Geschrieben von Dr. Ulla Reutner
Die Kunststoffindustrie weiß die Vorteile von Extrudern schon seit ihren Anfängen im 20. Jahrhundert zu schätzen. Polymere lassen sich damit zu Granulaten und Masterbatches und schließlich zu Rohren, Fensterprofilen und vielem mehr formen. Der kontinuierliche Prozess ist ideal für eine effiziente Massenproduktion, lässt sich gut skalieren und es fällt dabei nur sehr wenig Abfall an.
Auch wenn die Technologie dort ausgereift erscheint: Nach wie vor ist die Innovationskraft ungebrochen. Treiber sind Nachhaltigkeit, neue Materialien und die Digitalisierung. Um Kunststoffabfälle wiederzuverwenden, müssen Feuchte, Lösemittel und Verschmutzungen aus Post-Consumer-Kunststoffen entfernt werden – mit verbesserten Entgasungssystemen. Integrierte Schmelzefilter und eine mehrstufige Extrusion ermöglichen es, aus stark verunreinigten Kunststoffabfällen hochwertige Rezyklate zu erzeugen.
Für neue Materialien wird die Extrusion zur Entwicklungsplattform, etwa bei der Verarbeitung von Biokunststoffen, der Erzeugung mit Glasfaser gefüllter Compounds oder der Zuführung funktionaler Additive. Hochleistungsextruder ermöglichen die Mehrschicht-Extrusion. Mikro- und Nanoextruder erzeugen extrem kleine Strukturen, beispielsweise für die Medizintechnik. Zudem wird die Extrusionstechnik zunehmend mit neuen Fertigungstechnologien verknüpft, etwa mit 3D-Druckern. Bei all dem leistet die Digitalisierung Unterstützung, etwa durch die Einbindung von Inline-Rheologie und weiteren Sensoriken in Verbindung mit KI-gestützter Prozessregelung.
Um einiges jünger ist die Anwendung der Extrusion in der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie. Doch auch dort ist sie inzwischen seit Jahrzehnten fest etabliert. Ursprünglich vor allem zur Herstellung einfacher, stärkehaltiger Produkte eingesetzt, ist sie heute ein hochflexibles Werkzeug, das mechanische, thermische und teilweise auch chemische Prozessschritte in einem kontinuierlichen Verfahren integriert. Innerhalb eines Extruders werden Rohstoffe gemischt, geknetet, unter Druck und Temperatur aufgeschlossen und durch eine Düse geformt. Diese Kombination macht die Technologie besonders effizient und vielseitig – Eigenschaften, die sie für industrielle Anwendungen nahezu unverzichtbar machen.
Klassische Anwendungen sind Frühstückscerealien, Snackprodukte und verschiedene Teigwaren. Sie ermöglicht die Expansion und Texturierung von Stärke mit hohen Durchsätzen. Auch im Bereich der Süßwaren sowie bei glutenfreien oder proteinangereicherten Produkten spielt die Extrusion eine wichtige Rolle. In der Futtermittelindustrie ist ihre Bedeutung noch ausgeprägter: Trockenfutter für Haustiere sowie ein Großteil moderner Aquafeeds werden extrusionsbasiert hergestellt. Lösungen für die Extrusion von Futtermitteln werden beispielsweise auf der Messe Interzoo, vom 12. Bis 15. Mai 2026 in Nürnberg gezeigt.
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Noch stärker als in der Kunststoffindustrie ist hier das Innovationspotenzial. Besonders deutlich wird dies im Bereich alternativer Proteine. Die Herstellung pflanzenbasierter Fleischanaloga basiert heute in weiten Teilen auf der sogenannten High-Moisture-Extrusion. Dieses Verfahren ermöglicht es, aus pflanzlichen Proteinen faserige, anisotrope Strukturen zu erzeugen, die sensorisch an Muskelfleisch erinnern. Entsprechend hat sich die Extrusion zu einer Schlüsseltechnologie für die Transformation proteinbasierter Lebensmittel entwickelt. Da die Nachfrage nach nachhaltigen Proteinquellen weiter zunimmt, sind hier weiterhin verfahrenstechnische Innovationen gefragt.
Dabei bekommt die präzise Struktur- und Prozesskontrolle eine immer größere Bedeutung. Während Extrusion früher primär empirisch betrieben wurde, rücken heute mikrostrukturelle Fragestellungen in den Fokus. Die Textur pflanzenbasierter Produkte hängt stark von der Wechselwirkung zwischen Rohstoffzusammensetzung und Prozessparametern ab, etwa vom Feuchtegehalt oder von der Proteinzusammensetzung. Schon kleine Geometrieänderungen in Düsen oder Kühlkanälen beeinflussen die Faserbildung und Porosität erheblich. Auch alternative Proteinquellen wie Erbsen, Reis oder Nebenprodukte aus der Lebensmittelindustrie, die zu dem früher dominierenden Soja hinzukommen, initiieren weitere technische Innovationen.
Ein aktueller Entwicklungsschwerpunkt ist die Herstellung funktioneller Lebensmittel mit gezielt eingestellten Nährstoffprofilen. Analog zur Bildung von Masterbatches in der Kunststoffindustrie kann man bei der Nahrungsmittelproduktion mit Hilfe der Extrusion Zusatzstoffe einbringen: beispielsweise Vitamine, Mineralstoffe oder andere bioaktive Komponenten durch Vormischungen oder Co-Extrusion. Die thermomechanische Belastung kann im Extruder jedoch kritisch sein, da insbesondere hitze- und scherempfindliche Substanzen wie Vitamin C, bestimmte Polyphenole oder probiotische Kulturen teilweise abgebaut werden können. Entsprechend erfordert die Prozessauslegung eine sorgfältige Abstimmung von Temperaturprofil, Verweilzeit und spezifischem Energieeintrag. In der Praxis werden hierfür unter anderem schonende Schneckenkonfigurationen, reduzierte Prozesstemperaturen oder nachgeschaltete Applikationsschritte eingesetzt, um Wirkstoffverluste zu minimieren und die gewünschte Funktionalität im Endprodukt sicherzustellen.
Ein wesentlicher Hebel liegt in der energetischen Optimierung, insbesondere bei energieaufwendigen High-Moisture-Prozessen. Aktuelle Entwicklungen konzentrieren sich auf verbesserte Schneckengeometrien, optimierte Wärmeführung sowie reduzierte Prozesstemperaturen. Ergänzend werden Prozessparameter zunehmend datenbasiert optimiert, um den Energieeintrag und die Verweilzeit präzise zu steuern.
Analog zur Kunststoffindustrie gewinnt auch in der Lebensmittel- und Futtermittelverarbeitung die Digitalisierung der Prozessführung an Bedeutung. Inline-Sensorik, modellbasierte Regelung und perspektivisch KI-gestützte Optimierung ermöglichen eine deutlich genauere Steuerung der Produktqualität. Damit entwickelt sich die Extrusion zunehmend von einem erfahrungsgetriebenen Verfahren hin zu einem datenbasierten und stärker modellgestützten Prozess.
Sowohl in der Kunststoffindustrie als auch in der Food- und Feed-Industrie geht die Bedeutung der Extrusion weit über ihre klassische Rolle des Formens hinaus. Sie ist nicht nur eine effiziente Produktionstechnologie für etablierte Produkte, sondern eine zentrale Plattform für Innovationen. In der Kunststoffindustrie bietet sie insbesondere bei der Materialkreislaufführung neue Lösungen. Und im Kontext nachhaltiger Ernährung dürfte ihre Bedeutung in der Nahrungsmittelindustrie in den kommenden Jahren weiter deutlich zunehmen. Und auch echte Zukunftsbranchen der Nachhaltigkeit nutzen Extrusionsverfahren: etwa die Batterieherstellung. Dort werden beispielsweise Elektroden für unterschiedliche Batterietypen extrudiert – und das wasserbasiert und dadurch besonders nachhaltig. Ein wachsender Trend ist zudem der Einsatz der Heißschmelzextrusion in der Pharmaindustrie, durch die die Bioverfügbarkeit bestimmter Wirkstoffe erhöht werden kann.
