangsmaterialien sowie der Variation der Werkzeuge, des Druckes sowie der Auswaschbedingungen kann ein weitgehend fettfreies Kollagenprodukt hergestellt werden. Nach einem Trocknungsprozess stellt dieser Rohstoff ein Ausgangsmaterial für die Herstellung gelatinehaltiger Lebensmittel dar. Die im Verfahren separierte hochreine Fettphase ist ebenfalls ein wertvolles Rohmaterial für die unterschiedlichsten Industriezweige.

Auf der Grundlage der gefundenen technofunktionellen Eigenschaften des Gelatinevorproduktes können Mischeiweiße, d.h. Kombinationen mit anderen, insbesondere pflanzlichen Eiweißen modelliert und charakterisiert werden, um mit Hilfe dieser die funktionellen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften ausgewählter Lebensmittel zu verbessern.

Das Innovationspotenzial in der Verfahrensentwicklung dieses Forschungsprojektes liegt in der Schaffung von Voraussetzungen für einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Verwolfungsprozess ohne Fettablagerungen, Verklumpungen und Geleebildung sowie für einen kontinuierlichen Prozess der mechanischen Zerstörung und Trocknung. Dazu werden in den Bearbeitungsstufen Stoffparameter festgestellt, welche die Wiederholbarkeit der Zusammenhänge von Maschinenparametern, Werkzeugarten und Stoffänderungen eindeutig erfassen.

Broschüre Herstellung Gelatinegrundstoff (PDF, 680 kB)

Partner

  • Hochschule Anhalt - Fachbereich Landwirtschaft, Ökotrophologie und Landschaftsentwicklung
  • MADO GmbH
  • INOFEX Fleisch-, Lebensmitteltechnik und -technologie GmbH (INOFEX GmbH)