Verzögerte Kristallisation von Honig mittels Hochleistungs-Ultraschall
Neben natürlichen Inhaltsstoffen wie Vitaminen, Mineralien und Enzymen zeichnet sich Honig durch antivirale, antibakterielle und pilzhemmende Eigenschaften aus. Zudem wirkt er antioxidativ und entzündungshemmend, verbessert die Verdauung, stabilisiert den Blutzucker, stärkt die Immunabwehr und beugt Atemwegserkrankungen vor. Zunächst ist der aus den Waben ausgeschleuderte Honig noch zähflüssig und halb klar, kristallisiert aufgrund natürlich vorhandener Zuckerverbindungen aber nach wenigen Wochen aus, was im Endprodukt oft als nachteilig empfunden wird. Zudem kann Honig in Gärung übergehen, was sich an kleinen Bläschen zeigt. „Obwohl sich die Kristallisation durch Pasteurisierung bis zu 12 Monate hinauszögern lässt, führt die starke Hitzeeinwirkung zu Qualitätsverlust“, erläutert Estela Pacheco, Projektkoordinatorin von LIQUAM und Mitbegründerin des Unternehmens Sonicat Systems, dem Projektträger. Im Vorfeld hatte die Projektgruppe auf Basis von Hochleistungsultraschall (HPU) bereits die patentierte Technologie LIQUAM für die Honigherstellung und daraus ein sogenanntes minimal funktionsfähiges Produkt (minimum viable product, MVP) entwickelt. Mithilfe der EU-Finanzierung konnte die Innovation nun zum Prototyp LIQUAM450 weiterentwickelt werden. „LIQUAM verzögert den Kristallisationsprozess, hält aber die Temperatur stets unter 55 °C. Dadurch bleibt der Honig länger flüssig, ohne dass Qualität und ernährungsphysiologische Eigenschaften darunter leiden“, erklärt Iratxe Perales, Mitbegründerin von Sonicat Systems.
Hochleistungs-Ultraschalltechnologie
Bei der Pasteurisierung wird Honig in der Regel zwei bis drei Minuten lang auf etwa 80 °C erhitzt, sodass die Zuckermikrokristalle im Honig schmelzen, um dann schnell auf 45 bis 50 °C abgekühlt zu werden. Da Honig hitzeempfindlich ist, beeinträchtigt dieser Prozess die Qualität, Frische und nutrazeutischen Eigenschaften. „So geht z. B. ein Drittel der in Rohhonig enthaltenen antioxidativen Substanzen verloren“, ergänzt Perales. Das Hochleistungs-Ultraschallverfahren von LIQUAM variiert zwischen Hoch- und Niederdruck, sodass sich Millionen von Vakuumbläschen bilden, die bei entsprechender Größe aufplatzen und durch Stoßwellen mechanische Effekte erzeugen, was die Zuckerkristalle zerfallen lässt. Diese sogenannte akustische Kavitation ist schon bei Raumtemperatur möglich.
Erprobung
Die Arbeitsgruppe testete eine hochskalierte Version des LIQUAM450-Prototyps fünf Monate lang in der Industrieanlage des Nahrungsmittelherstellers Adam Foods, Girona, Spanien. „Mikroskopische Bildgebung bestätigte, dass LIQUAM mit bis zu 0,01 % ähnliche Kristallisationsgrade wie die Pasteurisierung erreicht. Vor allem aber wirkte sich dies nicht signifikant auf den Feuchtigkeits- Hydroxymethylfurfural- und Enzymgehalt aus. Hydroxymethylfurfural und Enzyme sind wichtige Indikatoren für die Frische von Honig“, erläutert Perales. Auch Pollenpartikel, anhand derer sich die botanische Herkunft des Honigs bestimmen lässt, werden nicht geschädigt, und der Honig bleibt fast so lange flüssig wie nach einer Pasteurisierung. Während die Arbeitsgruppe im Rahmen von LIQUAM ihr Produkt weiter optimieren, hochskalieren, testen und den LIQUAM450-Prototyp auf die CE-Kennzeichnung vorbereiten konnte, war die Beschaffung aller Komponenten in der EU problematisch, was die termingerechte Endmontage verzögerte. „Mit unserem ersten Prototyp lagen die Verarbeitungskosten für 100 Kilogramm stündlich bei 70 000 EUR, mit LIQUAM450 hingegen nur noch bei 50 000 EUR. Gestiegene Material- und Komponentenkosten erhöhten allerdings den Verkaufspreis, und auch der Energieverbrauch ist mit LIQUAM450 dreimal höher als bei unserer vorherigen MVP-Version“, so Perales. Das Team brachte jedoch das Produkt www.honey-ai.com (Honey.AI) auf den Markt, bestehend aus einem Digitalmikroskop, computergestützter Erkennung und ML-Algorithmen (maschinelles Lernen) für die automatisierte Analyse von Honig, u. a. zur Unterscheidung einzelner Pollentypen und damit genauen Authentifizierung der Trachtquelle. Ergebnisse liegen nach weniger als einer Stunde vor. „Die Lösung wollen wir nun Honigerzeugern anbieten, um potenzielle Investoren für LIQUAM zu gewinnen. Honey.AI soll auch für die automatisierte Pollenanalyse weiterentwickelt werden“, fährt Pacheco fort.
Vorteile in vielerlei Hinsicht
LIQUAM fördert damit nachhaltigen Lebensmittelkonsum und die preiswerte Erzeugung gesunder Produkte. Es trägt auch zum Schutz und der Wiederherstellung europäischer Ökosysteme und biologischer Vielfalt bei, da etwa ein Drittel der Pflanzenproduktion von der Bestäuberleistung der Bienen abhängig ist. „LIQUAM bietet europäischen Imkereien auch die Möglichkeit, ihren Honig aufzuwerten und dadurch von billigen Importprodukten abzuheben“, schließt Perales.
Schlüsselbegriffe
LIQUAM, Honig, Kristallisation, Ultraschall, Pasteurisierung, Kavitation, Pollen, Bienen
