RöstNuss live

RöstNuss live – Echtzeit-Detektion von (S)VOCs beim Rösten von Haselnüssen
Ausgangssituation
Nüsse und Ölsaaten wie Haselnüsse oder Mandeln sind neben Kakao und Zucker einer der wichtigsten Rohstoffe für die Herstellung von gefüllten Schokoladenerzeugnissen. Dabei ist der Röstprozess entscheidend für die Eigenschaften der Ölsaaten. Hauptkriterien für die Beurteilung des Röstprozesses sind die Farbe und der Geschmack der Produkte. Dabei kann die gewünschte Röstfarbe häufig durch zwei Röstprofile – Kurzzeit-Hochtemperaturröstung vs. Langzeit-Niedrigtemperaturröstung – erreicht werden. Technologisch wurde bisher vor allem die Veränderung der Mikrostruktur beim Rösten mit unterschiedlichen Parametern betrachtet.
Beim Rösten von Lebensmitteln kommt es durch nicht-enzymatische Bräunungsreaktionen zur Bildung von Wasser und Kohlendioxid durch den Abbau von Aminosäuren und Zuckern sowie der Oxidation von Lipiden. Es ist davon auszugehen, dass weitere, bisher nicht erfasste Abbauprodukte entstehen. Die Analytik flüchtiger und schwerflüchtiger organischer Verbindungen (engl. volatile organic compounds, VOCs und semi-volatile organic compounds, SVOCs) dient unter anderem der sensorischen Optimierung von Produkten. Die Freisetzung von (S)VOCs aus verschiedenen Produkten und Materialien wird beobachtet und charakterisiert. So können typische Zusammensetzungen und Muster von (S)VOCs aus aufgeschlüsselt werden. Dies liefert wichtige Informationen über das Vorhandensein oder die Entstehung von chemischen Stoffen – erwünscht oder unerwünscht – und ermöglicht die Entwicklung von Maßnahmen zur Vermeidung oder Förderung bestimmter Stoffe.
Für die Echtzeit-Detektion und Quantifizierung von VOCs wird insbesondere die Protonenaustauschreaktions-Massenspektrometrie (PTR-MS) – auch mit Flugzeitmassenspektrometer (PTR-TOF-MS) – eingesetzt. Mit der PTR-MS-Methode können kleinste Konzentrationsänderungen von VOCs im Ultraspurenbereich nachgewiesen werden. Da entscheidende Freisetzungsprozesse oft nur kurzzeitig auftreten, wie z.B. nicht-enzymatische Prozesse während des Röstens, sind Echtzeitanalysen von zentraler Bedeutung. Die kontinuierliche Überwachung der Entwicklung von VOCs und SVOCs wäre ein interessantes Werkzeug zur Bestimmung der Reaktionskinetik der nicht-enzymatischen Bräunung und zur Optimierung von Röstprozessen.
Ziel
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Identifizierung relevanter Röstbedingungen durch Analyse der freigesetzten VOCs und SVOCs, die zur Optimierung des Röstprozesses, insbesondere der Temperatur-Zeit-Profile, beitragen können.