Für die Produktion von einer Tonne Trockenteigwaren muss man etwa 260 kg Wasser verdampfen. Dass dieser Prozess energieintensiv ist, versteht sich von selbst. Und er birgt ebenso ein beträchtliches Potenzial zur Energieeinsparung, wie das Schweizer Unternehmen Bühler mit der Entwicklung seiner Trocknerbaureihe Ecothermatik beweist.
Speziell für die Produktionslinien für Trockenteigwaren hat Bühler die Trocknergeneration Ecothermatik entwickelt. Die Technik ist seit Ende 2010 im Praxiseinsatz und wurde seither weiter verbessert und marktreif gemacht. Höchste Pastaqualitäten hinsichtlich Aussehen, Kocheigenschaften und Bruchstabilität sind das Ergebnis. Weitere Vorteile sind Bedienerfreundlichkeit und – besonders wichtig – Energieeffizienz. Schließlich ist das Trocknen von Teigwaren ein energieintensiver Prozess, gilt es doch pro Tonne Trockenteigwaren um die 260 kg Wasser zu verdampfen. In herkömmlichen Trocknungsprozessen wird dieses Wasser als Wasserdampf über die Abluft aus Vor- und Haupttrocknung an die Atmosphäre abgegeben. Eine Rückgewinnung der im Wasserdampf befindlichen Energie ist meist nicht lohnend. Dafür gibt es mehrere Gründe. Bei konventioneller Prozessführung fallen über den gesamten Trocknungsprozess bis zu sechs Abluftströme von unterschiedlichem Temperaturniveau an. Insbesondere die ersten Abluftströme der Vortrocknung enthalten den größten Teil des zu verdampfenden Wassers, dies aber bei noch relativ tiefem Temperaturniveau und bei geringer relativer Luftfeuchtigkeit. Eine Rückgewinnung der enthaltenen Energie ist damit nicht effizient zu realisieren. Zudem wäre das Temperaturniveau der rückgewonnenen Energie zu tief für eine prozessinterne Wiederverwendung. Erst die letzten Abluftströme der Haupttrocknung fallen bei relativ hohem Temperaturniveau an. Diese entziehen den Teigwaren jedoch keine genügend großen Wassermengen.
Der Ecothermatik-Prozess löst diese verfahrenstechnische Herausforderung elegant. Die Trocknungstechnologie und die Führung der Abluftströme während der Vor- und Haupttrocknung ermöglichen es, nur noch an zwei Positionen Abluftströme zu entnehmen. Diese Ablüfte eignen sich in Wassergehalt und Temperaturniveau bestens für einen Wärmeaustausch und die rückgewonnene Energie kann prozessintern wieder eingespeist werden. Somit werden Langteigwaren mit bis zu 40 % weniger thermischer Energie hergestellt, eine Reduktion von etwa 25 auf ca. 15 kWh pro 100 kg Teigwaren. Diese Energieersparnis macht die Teigwarenproduktion deutlich wirtschaftlicher. Geht man davon aus, dass thermische Energiekosten etwa zwei bis drei Prozent der Gesamtkosten in der Langwarenproduktion betragen, so ergibt sich bei 40 % Ersparnis eine Kostensenkung im Rahmen eines Prozentpunktes, der direkt als Gewinnmarge frei wird. Aber die Wirtschaftlichkeit alleine ist nicht der ganze Vorteil, auch ein beachtlicher Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Lebensmittelproduktion wird erzielt, werden doch signifikant weniger Energieträger verbraucht, um die thermische Energie bereitzustellen. Würden beispielsweise alle Langwaren Italiens mit der Ecothermatik getrocknet, ließen sich so etwa 11 Mio. l Heizöl oder 28 000 t CO2 einsparen.
Zur Reduzierung der thermischen Energie kommen Einsparungen an elektrischer Energie. Dies resultiert aus der Verwendung hocheffizienter Ventilatoren, die die höheren Umluftmengen im Trockner mit angepassten Schaufelgeometrien bewältigen und dabei dennoch den elektrischen Energieeinsatz im Rahmen von 10 % vermindern. Nicht zuletzt ermöglicht die energetisch optimierte thermische Installation der gesamten Linie, dass auch Kühlenergie im Rahmen von 20 % eingespart wird. In herkömmlichen Linien wird diese Kühlenergie zum Betrieb der Auffeuchtzone und zur oft erforderlichen Rückkühlung der Stabilisationszone verwendet. Bei Einsatz von Ecothermatik-Trocknern jedoch werden für diese Aufgaben nicht aktiv gekühlte Prozesswasserströme, sondern Rücklaufströme von thermischen Verbrauchern verwendet.
Bruchstabile Pasta
Oberstes Ziel bei der Herstellung eines beliebten Produktes wie Pasta sind dessen Eigenschaften bezüglich Aussehen und Bruchstabilität. Als technologische Grundlage für die Auslegung der Trocknungskurve der Anlage dient das materialwissenschaftliche Konzept der Glasumwandlung. Dabei wird die Teigware als „Material“ betrachtet, die in Abhängigkeit der Konzentration an Weichmacher (Wasserge-halt) oberhalb einer bestimmten Temperatur als gummiartiges, plastisch verformbares Material vorliegt und unterhalb dieser Temperatur als glasartiges, sprödes Material.
Bei herkömmlichen Trocknungsprozessen wird, hervorgerufen durch die relativ trockene und warme Trocknungsluft im Vortrockner, die Oberfläche der Teigwaren bereits in einen glasartigen Zustand überführt. Da aber die Produkte im Vortrockner den Großteil des Wassers verlieren, entstehen durch die parallel einsetzende Schrumpfung der Teigwaren Spannungen. Diese werden erst während der Haupttrocknung und insbesondere während der langen Stabilisationsphase wieder reduziert, denn bei herkömmlichen Prozessen wird die Oberfläche erst durch die dort vorherrschenden relativ hohen Temperaturen wieder gummiartig.
Die Ecothermatik setzt bereits im Vortrockner an und verhindert durch spezielle Klimaführung und Trocknungskurve mit feuchterer Trocknungsluft im Vortrockner, dass die Oberfläche der Teigwaren glasartig wird. Während der gesamten Trocknung bleiben die Teigwaren auch an der für die Eigenschaften so wichtigen Oberfläche im gummiartigen Zustand und werden erst während einer kontrollierten Kühlung spannungsfrei in den glasartigen Endzustand der Trockenteigware überführt. Die Vorteile dieser Verfahrensführung sind:
- Auch die Weizenproteine sind gut beweglich, sodass sie sich speziell an der Teigwarenoberfläche vernetzen können und damit zu hoher Bissfestigkeit und Kochstabilität beitragen.
- In der von der Trocknungsführung unabhängigen Stabilisationsphase lässt sich die Farbe der Teigwaren durch die Wahl unterschiedlicher Temperaturen beeinflussen.
- Im gummiartigen Zustand können durch die Schrumpfung hervorgerufene Spannungen schnell abgebaut werden, nicht erst während langer Phasen der Stabilisierung.
Die Ecothermatik stellt bereits nach 75 Minuten vollkommen stabile Teigwaren her. Der gefürchtete Nachbruch ist ausgeschlossen. Des Weiteren wird durch die stringente Führung des Prozesswassers der Wärmetauscher im Gegenstrom zu den Teigwaren über den gesamten Trockner ein stetiger Temperaturverlauf ohne Sprünge ermöglicht. Die fehlenden Zonenübergänge schließen jegliche Kondensation an den Teigwaren durch abrupte Klimaänderungen aus und ermöglichen eine gleichmäßig schonende Abtrocknung und Schrumpfung der Teigwaren. Diese Technologie macht aus einer Philosophie ein Trocknungskonzept. Die Automation der Anlage ist verständlich und logisch in der Handhabe. Dies erleichtert die Rezepterstellung, die Prozesskontrolle und auch die Fehlerbehebung.
Konstruktive Details
Auch die mechanische Realisierung kann überzeugen. Beispielsweise zeichnet sich die Anlage durch geringe mechanische Komplexität und dadurch reduzierten Installations- und Unterhaltsaufwand aus. Elemente, die dazu dienen, sind die vollkommene Integration von Heiz- und Kühlverteilern, der Entfall von Frischluftaufbereitungsinfrastruktur sowie Frisch- und Abluftverrohrungen im Trockner wie auch weniger Klimakreisläufe mit zugehöriger thermischer Ausstattung. Diese geringere Komplexität wird im Gegenzug mit einem Mehr an Zugänglichkeit und Hygiene kombiniert. Großzügig dimensionierte Querschnitte der Elemente sorgen nicht nur für eine gleichmäßige Luftverteilung bei geringem Druckverlust, sondern erlauben auch die einfache Durchführung der Reinigungs- oder Wartungsarbeiten. Der verlässliche und mechanisch synchronisierte Stabtransport garantiert für hohe Betriebssicherheit. Nicht zuletzt steht die konsequente Verwendung von dauerhaften und lebensmittelkonformen Werkstoffen für Qualität.
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