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Affordable, low temperature, rapid and energy efficient dual frequency microwave assisted vacuum system for drying and cooking foods

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Bahnbrechende Trocknungs- und Erhitzungstechnologie für maximalen Nährstoffgehalt von Lebensmitteln

Mit einer bahnbrechenden Mikrowellentechnologie für die Vakuumtrocknung, die durch maschinelles Lernen und KI unterstützt wird und bis zu 80 % energiesparender ist, sollen künftig vollwertigere, optisch ansprechendere Lebensmittelprodukte erzeugt werden.

Industrielle Technologien

Haltbarkeit, Nährstoffretention und organoleptische Eigenschaften (Geschmack, Textur, Geruch und Aussehen) sind bei Lebensmitteln entscheidende Kriterien, um Abfall zu reduzieren, Ernährungssicherheit für eine wachsende Bevölkerung zu gewährleisten und rentabel zu produzieren. Luft (bzw. Sauerstoff) und Feuchtigkeit beschleunigen Zersetzungsprozesse bei Lebens- und Arzneimittelprodukten und begünstigen die Vermehrung von Bakterien, Schimmel und Hefepilzen. Bisherige Vakuum- und Trocknungsverfahren zum Entfernen von Luft und Feuchtigkeit erfordern immense Mengen Energie und hohe Temperaturen und führen dennoch zu ungleichmäßiger Energieverteilung. Dies verringert nicht nur Durchsatz und Haltbarkeit, sondern beeinträchtigt auch organoleptische und ernährungsphysiologische Eigenschaften von Lebensmitteln. Das vom Europäischen Innovationsrat (EIC) finanzierte Projekt MILDTECH entwickelte vier revolutionäre KI-unterstützte Hightech-Prototypen für Erhitzungs- und Trocknungstechnologien für die häusliche, kommerzielle sowie klein- und großindustrielle Verarbeitung von Lebensmitteln. Mit MILDTECH getrocknete oder erhitzte Produkte sehen und schmecken fast wie frische Lebensmittel, lassen sich aber schneller, billiger und deutlich energiesparender produzieren als mit herkömmlichen Verfahren.

Mikrowellenunterstützte Vakuumtrocknung mit zwei Frequenzbereichen

Das System MILDTECH baut auf der im EU-finanzierten Vorgängerprojekt MILD-DRY entwickelten mikrowellenunterstützten Vakuumtrocknungstechnologie auf. Ddas Festkörper-basierte System im Mikrowellenbereich (Hochfrequenz, HF) kombiniert erstmals Vakuumtechnologie mit zwei Frequenzbereichen der Festkörperenergie. Projektkoordinator Georgios Vanezi, Geschäftsführer des Unternehmens MILDTECH, das das Projekt koordinierte und die Technologie entwickelte, erklärt: „Mit der HF-Festkörpertechnologie auf zwei Frequenzbereichen kann der Energieverbrauch besser kontrolliert, zwischen kleiner und großer Eindringtiefe variiert und der ganze Prozess angepasst werden.“ Sie arbeitet mit niedriger Temperatur und verarbeitet das Material schneller und deutlich effizienter als bisherige Verfahren.

Industrie 4.0: Technologische Prozessanalyse, maschinelles Lernen und KI

MILDTECH gehört zu den Marktführern in den Bereichen digitale Transformation und Industrie 4.0-Technologien. Das System beinhaltet ein proprietäres Cloud-basiertes, intelligentes technologisches Prozessanalysesystem für das automatisierte Garen/Trocknen mit vordefinierten Verarbeitungsparametern bei einfachster Bedienung. Entsprechend den vorgegebenen ‚Rezepten‘ orientiert sich die automatisierte Verarbeitung der Lebensmittel an optimalen Materialparametern (Temperatur, Zeit und Mikrowellenfrequenz). Maschinelles Lernen und KI wiederum sorgen für laufende Prozessoptimierung.

Maximaler Nährstoffgehalt

Die Arbeitsgruppe übertraf ihre Projektziele bei weitem, da bei höherem Durchsatz der Energieaufwand bei allen vier Systemen enorm gesenkt, die Verarbeitungsdauer verkürzt und die Nährstoffretention im Vergleich zur Konkurrenz deutlich verbessert wurde. So betrug der Energieaufwand der Catering-Anlage statt der angestrebten 30 kW nur noch 2,5 kW und konnte bei der kleineren Verarbeitungsanlage sogar von 50 kW auf 5 kW gesenkt werden. Laut Vanezi „zeichnet sich unsere bahnbrechende Technologie vor allem durch die hervorragende Nährstoffretention aus. Bei derzeitigen Verfahren zur Lebensmittelverarbeitung werden durch die sehr hohen Temperaturen viele Schlüsselenzyme, Proteine, Vitamine und Nährstoffe zerstört. Mit unserer Technologie wird bei sehr niedrigen Temperaturen (weniger als 30 ⁰C) gegart und getrocknet, sodass der Großteil der Nährstoffe erhalten bleibt. Auch die Verarbeitungszeit ist wesentlich kürzer (Minuten statt Tage), und der Energieverbrauch liegt bis zu 80 % unter dem anderer Trocknungs-/Erhitzungsverfahren.“ MILDTECH wurde vom Europäischen Innovations- und Technologieinstitut (EIT Food), einer paneuropäischen Organisation für den Aufbau eines innovativen, integrativen und widerstandsfähigen Lebensmittelsystems, als bahnbrechendes Start-up-Unternehmen ausgezeichnet. Das Unternehmen unterbreitete Produktionsbetrieben von Lebensmitteln, Nutrazeutika, Algen und anderen Rohstoffen bereits detaillierte Angebote, sodass Trocknung und Erhitzen von Lebensmitteln nun auf breiter Basis revolutioniert werden können.

Schlüsselbegriffe

MILDTECH, Lebensmittel, Erhitzen, Nährstoffretention, KI, maschinelles Lernen, mikrowellenunterstützte Vakuumtrocknung, Hochfrequenz, HF, Industrie 4.0

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26 Januar 2021