Länger frisch

Verlängerte Haltbarkeit

 

Produkte aus frischer Rohmilch besitzen wertvolle Inhaltsstoffe, sind gesund und haben einen unverwechselbaren Geschmack. Der Nachteil: Sie sind normalerweise nur wenige Tage haltbar und verlieren mit der Zeit an Geschmack und Qualität. Durch innovative Verarbeitungsmethoden von Rohmilch ist es jetzt gelungen, Qualität und Geschmack von frischer Milch und den daraus hergestellten Produkten mit einer wesentlich längeren Haltbarkeit zu vereinen. Die Fachwelt spricht hierbei von ESL-Milchprodukten (Extended Shelf Life), die im gekühlten Regal bei +8 bis +10 °C und ungeöffnet bis zu 21 Tage lagerfähig sind. Die Herstellung solcher Produkte stützt sich grundsätzlich auf eine geeignete Kombination von Erhitzung und Filtration bei der Rohmilchbehandlung, wobei viele Verfahrensparameter wie maximale Temperatur, Erhitzungsdauer und Filtrierprinzip zur Auswahl stehen. Zusätzlich muss die wechselnde Zusammensetzung des „Natur-Rohstoffs“ Milch berücksichtigt werden. Zur Erfahrung im Umgang mit dem sensiblen Rohstoff Milch muss sich also auch ausgeprägtes verfahrenstechnisches Know-how gesellen, nicht zuletzt in Verbindung mit präziser und lebensmitteltauglicher Prozessmesstechnik.

Zu den weltweit führenden Herstellern von Prozesskomponenten für die Brauerei-, Getränke-, Milch- und Nahrungsmittelindustrie gehört die Unternehmensgruppe GEA Tuchenhagen. Ihr Tochterunternehmen GEA Tuchenhagen Dairy Systems hat sich auf technisch und wirtschaftlich optimierte Prozesstechnologie zur Verarbeitung von Milch, flüssigen Nahrungsmitteln und Saft spezialisiert und arbeitet intensiv an der Optimierung von ESL-Produktionsverfahren durch den Einsatz der Tiefenfiltration.
Für Applikations- und Demonstrationszwecke hat das Unternehmen eine mobile Pilotanlage entwickelt, wobei modernste Prozesstechnik zur Überwachung und Steuerung der Verfahrensparameter zum Einsatz kam. Auf Grund der besonders hohen Anforderungen entschied sich das Unternehmen für Prozessgeräte von Siemens.

 

Tiefenfiltration auch bei Milchprodukten

 

Der übliche verfahrenstechnische Weg zur Herstellung von ESL-Produkten führt vom Ausgangsstoff Rohmilch über die Herstellung von ESL-Milch und von dieser zu den verschiedenen Endprodukten. Alleiniges Ziel ist es, die Haltbarkeit der Endprodukte zu verlängern, ohne deren Geschmack und Inhaltsstoffe („Frische“) zu beeinträchtigen.
Bisher gebräuchliche ESL-Methoden sind Erhitzung bis +127 °C, Injektions- und Infusionsverfahren, indirekte Erhitzung, Entkeimungsseparation (Sporen), Mikrofiltration, Hochdruck- oder Ultraschallbehandlung. Jede der Methoden hat ihre Vor- und Nachteile. So birgt z.B. die Anwendung hoher Temperaturen die Gefahr, dass die Proteine denaturieren und dadurch das Produkt an Qualität und Akzeptanz verliert.
Die Tiefenfiltration besitzt das Potential, diese Schwierigkeiten zu vermeiden. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren zur Keimrückhaltung, das in der Getränkeindustrie bereits erfolgreich angewendet wird und womit Keimrückhaltungsraten von nahezu
100 % erreicht werden können.
GEA Tuchenhagen Dairy Systems untersuchte in einem Pilotprojekt, mit welchen Erfolgsaussichten die Tiefenfiltration auch für die verlängerte Haltbarkeit von Milchprodukten eingesetzt werden kann.
Dazu testete das Unternehmen mittels der Pilotanlage die Behandlung von Molke und Milch durch Tiefenfiltration in Kombination mit einer reduzierten thermischen Behandlung, jedoch unter Verzicht auf einen zusätzlichen Erhitzungsschritt. Bei Milch waren diese Versuche schon bei einer kurzen und „sanften“ Erwärmung auf nur +72 bis +75 °C erfolgreich - im Labor- und Produktionsmaßstab. Das Ergebnis: Uneingeschränkte Frische, höhere Qualität und eine Haltbarkeit von mindestens 21 Tagen. Bei Molke dauern die Versuche noch an.

 

Pilotanlage mit leistungsfähiger Prozesstechnik

 

Unter Filtration versteht man die Trennung eines Fest-Flüssig- Gemisches mittels geeigneten Filtermaterials. Bei der speziellen Variante der Tiefenfiltration werden die Feststoffpartikel nicht nur mechanisch an der Filteroberfläche (wie z. B. bei einer Kaffeemaschine), sondern bevorzugt im Innern des Filtermaterials mechanisch festgehalten und adsorbiert. Es spielen dabei also auch Prozessparameter wie die Filtrationsgeschwindigkeit und damit zusammenhängend der Differenzdruck vor und nach einer Filterschicht eine Rolle, was bei Auswahl der Prozessinstrumentierung berücksichtigt werden muss. Da die Qualität von Rohmilch prinzipiell variiert, müssen die Verfahrensparameter bei Chargenwechsel entsprechend angepasst und optimiert werden.
Mit seiner mobilen Pilotanlage bietet GEA Tuchenhagen Dairy Systems seinen Kunden (Molkereien oder Käsereien) die Möglichkeit, diese neue Technologie ohne großen Aufwand in ihren eigenen Betrieben generell zu erproben und die für ihren Betrieb spezifischen physikalischen Größen und Betriebsparameter zu ermitteln.

Alle qualitätsrelevanten Verfahrensschritte werden mit hochgenauen und langzeitstabilen Prozessgeräten überwacht. Die Geräte müssen sowohl den verfahrenstechnischen Notwendigkeiten als auch denen einer Versuchs- und Pilotanlage mit häufiger Parameteränderung gerecht werden. Zusätzlich besteht naturgemäß die Vorgabe, die besonderen Bedingungen der Branche „Dairy Industry“ einzuhalten
Daraus ergeben sich folgende Anforderungen an die Geräte:

 

Gerätebestückung aus einer Hand

 

Als Konsequenz aus dem Anforderungsprofil hat sich GEA Tuchenhagen Dairy Systems zur Bestückung der Pilotanlage ausschließlich mit Geräten von Siemens entschieden. Hierbei spielte auch die Überlegung eine Rolle, mit Siemens einen starken Partner nicht nur  für die Prozessgeräte, sondern auch, mit Blick auf eine zukünftige Überführung in den Produktionsmaßstab, für die Steuerung und Aspekte der Gesamtautomatisierung zu haben.

Prozessmesstechnik im Überblick

 

Druckmessumformer
Für die besonders kritische Überwachung und Steuerung der Differenzdruck-Verhältnisse am Filter wird der Druckmessumformer Sitrans P300 eingesetzt, der die Bestimmung von Absolut- oder Relativdruck erlaubt. Er steht für Messpräzision und Robustheit, für komfortable Bedienung und hochmoderne Kommunikation sowie für besondere Eignung zum Einsatz in der Nahrungs-, Genussmittel- und Pharmaindustrie, denn:

 

Volumenstrom-Durchflussmesser
Der hier verwendete Sitrans FM MAG 1100 Food ist ein magnetisch-induktiver Volumenstrom-Durchflussmesser in Ausführung für die Lebensmittelindustrie, der alle sanitären Normen erfüllt und daher als erstes Gerät seiner Art den EHEDG- Hygienetest (European Hygienic Engineering & Design Group) bestand. Partikel, Viskosität und Temperatur beeinflussen seine Leistung nicht.
In der Pilotanlage arbeitet er mit dem Messumformer Magflo MAG 6000 zusammen, der speziell für die Prozessindustrie ausgelegt ist.

 

Temperatur-Messumformer
Der Temperatur-Messumformer Sitrans TH300 wird im Fühlerkopf  montiert und wandelt Signale von Widerstandsthermometern, Widerstandsgebern, Thermoelementen und Spannungsgebern mittels HART-Schnittstelle in digitale Signale um. Grenzwerte, Ausfallverhalten etc. sind programmierbar. Weiterhin verfügt er über LEDs zur Anzeige des Betriebszustandes sowie über verschiedene Diagnosefunktionen.

 

Steuerung und Visualisierung
Die Steuerung der Pilotanlage erfolgt manuell, für industrielle Anlagen basiert sie auf der speicherprogrammierbaren Steuerung Simatic S7-300. In diesem Zusammenhang  kommt dem Prinzip „Alles aus einer Hand“ erneut besondere Bedeutung zu, da hierdurch Durchgängigkeit des Datenflusses sowie Einheitlichkeit bei Schnittstellen und beim Engineering gewährleistet werden. Ein digitaler Display Recorder Sirec DM visualisiert und speichert die gemessenen Prozessparameter, so dass sie nach Abschluss einer Versuchsreihe ausgewertet und verglichen werden können.

Lösung mit Mehrwert
Die Installation der Geräte sowie einen Probelauf mit Wasser schloss GEA Tuchenhagen Dairy Systems in nur einem Tag ab. Bei ihren ersten Einsätzen wiederholte die Pilotanlage diese positive Darbietung, arbeitete fehlerfrei in mehreren Molkereien und hinterließ rundum zufriedene Kunden.
Molkereien und Käsereien profitieren bei diesem Projekt aus dem engen Zusammenwirken von modernster Dairy-Technologie und Automatisierungstechnik, so wie es das Konzept „Alles aus einer Hand“ von GEA Tuchenhagen Dairy Systems konsequent umsetzt. Parallel dazu profitieren alle Anwender aber auch von den besonderen technischen Eigenschaften der eingesetzten Siemens-Prozessgeräte und dem auch hier realisierten Prinzip eines einzigen Lieferanten und damit Gesamtverantwortlichen.
Das Zusammenwirken der Anlagentechnologie von GEA Tuchenhagen Dairy Systems und der Mess- und Automatisierungstechnik von Siemens bietet dem Anwender Sicherheit durch eine optimale Funktion und einen erheblichen Mehrwert durch technologischen Vorsprung mittels des neuen Verfahrens und dessen Automatisierung.