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Verzehrbare und vielseitig anwendbare Barriereschicht für innovative Snack- und Convenience Food-Applikationen

Kurzfassung

Hitzebeständige, wasser- und gasundurchlässige, mechanisch belastbare, sowie gleichzeitig verzehrbare Barriereschicht zur Abgrenzung von unterschiedlich feuchten Bereichen in Snack- und Convenience Food-Produkten.

Anwendungsbereiche

Die beschriebenen Barriereschichten sind vielfältig in allen Lebensmitteln, insbesondere aber im Snack- und Convenience Food-Bereich, einsetzbar, bei denen unterschiedlich feuchte Bereiche voneinander getrennt werden sollen. Vor allem die Kombination der Eigenschaften von Wasserundurchlässigkeit, Verzehrbarkeit, mechanischen Belastbarkeit und Hitzebeständigkeit eröffnen dabei neue Anwendungsbereiche und Produktinnovationen:

Beispiel „Crumbsticks“ (siehe Bilder):

Die Crumbsticks sind vollständig essbare Alternativen zum klassischem Hähnchen-Schlegel oder Chicken Wing. Das Produkt besteht aus einem knusprigen, essbaren „Knochen“ aus Weizengebäck, welche von Fleisch bzw. vegetarischen/veganem Fleischersatz umhüllt sind. Dieses kann anschließend gegart werden und eignen sich für den Heißverzehr. Der mit dem Oleogel überzogene „Knochen“ wird hierbei während des Garprozesses und der späteren Lagerung durch die Barriereschicht vor dem Eindringen von Feuchtigkeit aus der feuchten Lebensmittelkomponente und der Umgebung geschützt. Die knusprige Brotstange als Knochen-Alternative ermöglicht das Zusammenspiel von zwei verschiedenen Texturen (weich und knusprig), die wunderbar miteinander harmonieren. 

Weitere Anwendungsideen:

  • beschichtete Backerbsen, die auch in der Suppe knusprig bleiben
  • „Knusprige“ Einlagen für Suppen und Eintöpfe, die in der Suppe/Eintopf knusprig bleiben sollen
  • Ofenkäse oder Käsefondue-Zubereitung mit knuspriger Crouton-Einlage
  • essbare Strohhalme, die nicht aufweichen und auch für Heißgetränke geeignet sind
  • heiße Fruchtzubereitungen mit knuspriger Kekseinlage
  • Soufflés mit Keksboden
Demonstrationsobjekte: Unter dem Namen „Crumbsticks“ entwickelte Hähnchen-Schlegel mit knusprigem essbarem „Knochen“ umhüllt von Hähnchen-Fleisch (links) oder vegetarischem bzw. veganem Fleischersatz (rechts). (Bildquelle: Universität Hohenheim)
Demonstrationsobjekte: Unter dem Namen „Crumbsticks“ entwickelte Hähnchen-Schlegel mit knusprigem essbarem „Knochen“ umhüllt von Hähnchen-Fleisch (links) oder vegetarischem bzw. veganem Fleischersatz (rechts). (Bildquelle: Universität Hohenheim)

Hintergrund

Viele verarbeitete Lebensmittel, insbesondere aus dem Snack- und Convenience Food-Bereich, bestehen aus mehreren verschiedenen Bestandteilen, die sich durch unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Geschmack, Konsistenz, Textur, etc. unterscheiden. Das Zusammenspiel der einzelnen Bestandteile spielt eine wichtige Rolle für die sensorische Wahrnehmung, insbesondere dem Geschmackserlebnis, Mundgefühl und letztendlich auch für den Wiedererkennungswert des Produkts. Anschauliche Beispiele hierfür sind u. a. Joghurtprodukte mit festen Bestandteilen (z.B. Schokoladen-Flakes oder -kügelchen), Suppen mit festen Einlagen (z.B. Backerbsen) oder Fleischprodukte im Teigmantel (z.B. Bifi-Rollen). Oftmals zeichnen sich die verschiedenen Bereiche auch durch unterschiedliche Feuchtigkeitsgrade aus, wobei wichtig ist, dass die Feuchtigkeit nicht in die trockeneren Bereiche des Produkts einzieht.

Problemstellung

Bei Convenience Food-Produkten mit mehreren Komponenten liegt die Herausforderung häufig darin die unterschiedlichen (Feuchtigkeits-)Bereiche möglichst dauerhaft zu separieren, insbesondere bei der industriellen Herstellung, Transport, Lagerung und der abschließenden verzehrfertigen Zubereitung. Kommt die Barriereschicht als Oberflächen-Beschichtung zum Einsatz muss zudem eine mechanische Belastbarkeit gewährleistet werden, um ein Berühren währen der Herstellung und dem Verzehr durch den Endkonsumenten zu ermöglichen. Vermieden werden muss die Feuchtigkeitsmigration von den feuchteren Bereichen in die eher trockenen Bereiche, da bei solchen Produkten dann Qualität, Stabilität, Geschmack und Mundgefühl ernsthaft beeinträchtigt wird. Darüber hinaus laufen viele unerwünschte chemische und enzymatische Reaktionen in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt ab, was zu schädlichen Veränderungen von Geschmack, Farbe, Beschaffenheit und Nährwerts des Lebensmittels führen kann. Barriereschichten zum Abtrennen verschiedener Bereiche innerhalb eines Produkts oder zum Schutz des Produkts vor der Umgebung werden bereits in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Abhängig vom Anwendungsfall gibt es hier verschiedene Ansätze die im Normalfall die Aufbringung einer hydrophoben, wasserabweisenden Barriereschicht beinhalten. Hierzu können zum einen fetthaltige Lebensmittel wie Schokolade, die unter anderem als Schutzschicht auf Waffeln oder andere Gebäcke aufgebracht wird, eingesetzt werden. Zusätzlich ist es möglich funktionelle Lipidmischungen aufzutragen, entweder in freier Form oder als Emulsion (z.B. auf Basis von Fettsäuren, Triglyceriden, Wachsen, oder anderen Lipiden). Hierdurch gibt es für spezifische Anwendungsfälle Lösungen, die jedoch nur schlecht auf andere Problemstellungen übertragen werden können, da die Funktionsfähigkeit nur in einem engen Applikationsfenster gewährleistet ist. Bisher gibt es keine Lösungen die folgende Anforderungen gleichzeitig decken: Wasserbarriere, Funktionsfähigkeit bei hohen Temperaturen (Hitzestabilität, >50 °C), Verzehrbarkeit und Mechanische Stabilität.

Lösung

An der Universität Hohenheim wurde eine neue innovative und universell einsetzbare Barriereschicht für die Anwendung im Lebensmittelbereich entwickelt. Die verzehrbare Schutzschicht eignet sich als Wasser- und Feuchtigkeitssperre und verhindert dadurch die Feuchtigkeitsmigration in Snack- und Convenience-Lebensmitteln. Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch Oleogele. Hierbei handelt es sich um Fette, die durch bestimmte Geliermittel strukturiert werden. Diese haben teilweise schon etablierte Anwendungen im Lebensmittelbereich, beispielsweise in der Substitution von tierischen Fetten durch pflanzliche Alternativen in Wurst- und Fleischwaren, oder zur Reduktion von Ölmigration in Cremefüllungen oder Schokolade. Neu ist der Einsatz als Beschichtungssystem. Während bisherige Lösungen im Lebensmittelbereich maximal zwei der folgenden Eigenschaften aufweisen, kombiniert die neue Beschichtung mehrere Eigenschaften: sie ist wasserundurchlässig, hitzebeständig, mechanisch belastbar und gleichzeitig verzehrbar. Durch Veränderung der Zusammensetzung oder Hinzufügen von Zusatzstoffen (wie Geschmacks- oder Farbstoffe) kann die Oleogelschicht optimal an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Die Zusammensetzung des Oleogels ist durch die Verwendung von Pflanzenölen (wie Raps-, Sonnenblumen- oder Olivenöl) und Ethylcellulose rein pflanzlich, weswegen sich diese Barriereschichten auch ideal für vegane und vegetarische Produkte eignen. Darüber hinaus sind die Oleogel-Schichten über Wochen haltbar und überstehen auch große Hitze und mechanische Belastungen.

Vorteile

  • Verzehrbar
  • Wasserundurchlässig
  • Sehr gute Abtrennung unterschiedlicher Feuchtigkeitsbereiche in Lebensmittel
  • Universell einsetzbar
  • Biobasiert aus Ethylcellulose und Pflanzenöl
  • Geeignet für vegane Produkte
  • Hitzebeständig bis zu 110 °C
  • Durch Hinzufügen von Aromen kann Geschmack gezielt eingestellt werden
  • Gezieltes Einstellen bestimmter Texturen und Elastizitäten
  • Unterschiedliche Aufbringungsarten möglich (z.B. Glasieren, Sprühen, etc.) dadurch integrierbar in verschiedene Prozesse
  • Verschiedene Schichtdicken möglich
Exposé
Kontakt
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TLB GmbH
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Entwicklungsstand
TRL4
Patentsituation
EP 21207193.0 anhängig
Referenznummer
21/022-a-TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.