Enorme Potenziale zur Einsparung von Energie stecken bei der Produktion von Backwaren vor allem im Kern des Gesamtprozesses: im Backen. Energieanalysen zeigen, dass mehr als die Hälfte des Energieeinsatzes allein in die Backöfen fließt, und dass von dieser Energie wiederum nur ein Drittel auf die eigentliche Erwärmung des Backguts entfällt. Die übrige Energie heizt die Umgebung auf.
Die Analysedaten machen deutlich, dass die Energieeffizienz beim Backen ein Schlüsselfaktor für eine umweltverträglichere Produktion sowie zur Senkung der Produktionskosten ist. Zu den hohen Energiekosten kommen Aufwendungen für CO2-Emissionen. Auch die Dauer des Backens führt Unternehmen oft an die Grenzen ihrer Zeitressourcen. Innovationen in der Backofentechnik sind somit gefragt. Daher widmeten sich Wirtschaftsvertreter und Wissenschaftler der Idee, ein an der Universität Erlangen-Nürnberg entwickeltes Verbrennungsprinzip erstmals in der Lebensmittelverarbeitung einzusetzen.
Das genutzte Prinzip mit volumetrischen keramischen Brennern (VKB), auch Porenbrenner genannt, hat sich bereits in anderen industriellen Anwendungsfeldern als sehr energieeffizient, schadstoffarm und robust erwiesen. Dabei erfolgt die Reaktion von Brenn- und Sauerstoff in den Hohlräumen eines keramischen Porenkörpers, ohne dass eine offene Flamme auftritt. Hieraus ergeben sich Vorteile wie schnelle Wärmeübertragung, leichte Regelbarkeit, niedrige Schadstoffwerte sowie eine stabile Verbrennung selbst bei schwankenden Brennstoffeigenschaften.
Im Zentrum des Forschungsprojektes wurde ein kommerzieller Elektro-Etagenofen mit zwölf volumetrischen keramischen Brennern umgerüstet – ein nicht-umgerüsteter Ofen gleichen Bautyps diente als Referenz bei den umfassenden Backversuchen. Als Referenzprodukt wurde ein 800-g-Weizenbrot ausgewählt.
Ziel der Untersuchungen war, den umgerüsteten VKB-Ofen mit dem nicht-umgerüsteten Ofen gleichen Bautyps zu vergleichen und seine Eignung zur Backwaren-Herstellung nachzuweisen. Nach Konstruktion und Inbetriebnahme des VKB-Ofens wurden umfassende Backversuche durchgeführt und die erzielte End-produktqualität anhand verschiedener Kriterien wie Gewicht, Volumen, Krustenfarbe, Härte, Porenverteilung der Krume sowie Elastizität ermittelt. Darauf basierend, wurden die Betriebsparameter des VKB-Ofens anschließend mit dem Referenz-Ofen abgeglichen.
Es zeigte sich, dass der VKB-Ofen eine mit dem kommerziellen Elektro-Etagenofen vergleichbare Temperaturverteilung erzielte. Bei den Qualitätskriterien zeigten sich keine signifikanten Abweichungen der hergestellten Brote. Es wurden qualitativ absolut gleichwertige Produkte hergestellt – bei entscheidenden Vorteilen: So konnte im VKB-Ofen die durchschnittliche Backzeit des Referenzbrotes um bis zu 20 % verkürzt werden. Die Energieeffizienz des VKB-basierten Backofens liegt um bis zu 45 % höher im Vergleich zu konventionell gasbetriebenen Backöfen. Da die Energieversorgung statt mit Strom durch Erd- oder Propangas erfolgt, ergeben sich bei den Energiekosten Einsparungen von 300 bis 400 %.
Der VKB-Ofen überzeugt mit einer kontinuierlichen Energieübertragung und einer viel flexibleren Steuerung, die es ermöglicht, unterschiedliche Produkte gleichzeitig in einem Ofen zu backen. Die innovative Technik eignet sich auch sehr gut für weitere Anwendungsgebiete, etwa zur Herstellung von dünnschichtigem Feingebäck wie Keksen.
