Innovationen rund um Nahrung

Um acht Milliarden Menschen zu ernähren sind innovative Rezepte gefragt. Manche klingen skurril, andere ein bisschen eklig, viele existieren bereits jetzt oder in naher Zukunft. Vier von 20 Ideen, entstanden zwischen Labor und Kantine der Thinktanks.

Beim Stichwort Innovation denken die meisten Menschen vermutlich an die Erfindung des PC oder an ihr neues Smartphone, weniger an Nahrungsmittel und Wasser. Dabei ist es undenkbar, die demnächst acht Milliarden Menschen auf der Erde ausreichend zu ernähren und mit sauberem Wasser zu versorgen, ohne innovative Technologien im Bereich Food zu ent­wickeln und anzuwenden. Am bekanntesten dürfte der 3D-Druck von Lebensmitteln sein. Weniger spektaku­lär aber vielleicht noch drängender ist die fälschungs­sichere Rückverfolgung von Nahrungsmittel-Liefer­ketten und neue Wasseraufbereitungstechnologien mithilfe von Mikroalgen und Nanomaterialien.

Lebensmitteldruck: Nouvelle Cuisine 4.0?

Ob ein Objekt aus Kunststoff oder aus Schokolade bestehen soll, spielt für den 3D-Drucker letztendlich keine Rolle. Entscheidend ist das Ausgangsmaterial, das im FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling, Schmelzschichtverfahren) schmelz fähig oder jeden­falls leicht formbar sein muss. Gut geeignet sind Schokolade, Fondant, Pasta Teig, Frucht- und Gemüse­pürees. Die Zutaten werden über Lebensmittelpatro­nen und -tinte beigefügt.

Entwickelt wurde die Tech­nik zwar von der NASA, um ihren Astronauten etwas Abwechslung im Speiseplan bieten zu können, doch unter irdischen Bedingungen dient der Lebensmittel 3D-Druck gegenwärtig vor allem der Süsswaren-Deko und dem Wow-Effekt, wenn beispielsweise Hochzeits­torten mit der dreidimensionalen Schokoladenskulptur des Brautpaares getoppt werden.

Die Grundidee ist es, herkömmliche Lebensmittel, nach Bedarf in ungewöhnlichen Formen und kleinen Stückzahlen, zu drucken und mit Zusätzen zur Form­stabilität zu versehen (top-down-Ansatz). Den umge­kehrten Weg geht der bottom-up-Ansatz. Bottom-up im Lebensmitteldruck bedeutet, aus alternativen Nah­rungsquellen wie Algen und Insekten Lebensmittel zu erzeugen. Die sollen natürlich auch Konsumenten mun­den, denen beim Gedanken an essbare Mehlwürmer oder Heuschrecken eher der Appetit vergeht. Deshalb gehen die Produzenten vor wie Eltern, die ihren Kin­dern ungeliebtes Gemüse in der begehrten Tomaten­sosse unterjubeln: Pulverisierte, also unkenntlich ge­machte Insekten dienen als hochwertige Proteinquelle in Fitnessriegeln, Pralinen, Brot. Durch den Mixer und Drucker gejagt, weiterverarbeitet, fertig ist das neue Lifestyleprodukt mit Mehrwert. Im Gegensatz zu den Kindern wissen die Käufer, was sie essen und akzep­tieren es zunehmend.

Zukünftige Anwendungen des 3D-Lebensmittel­drucks sind denkbar. Dazu gehört die Idee, individu­alisierte, Lebensmittel herzustellen für Personen mit Schluck- oder Kaubeschwerden oder mit speziellem Nährstoffbedarf, darunter Diabetiker und Allergiker.
Der Lebensmitteldruck hat jedenfalls Fortschritte gemacht, seit 2013 der erste Pizzadrucker BeeHex in die Schlagzeilen kam und wieder verschwand. Marzi­pan, Pfannkuchen, Schokolade, Wurst, Sushi, Pasta – vieles ist heute möglich, wobei wohl eher Nerds als Gourmets die neue Technik goutieren. Schwerpunkt ist noch immer der Druck von Süsswaren mit individu­ellen Formen in kleiner Stückzahl und der Druck von ln-vitro-Fleisch, über den bereits die Insights Nr. 1 / 2020 im Rahmen der Technologievorschau informiert haben.

Drucken statt Kochen

Mehrere Unternehmen, überwiegend Start-ups, lo­ten derzeit das Potenzial von 3D-gedruckten Lebens­mitteln aus:

www.lapatisserienumerique.com

Die digitale Patisserie La Patisserie Numerique, ge­gründet 2019, will die Verwendung von 3D-Druck für Backwaren und in der Lebensmittelindustrie im All­gemeinen voranbringen. Dafür hat das Start-up eine spezielle Slicer-Software für den Lebensmitteldruck entwickelt. Um zu demonstrieren, welch filigranen, essbaren Gebilde druckbar sind, verzierten die Pro­grammierer-Patissiers eine Torte mit der süssen Nach­bildung der südlichen Fensterrosette von Notre-Dame de Paris.

www.barry-callebaut.com

Die Barry Callebaut Group, gegründet 1996, einer der grössten Schokoladenproduzenten der Welt, er­öffnete Anfang 2020 ein 3D-Druckstudio für Scho­kolade, nach eigenen Angaben das erste und einzige derartige Studio weltweit. Hier entstand beispielswei­se Flor de Cacao, das Modell einer Kakaobohne, die sich durch Kontakt mit heisser Schokoladensosse wie eine Kakaoblume öffnet. Konditoren können hier ihre eigenen Entwürfe herstellen und sie vervielfältigen, seien sie auch noch so filigran und kompliziert.

www.savor-eat.com

Das Start-up SavorEat und die Burger-Kette Bur­gus Burger Bar, beides Unternehmen aus Israel, ent­wickeln gemeinsam einen 3D-Drucker für veganen Fleischersatz.

Lebensmittel: Vertrauen ist gut, Block­chain ist besser

Glykol im Wein, BSE, Gammelfleisch, Melamin im Babypulver oder Pferde- statt Rindfleisch in der Lasa­gne – zwischen eklig bis tödlich variiert jeder einzelne der Lebensmittelskandale der letzten Jahre. Bevor es zum Skandal kommt, rufen zahlreiche Hersteller ihre Produkte oft vorsorglich zurück, selbst wenn sich der Verdacht auf Metallsplitter im Kochbeutelreis oder Salmonellen in der Zwiebelmettwurst nicht bestätigt. Lebensmittelverschwendung und Verpackungsmüll inklusive. Insofern ist Vertrauen in die Lebensmittel, die Lieferanten und Anbieter für alle Glieder einer Lie­ferkette überlebenswichtig.

Aus gutem Grund gehen viele Gastronomen der gehobenen Klasse zunehmend dazu über, ihre Lie­feranten auf der Speisekarte offenzulegen, als ver­trauensbildende Massnahme. Was im regionalen B2C Kontakt noch funktionieren mag, ist in der globalisierten Nahrungsmittelindustrie mit ihren komplexen Lieferketten schlicht unmöglich. Und wenn das Stich­wort (mangelndes) Vertrauen auf den dringenden Be­darf nach Konsumentenschutz trifft, ist die Blockchain nicht weit. ALPORA hat die Technologie in den ln­sights Nr. 1 / 2017 bereits ausführlich vorgestellt.
Diesmal geht es speziell darum, welche Chancen die Blockchain der Ernährungsindustrie bietet, um die Lebensmittelkette fälschungssicher dokumentie­ren zu können – Produzenten, Produktionsstandards, Herkunft, Lieferanten, Transportbedingungen etc. fälschungssicher impliziert: Um Geschäfte mittels Blockchain abzuwickeln, benötigt es gar kein Vertrauen zwi­schen den Beteiligten. (Die verschwundenen Bitcoins basierten nicht auf der Manipulation der Blockchain.)

Ende von Vertuschung und Betrug

Generell gibt es in der gesamten Food Supply Chain unzählige Möglichkeiten, zu betrügen, zu ma­nipulieren und zu vertuschen, also alles, was unter die Stichworte Food Fraud und Food Defence fällt. Ent­sprechend viele Ansatzpunkte für Blockchain – Anwendungen sind denkbar. Das fängt bei GVO-verunreinig­tem (gentechnisch veränderte Organismen) Saatgut und gefälschten Herkunftsangaben an und hört beim absichtlichen Panschen oder der Vertuschung unter­brochener Kühlketten noch lange nicht auf. Ferner lässt sich mittels Blockchain ein manipulationssicheres Landkataster erstellen, das Bauern – in Ländern mit unzuverlässigen Landeigentumsverhältnissen – ihre Eigentumsrechte sichert. Damit lässt sich auch in den nachgelagerten Lieferketten die Herkunft von Lebens­mitteln einwandfrei nachweisen. Und schliesslich kann das unbestechliche Kontrollsystem dafür sorgen, dass Green Bonds wirklich nur zweckgebunden in umwelt­freundliche Firmen und Projekte investieren.

Anbieter und Nutzer

www.ibm.com

Die bekannteste Blockchain im Bereich Food Sup­ply Chain dürfte IBM Food Trust sein, ein kooperatives Netzwerk von Landwirten, Herstellern, Verarbeitungs­unternehmen, Grosshändlern, Einzelhändlern, Konsu­menten und anderen Beteiligten, das die Transparenz und Verantwortlichkeit in der gesamten Lebensmittel­lieferkette verbessert. Das Netzwerk verbindet die Teilnehmer über eine autorisierte, unveränderliche und gemeinsame Dokumentation der Herkunft von Le­bensmitteln, Transaktionsdaten, Verarbeitungsdetails und mehr. So lassen sich Ineffizienzen, Umweltver­stösse und Manipulationen in den weltweiten Liefer­prozessen vermeiden. Nestlé, Walmart und Carrefour unterstützen das Projekt.

www.agriledger.io

Während die Blockchain-Lösungen der grossen Player grundsätzlich für viele Industriezweige, nicht nur den Lebensmittelsektor anwendbar sind, spezia­lisieren sich Start-ups in der Regel von vornherein auf bestimmte Branchen, teilweise verbinden sie damit auch ethische Ansprüche. Beispielsweise Genevie­ve Leveille, Gründerin von AgriLedger. Sie hat sich nicht weniger als die Demokratisierung von Markt­chancen auf dem weiten Feld der weltumspannen­den Landwirtschaft auf die Fahnen geschrieben. Ihre Blockchain-Anwendung soll vor allem Landwirten in Entwicklungsländern Zugang zu globalen Märkten, Finanzmitteln und zu Informationsquellen erleichtern, einschliesslich relevanter Wetterinformationen, Her­kunft des Saatguts, verwendeter Düngemittel und Standort der Ernte.

www.oracle.com

Wie IBM betreibt auch Oracle eine eigene Blockchain-as-a-Service-Plattform. Zusammen mit der gemein gemeinnützigen NGO World Bee Projekt arbeitet Oracle an einem System zur Überwachung der Versorgungs­ketten in der Honigproduktion. Gleichzeitig versorgt das Projekt Imker, Landwirte, Forscher und Regierun­gen mit aktuellen Erkenntnissen der Bienenforschung.

www.siemens-mindsphere.io

Siemens hat MindSphere entwickelt, ein block­chain-basiertes Betriebssystem, das in der Lebens­mittelindustrie dazu beiträgt, unnötige Produktrück­rufe zu vermeiden, gefälschte Produkte zu erkennen und gestiegene Erwartungen der Verbraucher an die Transparenz von Herkunft und Produktionsverfahren zu erfüllen.

www.ifinca.co

Die iFinca App möchte die Ethik auf die Kaffeeplan­tagen bringen und verspricht mithilfe der Blockchain Transparenz „from farm to cup“. Die App verbindet die Konsumenten der Tasse Kaffee mit den Bauern auf den Plantagen. Wer einen QR-Code auf der Kaffee­verpackung scannt, erfährt, wie viel der Bauer an der Herstellung verdient hat und weitere Infos über die Fairness oder Unfairness der Lieferkette.

Big Data machts möglich

3D-Lebensmitteldruck, Blockchain zur Prüfung von Lieferketten – das sind einige der innovativen Forschungscluster, die aktuell im Bereich Nahrungs­mittel agieren. Die Liste der gesamten 20 Cluster hat das Schweizer Investment Analytics Unternehmen ALPORA erstellt: Mittels Big-Data-Analyse des Sys­tems NETCULATOR hat ALPORA alle mit dem Thema Foodbefassten wissenschaftlichen Publikationen aus­gewertet. Glücklicherweise zeigt die Liste, dass das grundlegendste aller weltweiten Probleme beim The­ma Innovation ganz oben steht.