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Verbesserte Ressourcennutzung in Lebensmittelverarbeitungsketten

Schwerpunktthema der Forschungsgruppe Lebensmitteltechnologie

Ein Drittel aller Lebensmittel gehen über Verluste oder als Abfall verloren. Diese Nebenproduktströme gilt es zu minimieren sowie unvermeidbaren Abfall optimal zu nutzen. Um dies zu erreichen, haben wir ein tiefgehendes Verständnis aufgebaut, an welchen Stellen Verluste und Abfall entsteht und Strategien zur Reduktion erarbeitet und kombinieren dies mit der Entwicklung von neuen Prozessansätzen zur Verwertung dieser Produktströme. Zudem interessieren wir uns, welchen Einfluss der Anbau und die Verarbeitung von Lebensmitteln in Grossstädten auf die Menge und Qualität von Abfallmaterial hat und welche neuen Verarbeitungsstrategien mit lokalisiertem Anbau einhergehen. Ansätze rund um minimal processing und die Verarbeitung von spritzmittelfreien Pflanzennebenmaterialien sind hier von Interesse.

Projektbeispiele

Nachhaltige Optimierung des gewerblichen Frittierens

Die Lebensdauer von Frittieröl in der Gastronomie ist stark limitiert. Komplexe Abbau- und Reaktionsprozesse führen beim Frittieren zu sensorischem und chemischem Verderb des Öles. Im Rahmen eines KTI-Projektes soll ein Frittiersystem entwickelt werden, welches die Ölqualität konstant auf einem tolerierbaren Niveau halten kann. Damit soll die Entsorgung von gebrauchtem Frittieröl wegfallen oder stark reduziert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, soll auch auf bestehende Verfahren und Erkenntnisse aus der industriellen Fettverarbeitung zurückgegriffen und passende Lösungen und Verfahren für den Einsatz in der Gastronomie entwickelt werden.

Eine solche Entwicklung hätte das Potential zur Realisierung einer Öleinsparung von bis zu 60% des eingesetzten Frischöles. Dadurch werden neben Kosten auch  Agrarressourcen eingespart was zu signifikanter Reduktion der Umweltbelastung führt.

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Lebensmittelverluste in der Schweizer Gemeinschaftsgastronomie

Laut einer von der FAO in Auftrag gegebenen Studie gehen rund 1/3 aller weltweit für den menschlichen Verzehr produzierten Lebensmittel verloren. Diese Lebensmittelverluste haben negative Auswirkungen, sowohl in ökonomischer, ökologischer wie auch sozialer Hinsicht. Um Reduktionsmassnahmen einleiten zu können, bedarf es detaillierter Zahlen über die Art und Menge der Lebensmittelverluste. Die Datenlage im Bereich der Gemeinschaftsgastronomie war bis 2014 jedoch sehr lückenhaft.

Aus diesem Grund wurden in zwei Betrieben der Schweizer Gemeinschaftsgastronomie über einen Zeitraum von fünf Tagen alle Lebensmittelverluste in vier Kategorien (Lager-, Zubereitungs-, Ausgabenverluste und Tellerreste) erfasst. Dabei wurden die Abfälle in sieben Lebensmittelgruppen unterteilt und gewogen. Mittels Kundenbefragung wurde die Schnittstelle zum Konsumenten untersucht und anhand einer Stoffstromanalyse wurden Massen- und monetäre Verluste innerhalb der Prozesskette abgebildet.

Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden im Journal Waste Management veröffentlicht [Betz A., Buchli J., Göbel Ch., Müller C. (2014); Food waste in the Swiss food service industry – Magnitude and potential for reduction; Waste Management; 35:218-226].

In einer Folgestudie wurde untersucht, inwiefern sich die Mengen an Lebensmittelverlusten beim Rüsten von Obst und Gemüse in der Gastronomie von denen in der Verarbeitungsindustrie unterscheiden und welche Kosten jeweils damit verbunden sind. Es konnte gezeigt werden, dass in der Verarbeitungsindustrie bei allen untersuchten Produkten generell mehr Rüstabfälle als in der Gastronomie anfallen (sowohl bezogen auf die Menge wie auch die Trockensubstanz). Die Resultate deuten darauf hin, dass es sich für Gastronomiebetriebe bezüglich der anfallenden Rüstabfälle nicht lohnt, industriell vorgerüstetes Obst und Gemüse einzukaufen. Aus ökonomischer Sicht rentiert es sich für Gastronomiebetriebe vorgerüstete und tiefgekühlte Produkte einzukaufen, aber erst ab einer bestimmten Verarbeitungsmenge.

Kontakt:

Dr. Claudia Müller, Forschungsgruppe Lebensmitteltechnologie

Lebensmittelverluste in der industriellen Verarbeitung von Lebensmitteln

In der Schweiz sind Daten zu Lebensmittelverlusten auf den Stufen der landwirtschaftlichen Produktion und des Konsums sowie der Gastronomie und dem Detailhandel vorhanden. Für die Stufe der industriellen Verarbeitung und der Produktion von Lebensmitteln in der Schweiz fehlte jedoch bisher eine strukturierte Zusammenstellung. Im Rahmen einer Studie, die von der ZHAW im Auftrag des BAFU durchgeführt wurde, wurde diese Datenlücke geschlossen. Es wurde eine quantitative Erhebung der Lebensmittelverluste, welche in der Schweizerischen Lebensmittelindustrie anfallen, durchgeführt und die Ergebnisse in einer Massenflussanalyse (MFA) aufbereitet.

Resultate: Die Schweizerische Lebensmittelindustrie produziert pro Jahr rund 2.3 Mio t an Lebensmitteln (Rechnung basierend auf Trockensubstanz). Entlang der Verarbeitungskette fallen jährlich 0.51 Mio t Lebensmittelverluste an, dies entspricht 22% der Gesamtmasse. Gut drei Viertel dieser Verluste sind vermeidbar. Hauptursachen für den Anfall der vermeidbaren Verluste sind der fehlende Absatzmarkt und der aktuelle Stand der Technik.

Link zum vollständigen Bericht: Organische Verluste aus der Lebensmittelindustrie in der Schweiz (PDF 4,1 MB)

Die Sensibilisierung betreffend Lebensmittelverluste ist in der Schweizerischen Lebensmittelindustrie hoch und etliche Bemühungen zur Verlustminimierung werden bereits unternommen. Da Verluste jedoch nicht gänzlich verhindert werden können, sollte in einem nächsten Schritt darüber nachgedacht werden, wie die anfallenden Abfälle sinnvoll weitergenutzt werden können. Innovative Ansatzpunkte wären der Einsatz für Insektenfutter und die Gewinnung bestimmter Inhaltsstoffe wie z.B. Nahrungsfasern, spezialisierte Proteine oder Pigmente.

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Optimierte Nutzung der Kakaofrucht

Kakaofrucht
Kakaofrucht

Weltweit wird Kakao vorwiegend auf kleinen, schwer erreichbaren Plantagen in Mitten des tropischen Regenwaldes angebaut, über 20% davon in Ghana, dem zweitgrössten Kakaoproduzenten der Welt.

Der Nachernteprozess der Kakaofrüchte ist seit Jahrhunderten weitgehend unverändert und konzentriert sich ausschliesslich auf die Gewinnung der Kakaobohnen, welche lediglich 10% der gesamten Kakaofrucht ausmacht. Die Kakaopulpe (wohlschmeckende 20% der Kakaofrucht) wird während der Kakaobohnenfermentation auf Grund mikrobieller Enzyme verflüssigt und geht als Abfallprodukt für die menschliche Ernährung verloren. Dieser sogenannte Kakaosaft könnte jedoch als nachhaltiger Rohstoff in der Lebensmittelproduktion genutzt werden. Die veralteten Verarbeitungsverfahren, fehlendes Knowhow und geringe Innovationskraft in der Kakaoindustrie, lassen dieses Potential bislang unberührt.

Das Startup CocoA hat sich zum Ziel gesetzt durch Nutzung dezentraler Energien, gängiger Lebensmittelstandards, sowie Digitalisierung der Qualitätskontrolle und Logistik die Kakaoverarbeitung in Ghana zu revolutionieren.

CocoA hat in Ghana Strukturen aufgebaut, damit der Kakaosaft unter hygienischen Bedingungen gesammelt, im Anschluss pasteurisiert und u.a. in die Schweiz transportiert werden kann. Damit soll eine zusätzliche Einnahmequelle für die Bauern generiert werden, dringend benötigte Arbeitsplätze im ländlichen Ghana geschaffen und der Food Waste-Anteil in der Kakaoproduktion signifikant reduziert werden.

In Zusammenarbeit mit CocoA entwickelt die ZHAW verschiedene Getränke auf Basis des pasteurisierten Kakaosafts wie z.B. Wein und Erfrischungsgetränke. Die Experten der ZHAW beraten das Startup des Weiteren in der technologischen Umsetzung der Saftgewinnung vor Ort.

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