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_id: '13335'
abstract:
- lang: eng
text: "The process of thermal preservation of liquid foods is a safety-relevant
process step in the processing of products such as fruit juices and is associated
with a high-energy expenditure and safety margin. There are already various approaches
to improve this conventionally managed process step in terms of product and resource
preservation. Compared to these novel technologies, the use of real-time process
analytics offers great potential to improve already existing process plants by
implementing inline capable process analytical tools. This allows direct control
of the reactions taking place and changes during the running process. Instead
of post process, random product control, quality control during the process can
be made rendered. The chemical and pharmaceutical industry serves as a reference
industry for the use of process analytical tools, although the reactions and product
matrices are less complex. In the food industry, on the other hand, there is a
greater variation in raw materials and intermediate products. In addition, a large
number of reactions can take place in parallel within a process, and the physical
states and properties of the individual components can vary. A uniform set of
rules for the use of process analytical tools does not exist here. Each product,
each process provides its own research potential, so that a large research gap
opens up in the area of the food industry.\r\nIn order to contribute to closing
this gap, this thesis presents a novel approach to improve the process of pasteurization
of liquid food. For fruit juices as an application, near infrared spectroscopy
in combination with chemometric methods was applied to make the process more product
specific. Based on known weaknesses of the process, the relevant aspects for a
product-specific treatment were identified. In the further course, the suitability
of near infrared spectroscopy as a process analytical tool in the process of pasteurization
was verified. Moreover, it was investigated whether a sufficiently accurate identification
of the product type as well as the microbiologically relevant properties can be
achieved by the application of chemometric methods. In the course of this, the
suitability of the measurement methodology was confirmed and solutions were established
for any process influences. The product classification and description of the
microbiologically relevant parameters extract content and pH value were also implemented
with sufficient accuracy. Knowing the destruction kinetics of relevant microorganisms,
the product-specific determination of target values for the necessary lethal heat
input could be realized. In addition, an analysis of the actual values was carried
out on the basis of a chemometric regression method by inferring the microbiological
pasteurization effect through the chemical reaction of acid hydrolytic sucrose
degradation by means of the indirect approach. This required knowledge of the
chemical reaction kinetics and mahematical modeling of the degradation behavior.
The novel approach could be confirmed by calculations using results from off-line
analysis, whereas the use of near infrared spectroscopy as an inline method still
revealed potential for optimization with respect to measurement accuracies.\r\nIn
summary, the results of this work provide a promising opportunity to make conventional
processes for the preservation of liquid foods more product-specific by using
near-infrared spectroscopy as an inline-capable and multimodal sensor technique,
leading to an increase in process efficiency and product quality."
- lang: ger
text: "Der Prozess der thermischen Haltbarmachung von flüssigen Lebensmitteln ist
ein sicherheitsrelevanter Prozessschritt in der Verarbeitung von Produkten wie
Fruchtsäften und ist mit einem hohen energetischen Aufwand und Sicherheitszuschlag
verbunden. Um diesen konventionell geführten Prozessschritt hinsichtlich Produkt-
und Ressourcenschonung zu optimieren, gibt es bereits verschiedene Ansätze. Im
Vergleich zu neuartigen Technologien bietet der Einsatz von Echtzeit-Prozessanalytik
großes Potential bereits bestehende Prozessanlagen durch die Implementierung inlinefähiger
Prozessanalysetools zu verbessern. Dies ermöglicht eine Kontrolle ablaufender
Reaktionen im laufenden Prozess. Anstelle nachgelagerter, stichprobenartiger Produktkontrolle
kann eine Qualitätslenkung im Prozess erfolgen. Vorbildindustrie bezüglich des
Einsatzes von Prozessanalysetools ist die pharmazeutische Industrie, wo Reaktionen
und Produktmatrices allerdings weniger komplex sind. In der Lebensmittelindustrie
gibt es eine größere Schwankungsbreite der Rohstoffe und Zwischenprodukte. Zudem
können innerhalb eines Prozesses eine Vielzahl an Reaktionen parallel ablaufen
und die Zustandsformen und Eigenschaften der einzelnen Komponenten variieren.
Ein einheitliches Regelwerk zum Einsatz der Prozessanalysetools existiert nicht.
Jedes Produkt, jeder Prozess liefert eigenes Forschungspotential, sodass sich
im Bereich der Lebensmittelindustrie eine große Forschungslücke auftut.\r\nUm
einen Beitrag zur Schließung dieser Lücke zu leisten, zeigt diese Arbeit einen
neuartigen Lösungsansatz auf, um den Prozess der Pasteurisation flüssiger Lebensmittel
zu verbessern. Am Anwendungsfall von Fruchtsäften wurde der Einsatz von Nahinfrarotspektroskopie
in Kombination mit chemometrischen Methoden genutzt, um den Prozess produktspezifischer
zu gestalten. Ausgehend von bekannten Schwachstellen des Prozesses wurden die
relevanten Aspekte identifiziert, deren Kenntnis für eine produktspezifische Behandlung
relevant sind. Angefangen mit der Überprüfung der Eignung von Nahinfrarotspektroskopie
als Prozessanalysetool im Prozess der Pasteurisation, wurde untersucht, ob eine
Identifikation des Produkttyps sowie der mikrobiologisch relevanten Eigenschaften
durch die Anwendung chemometrischer Methoden erfolgen kann. In diesem Zuge konnte
eine Eignung der Messmethodik bestätigt werden und für etwaige Prozesseinflüsse
Lösungsansätze etabliert werden. Auch die Produktklassifizierung und Beschreibung
der mikrobiologisch relevanten Parameter Extraktgehalt und pH-Wert wurden hinreichend
genau umgesetzt. Unter Kenntnis der Abtötungskinetiken entsprechend relevanter
Mikroorganismen konnte die produktspezifische Ermittlung für Sollwerte des notwendigen
letalen Hitzeeintrags realisiert werden. Im Weiteren wurde eine Analyse der Ist-Werte
auf Basis einer chemometrischen Regressionsmethode durchgeführt, indem mittels
des indirekten Ansatzes über die chemische Reaktion der säurehydrolytischen Saccharosedegradation
auf den mikrobiologischen Pasteurisationseffekt geschlossen wurde. Dazu war die
Kenntnis der chemischen Reaktionskinetik notwendig und die mathematische Modellierung
des Abbauverhaltens. Der neuartige Ansatz konnte mittels Berechnungen unter Verwendung
von Ergebnissen der Offline-Analytik bestätigt werden. Der Einsatz von Nahinfrarotspektroskopie
als Inline- Methode hingegen offenbarte Optimierungspotenzial hinsichtlich der
Messgenauigkeiten.\r\nZusammenfassend liefern die Ergebnisse dieser Arbeit eine
vielversprechende Möglichkeit herkömmliche Prozesse zur Haltbarmachung von flüssigen
Lebensmitteln durch den Einsatz von Nahinfrarotspektroskopie als inlinefähige,
multimodale Sensortechnik produktspezifischer zu gestalten, was zur Steigerung
der Prozesseffizienz und Produktqualität führt."
author:
- first_name: Imke
full_name: Weishaupt, Imke
id: '58425'
last_name: Weishaupt
citation:
ama: Weishaupt I. Near Infrared Spectroscopy as Inline Analytical Tool to Optimize
the Pasteurization Process of Liquid Foods. Technische Universität Berlin;
2023. doi:https://doi.org/10.14279/depositonce-17804
apa: Weishaupt, I. (2023). Near infrared spectroscopy as inline analytical tool
to optimize the pasteurization process of liquid foods. Technische Universität
Berlin. https://doi.org/10.14279/depositonce-17804
bjps: 'Weishaupt I (2023) Near Infrared Spectroscopy as Inline Analytical
Tool to Optimize the Pasteurization Process of Liquid Foods. Berlin: Technische
Universität Berlin.'
chicago: 'Weishaupt, Imke. Near Infrared Spectroscopy as Inline Analytical Tool
to Optimize the Pasteurization Process of Liquid Foods. Berlin: Technische
Universität Berlin, 2023. https://doi.org/10.14279/depositonce-17804.'
chicago-de: 'Weishaupt, Imke. 2023. Near infrared spectroscopy as inline analytical
tool to optimize the pasteurization process of liquid foods. Berlin: Technische
Universität Berlin. doi:https://doi.org/10.14279/depositonce-17804,
.'
din1505-2-1: 'Weishaupt, Imke: Near
infrared spectroscopy as inline analytical tool to optimize the pasteurization
process of liquid foods. Berlin : Technische Universität Berlin, 2023'
havard: I. Weishaupt, Near infrared spectroscopy as inline analytical tool to optimize
the pasteurization process of liquid foods, Technische Universität Berlin, Berlin,
2023.
ieee: 'I. Weishaupt, Near infrared spectroscopy as inline analytical tool to
optimize the pasteurization process of liquid foods. Berlin: Technische Universität
Berlin, 2023. doi: https://doi.org/10.14279/depositonce-17804.'
mla: Weishaupt, Imke. Near Infrared Spectroscopy as Inline Analytical Tool to
Optimize the Pasteurization Process of Liquid Foods. Technische Universität
Berlin, 2023, https://doi.org/10.14279/depositonce-17804.
short: I. Weishaupt, Near Infrared Spectroscopy as Inline Analytical Tool to Optimize
the Pasteurization Process of Liquid Foods, Technische Universität Berlin, Berlin,
2023.
ufg: 'Weishaupt, Imke: Near infrared spectroscopy as inline analytical tool
to optimize the pasteurization process of liquid foods, Berlin 2023.'
van: 'Weishaupt I. Near infrared spectroscopy as inline analytical tool to optimize
the pasteurization process of liquid foods. Berlin: Technische Universität Berlin;
2023. 144 p.'
date_created: 2026-01-09T11:56:40Z
date_updated: 2026-01-12T08:47:34Z
defense_date: 2023-05-05
department:
- _id: DEP4028
doi: https://doi.org/10.14279/depositonce-17804
keyword:
- fruit juice pasteurization
- near infrared spectroscopy
- process optimization
- multivariate statistics
- inline process analytics
- Fruchtsaftpasteurisation
- Prozessoptimierung
- Nahinfrarotspektroskopie
- multivariate Statistik
- Inline-Prozessanalytik
language:
- iso: eng
page: '144'
place: Berlin
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publisher: Technische Universität Berlin
status: public
supervisor:
- first_name: 'Juri '
full_name: 'Rappsilber, Juri '
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last_name: Neubauer
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full_name: Schneider, Jan
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last_name: Schneider
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- first_name: 'Leif-Alexander '
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title: Near infrared spectroscopy as inline analytical tool to optimize the pasteurization
process of liquid foods
type: dissertation
user_id: '83781'
year: '2023'
...
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_id: '677'
abstract:
- lang: ger
text: Maschinenstillstände aufgrund von Umrüstvorgängen stellen gerade bei variantenreicher
Fertigung und kleinen Losgrößen einen erheblichen Kostenfaktor dar. In einem Projekt
zur Rüstzeitoptimierung strebt die Abbelen Fleischwaren GmbH & Co. KG gemeinsam
mit dem Institut für Arbeitswissenschaft eine Steigerung der Arbeitsproduktivität
im Verpackungsbereich an. Dazu wurden auf Basis von Videoanalysen Best-Practice-Rüstabläufe
modelliert und in Arbeitsanweisungen dokumentiert. Zur Vermittlung der optimierten
Arbeitsmethoden wurde ein Schulungskonzept für Maschinenführer entwickelt.
author:
- first_name: Meikel
full_name: Peters, Meikel
last_name: Peters
- first_name: Sven
full_name: Hinrichsen, Sven
id: '49010'
last_name: Hinrichsen
- first_name: Walter
full_name: Lehnen, Walter
last_name: Lehnen
citation:
ama: Peters M, Hinrichsen S, Lehnen W. Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen im Verpackungsbereich.
Unternehmen der Zukunft (UdZ). 2004;5(4):17-18.
apa: Peters, M., Hinrichsen, S., & Lehnen, W. (2004). Ablaufoptimierung von
Rüstvorgängen im Verpackungsbereich. Unternehmen der Zukunft (UdZ), 5(4),
17–18.
bjps: Peters M, Hinrichsen S and Lehnen W (2004) Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen
im Verpackungsbereich. Unternehmen der Zukunft (UdZ) 5, 17–18.
chicago: 'Peters, Meikel, Sven Hinrichsen, and Walter Lehnen. “Ablaufoptimierung
von Rüstvorgängen im Verpackungsbereich.” Unternehmen der Zukunft (UdZ)
5, no. 4 (2004): 17–18.'
chicago-de: 'Peters, Meikel, Sven Hinrichsen und Walter Lehnen. 2004. Ablaufoptimierung
von Rüstvorgängen im Verpackungsbereich. Unternehmen der Zukunft (UdZ)
5, Nr. 4: 17–18.'
din1505-2-1: 'Peters, Meikel ; Hinrichsen, Sven ; Lehnen,
Walter: Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen im Verpackungsbereich. In:
Unternehmen der Zukunft (UdZ) Bd. 5. Aachen, FIR (2004), Nr. 4, S. 17–18'
havard: M. Peters, S. Hinrichsen, W. Lehnen, Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen
im Verpackungsbereich, Unternehmen der Zukunft (UdZ). 5 (2004) 17–18.
ieee: M. Peters, S. Hinrichsen, and W. Lehnen, “Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen
im Verpackungsbereich,” Unternehmen der Zukunft (UdZ), vol. 5, no. 4, pp.
17–18, 2004.
mla: Peters, Meikel, et al. “Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen im Verpackungsbereich.”
Unternehmen der Zukunft (UdZ), vol. 5, no. 4, FIR, 2004, pp. 17–18.
short: M. Peters, S. Hinrichsen, W. Lehnen, Unternehmen der Zukunft (UdZ) 5 (2004)
17–18.
ufg: 'Peters, Meikel et. al. (2004): Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen
im Verpackungsbereich, in: Unternehmen der Zukunft (UdZ) 5 (4),
S. 17–18.'
van: Peters M, Hinrichsen S, Lehnen W. Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen im Verpackungsbereich.
Unternehmen der Zukunft (UdZ). 2004;5(4):17–8.
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date_updated: 2023-03-15T13:50:07Z
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- _id: DEP7020
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issue: '4'
keyword:
- Prozessoptimierung
- Rüstzeit
- Rüstzeitreduzierung
- Schulungskonzept
language:
- iso: ger
page: 17 - 18
place: Aachen
publication: Unternehmen der Zukunft (UdZ)
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issn:
- 1439-2585
publication_status: published
publisher: FIR
status: public
title: Ablaufoptimierung von Rüstvorgängen im Verpackungsbereich
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user_id: '49010'
volume: 5
year: 2004
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