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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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Das Gesamtziel von F4F2 ist es, die Voraussetzungen für eine allumfassend resiliente Gesellschaft zu schaffen, die durch innovative Lösungsansätze im Agrifood-Bereich eine nachhaltige Sicherung ausreichender und gesunder…
Beginn:
Ende:
01.10.2024
30.09.2025
Förderung:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
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Das Hauptziel des NOVISHPAK-Projekts ist die Entwicklung innovativer biologisch abbaubarer, antimikrobieller und intelligenter Verpackungsfolien und essbarer Beschichtungen auf der Grundlage von Polysacchariden aus Seeta…
Beginn:
Ende:
01.07.2024
30.06.2027
Förderung:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
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Im Projekt ProtinA wird am Beispiel von Grillen als alternativer Proteinquelle das Potenzial von Aufbereitungs- und Verarbeitungstechnologien unter Berücksichtigung der Ernährungswirkung ausgewählter Lebensmittel bewert…
Beginn:
Ende:
01.07.2024
30.06.2027
Förderung:
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
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Die Partnerschaft für Nachhaltige Lebensmittelsysteme - SFS - zielt darauf ab, die nationalen, europäischen und globalen Lebensmittelsysteme so umzugestalten, dass sie sicher, nachhaltig, gesund, widerstandsfähig und ver…
Beginn:
Ende:
01.06.2024
30.05.2036
Förderung:
Europäische Union (EU)
-
Um ein aktives und gesundes Leben zu führen, sind sichere, ausreichende und nahrhafte Lebensmittel erforderlich. Allerdings leiden die Kleinbauern in den meisten ländlichen Gebieten immer noch unter Ernährungsunsicherhei…
Beginn:
Ende:
01.04.2024
31.03.2027
Förderung:
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
Alle Projekte aus dem Programmbereich
Publikationen aus dem Programmbereich
- Malounas, I.; Vierbergen, W.; Kutluk, S.; Zude-Sasse, M.; Yang, K.; Zhao, M.; Argyropoulos, D.; Van Beek, J.; Ampe, E.; Fountas, S. (2024): SpectroFood dataset: A comprehensive fruit and vegetable hyperspectral meta-dataset for dry matter estimation. Data in Brief. (February): p. 110040. Online: https://doi.org/10.1016/j.dib.2024.110040 1.0
- Büchele, F.; Hivare, K.; Khera, K.; Thewes, F.; Argenta, L.; Hoffmann, T.; Mahajan, P.; Prange, R.; Pareek, S.; Neuwald, D. (2024): Novel Energy-Saving Strategies in Apple Storage: A Review. Sustainability. (3): p. 1052. Online: https://doi.org/10.3390/su16031052 1.0
- Rossi, S.; Gottardi, D.; Barbiroli, A.; Di Nunzio, M.; Siroli, L.; Braschi, G.; Schlüter, O.; Patrignani, F.; Lanciotti, R. (2024): Effect of Combined High-Pressure Homogenization and Biotechnological Processes on Chitin, Protein, and Antioxidant Activity of Cricket Powder-Based Ingredients. Foods. (3): p. 449. Online: https://doi.org/10.3390/foods13030449 1.0
- Razola-Díaz, M.; Sevenich, R.; Rossi Ribeiro, L.; Guerra-Hernández, E.; Schlüter, O.; Verardo, V. (2024): Combined effect of pulse electric field and probe ultrasound technologies for obtaining phenolic compounds from orange by-product. LWT-Food Science and Technology. (15 April 2024): p. 115950. Online: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.115950 1.0
- Guru, P.; Kumar, V.; Saha, D.; Kalnar, Y.; Nancy, M.; Singla, A. (2024): Phototactic response of angoumois grain moth Sitotroga cerealella (olivier) to visible spectrum: Attraction analysis and modelling using machine learning. Journal of Stored Products Research. (May 2024): p. 102295. Online: https://doi.org/10.1016/j.jspr.2024.102295 1.0
- Psarianos, M.; Fricke, A.; Altuntas, H.; Baldermann, S.; Schreiner, M.; Schlüter, O. (2024): Potential of house crickets Acheta domesticus L. (Orthoptera: Gryllidae) as a novel food source for integration in a co-cultivation system. Future Foods. (June 2024): p. 100332. Online: https://doi.org/10.1016/j.fufo.2024.100332 1.0
- Kalnar, Y.; Jalali, A.; Weltzien, C.; Mahajan, P. (2024): Mathematical model and electronic system for real-time O2 control in storage boxes: Development and validation under fluctuating temperatures. Biosystems Engineering. (June 2024): p. 67-79. Online: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2024.04.012 1.0
- Mwenya, J.; Saengrayap, R.; Arwatchananukul, S.; Aunsri, N.; Kamyod, C.; Jakkaew, P.; Kitazawa, H.; Mahajan, P.; Padee, S.; Prahsarn, C.; Chaiwong, S. (2024): Thermal insulation box design for maintaining cool temperature and the postharvest quality of okra. Scientia Horticulturae. (1 June 2024): p. 113230. Online: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113230 1.0
- Yang, Z.; Li, M.; East, A.; Zude-Sasse, M. (2024): Understanding changes of laser backscattering imaging parameters through the kiwifruit softening process using time series analysis. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science. (3): p. 240-264. Online: https://doi.org/10.1080/01140671.2024.2348139 1.0
- Khanal, B.; Dahal, P.; Si, Y.; Knoche, M.; Schlüter, O. (2024): Effects of Promalin on Fruit Growth and Cuticle Properties of ‘Pinova’ Apple. HortScience. (7): p. 965-971. Online: https://doi.org/10.21273/HORTSCI17870-24 1.0
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