Den richtigen Geschmack treffen

Dipl.-Ing. Reinhold Remiger

Es lassen sich generell drei Formen von Fruchtsäften und fruchtsafthaltigen Getränken unterscheiden: reine Fruchtsäfte, entweder Direktsaft oder aus Konzentrat (Tab. 1), so genannte Fruchtnektare, die nur einen bestimmten Anteil an Konzentrat enthalten, und fruchtsafthaltige Getränke mit einem Fruchtsaftanteil von in der Regel 10 %. Zu den traditionellen Produkten kommen in letzter Zeit immer mehr Innovationen hinzu. Sie alle zeichnen sich durch die Produktionsschritte Bearbeitung und Dosierung der Komponenten, Ausmischung, Pasteurisierung und Abfüllung aus.

Die jeweilige Messmethode für die Dosierung einzelner Komponenten ist Ausgangspunkt jeder Ausmischung der fruchtigen Getränke. Volumenbasierende Systeme sind dabei in verschiedenen Ausführungen im Einsatz. Die einfachste Form stellt hierbei eine Niveauanzeige dar, die den Inhalt eines Tanks misst. Weitaus exakter ist das Einbeziehen des Gewichts einer Komponente. Werden Tanks zum Beispiel auf Wägezellen gesetzt, kann der Einfluss von Dichte und Luft ausgeschlossen werden. Dies erlaubt allerdings nur eine sequenzielle Messung. Die unterschiedlichen Komponenten müssen nacheinander und damit zeitintensiv gemessen werden. Dies kann jedoch durch negatives Wiegen in den Komponententanks, anstelle des Wiegens eines wachsenden Gewichts in den Mischbehältern, vermieden werden. Eine dritte Methode kombiniert die beiden zuvor genannten. Dabei messen Massedurchflussmesser in einer bestimmten Zeiteinheit die Masse anstelle des Volumens. So werden die Vorteile der beiden Techniken vereint und führen zu einer Messgenauigkeit, die mit der Gewichtsmessung durchaus vergleichbar und gleichzeitig wirtschaftlich ist.

Generell existieren derzeit vier Methoden zur Fruchtsaftausmischung, die je nach Variabilität der eingesetzten Komponenten und Endprodukte eingesetzt werden. Die einfachste Methode stellt das konventionelle Batch-Verfahren dar. Hier werden die einzelnen Komponenten parallel oder sequenziell in einen Mischtank dosiert und dann ausgemischt. Die Anzahl der Komponenten ist dabei theoretisch unlimitiert. Das Batch-System kommt häufig durchgängig im gesamten Produktionsprozess zum Einsatz. Das heißt, dass Batches oft mengenmäßig festgelegt sind und mehrere Batches eine Produktionseinheit bilden. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht im Wesentlichen darin, dass die Hauptkomponente Wasser direkt in den Mischtank dosiert wird – der Vorgang, der am meisten Zeit in Anspruch nimmt. So können während dieses Schrittes bereits Zucker und Konzentrat für den nächsten Batch bereitgestellt werden. Das Verfahren ist besonders für Herstellungsprozesse mit häufigen Produktwechseln geeignet und erlaubt Qualitätskontrollen vor jedem weiteren Produktionsschritt. Die Genauigkeit der Batch-Ausmischung hängt dabei vor allem von der für Anpassungen und Korrekturen verfügbaren Zeit ab. Während die Erstausmischung meist noch nicht so exakt ist, steigt die Genauigkeit mit der Zeit. Hinzu kommt, dass Investitionen in dieses System im Vergleich mit anderen als eher gering einzustufen sind. Der Hauptnachteil dieses Systems besteht im erhöhten mikrobiologischen Risiko. Sobald Wasser und Konzentrat zusammentreffen, ist die Eigenkonservierung der Komponenten aufgehoben und mikrobiologisches Wachstum kann beginnen. Die lange Zeitspanne zwischen der Verdünnung und der Pasteurisierung, die normalerweise mehrere Stunden beträgt, fördert dies zusätzlich. Verschiedene Hersteller schreiben deshalb Maximalzeiten zwischen Ausmischung und Pasteurisierung vor.

Eine Steigerung der Genauigkeit der Ausmischprozesse lässt sich mit batch-kontinuierlichen Systemen in zwei Produktionsschritten erreichen. Diese lassen sich wiederum in zwei Verfahren unterteilen: gravimetrisches Wägesystem und kontinuierliches Inline-System. Bereits die Dosierung mit einem gravimetrischen Wägesystem und Ausmischung der Komponenten zu Fertigsirup in Tandemtanks ermöglicht eine batch-kontinuierliche Produktion. Diese Systeme sind hochgenau, benötigen nicht viel Platz und arbeiten ohne Konzentratverluste. Eine Prozessautomatisierung ist ebenfalls möglich. In kontinuierlichen Inline-Systemen dagegen werden die Komponenten ohne Zwischenlagerung ausgemischt und unmittelbar dem nächsten Produktionsschritt zugeführt. So ist eine kontinuierliche Ausmischung sämtlicher Komponenten ohne den Einsatz von Tanks generell möglich. Lediglich ein kleiner Puffertank zwischen Mixer und Pasteurisierung ist nötig. Da auf diese Weise jedoch keinerlei Zwischenkontrollen möglich sind, muss die exakte und zuverlässige Funktion des Systems sichergestellt sein. Eventuelle Fehler würden sonst erst spät im Produktionszyklus erkannt und eine Korrektur wäre womöglich nicht mehr durchführbar. Kontinuierliche Systeme arbeiten extrem genau, beruhen aber auf einem konstanten und bekannten Verbrauch an Komponenten. Dadurch eignen sie sich eher für nicht-natürliche Getränke, nicht aber für Fruchtsäfte oder Nektare.

Daher bestehen moderne Dosier- und Ausmischsysteme im Fruchtsaftbereich heute in der Regel aus einem automatischen Chargendosiersystem. Beispiel für eine solche Lösung ist der Massmol von Van der Molen. Dieses automatische Batch-Dosiersystem liefert bei geringem Platzbedarf große Mengen an Fertiggetränk auch für mehrere Abfülllinien. Dabei zeichnet es sich durch eine hohe Messgenauigkeit durch Einsatz von Massedurchflussmessern sowie eine automatische Brixkorrektur aus. Das System arbeitet vollautomatisch, eignet sich für eine Vielzahl von Rezepturen und erlaubt die Aufzeichnung der Produktionsdaten. Das Produktwasser kann dabei durch das System dosiert oder den Mischtanks parallel zugeführt werden.

Diese Kombination verbindet die Vorteile der bis jetzt beschriebenen Verfahren und scheint so die beste Methode für moderne Produktionsbetriebe zu sein. Nur wenige und kleine Tanks sind nötig und die Prozesssysteme können äußerst Platz sparend eingesetzt werden. Das komplette Transfersystem lässt sich mit einer geringen Rohrleitungsgröße ausführen und ist demnach Kosten reduzierend. Darüber hinaus wird das Risiko mikrobiologischen Wachstums minimiert. Durch Computersteuerung, Automatisierung und Visualisierung lassen sich sämtliche Vorgänge analysieren und nachvollziehen.

Entscheidend für die Wahl eines Systems ist also die Frage, ob die Produktion in einem einzigen Schritt (alle Komponenten werden dosiert und ausgemischt) oder in zwei Schritten (durch Ansatz eines Fertigsirups mit anschließender Dosierung und Ausmischung mit Wasser) vollzogen wird. Eine zweite Entscheidung betrifft die Form der Ausmischung: batchweise, kontinuierlich oder die Kombination aus beidem. Sie führt zu folgenden Basiskonfigurationen:

Welches Design zum Einsatz kommt, hängt im Wesentlichen von der Häufigkeit der Produktwechsel, der Vielzahl der Rezepturen und der Kapazität der Abfülllinien ab. Diese Anforderungen in Rechnung gestellt, erscheint die batch-kontinuierliche Ausmischung als die effizienteste Methode für die Fruchtsaftindustrie.

Halle 5.1, Stand L29

cav 444

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