Die produktschonende Vakuumkontakttrocknung hat sich seit langem bei temperaturempfindlichen Lebensmitteln im Chargenbetrieb bewährt. Heute sind jedoch mehr und mehr Anlagen mit kontinuierlicher Arbeitsweise gefragt. Sie lassen sich in eine kontinuierliche Produktion eingliedern und ermöglichen damit nicht nur die Einsparung von Energie- und Personalkosten sondern auch eine konstante Qualität des Endproduktes.
Auch in der Lebensmittelindustrie ergeben sich durch die trockene Fahrweise, d.h. durch das Arbeiten in konzentrierter Phase und die Kombination einzelner Verfahrensschritte in einem Apparat, entscheidende Vereinfachungen und Vorteile hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Produktqualität und Materialeinsatz. Die komplexe Aufgabe, nach neuen integrierten Prozess-führungskonzepten zu suchen, bedingt nicht nur eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen dem Entwicklungschemiker und der Verfahrenstechnik, sondern erfordert auch neue Werkzeuge, beispielsweise die modellgestützte Regelung der Gesamtprozesse sowie vielseitigere Apparate, die mehrere Funktionen kombinieren. Das Arbeiten in höheren Konzentrationen fordert darüber hinaus eine Apparatetechnik mit besonderen Eigenschaften. Die Prozesse verlangen unter anderem folgende Fähigkeiten:
• Verarbeitung von festen pastösen, flüssigen und gasförmigen Produkten,
• Bewältigung aller Phasen (zähpastös, krustend, backend) mit hoher Viskosität,
• Stoff- und Wärmeaustausch in allen Produktzuständen,
• genaue Produkttemperaturführung,
• lange Verweilzeiten (einstellbar für langsame Reaktionen) sowie
• hohe Dichtheit für Vakuum- und Druckbetrieb.
Daraus resultieren teilweise bereits die Forderungen an die technische Ausführung. Die Apparate sollten mechanische Aufgaben wie das Mischen, Kneten, Zerkleinern und auch den Aufschluss von homogenisierten Agglomeraten übernehmen können, einen hohen spezifischen Wärmeeintrag ermöglichen, über große selbstreinigenende Wärmeübertragungsflächen verfügen, für große Arbeitsvolumen mit variabler Produktverteilung ausgelegt und in geschlossener Bauweise ausgeführt sein.
In den letzten Jahren wurden die Ausführungen Discotherm B/CO-Rotating Processor und /Opposite Rotating Processor (DTB/CRP/ORP) für diese Prozesse entwickelt. Sie haben sich bereits im industriellen Einsatz bewährt, wie die folgenden Beispiele belegen.
Kontinuierliche Blockmilch- undSchokocrumb-Trockung
Bei der Blockmilch- und Schokocrumb-Trocknung wird das vorkonzentrierte, flüssige Produkt in kontinuierlichen Kontakttrocknern (DTB/CRP/ORP) unter Vakuum kristallisiert und getrocknet, wobei eine zähpastöse Zwischenphase auftritt. Die vorkonzentrierten Produkte haben eine Anfangsfeuchte von 8 bis 30% und werden auf eine Endfeuchte 2,5% getrocknet, bei einem Druck von 30 bis 150 mbar und Temperaturen von 70 bis 150 °C.
Mit der kontinuierlichen Fahrweise und der kontrollierbaren Maillard-Reaktion wird eine gleichbleibende Qualität (Geschmack) des Trockenproduktes erzielt. Vakuum und damit Produkttemperaturprofil sind im Trockner so gewählt, dass die qualitätsbestimmenden Maillard-Reaktionen bei einer bestimmten Verweilzeit simultan zur Trocknung ablaufen.
Um eine gleichbleibende Qualität zu erzielen, ist es wichtig, dass die Anlage in wöchentlichem Rhythmus mit einfachen Mitteln gereinigt wird. Im ganzen Apparat sind zahlreiche Waschdüsen angebracht, die das Besprühen aller produktberührten Flächen ermöglichen. Über dieselben Düsen kann vor jedem Produktionsstart die Maschine mit Dampf sterilisiert werden.
Vakuumkristallisation von Zucker-austauschstoffen
Die kontinuierliche Vakuum-Kristallisation von Zuckeraustauschstoffen wie Sorbitol oder anderen Zuckeralkoholen ist ein weiteres Einsatzgebiet der großvolumigen, ein- bzw. zweiwelligen DTB- oder CRP-Knettrockner. Die vorkonzentrierte, heiße Polyollösung wird kontinuierlich in den Trockner eingetragen. Durch die Wahl geeigneter Betriebsparameter kommt es zu einer spontanen Entspannungsverdampfung im Vakuum, ein Teil des Wassers verdampft sofort. Durch die gleichzeitige Abkühlung tritt eine rasche Kristallisation ein, eine thermische Nachbehandlung folgt im gleichen Apparat. Das Kristallisat fällt als rieselfähiges, praktisch verkaufsfähiges Granulat an und wird mittels einer Vakuum-Kammerschleuse taktkontinuierlich ausgetragen. Eine Nachkühlung erübrigt sich in der Regel. Typische Durchsätze pro Apparateeinheit liegen im Bereich von 1 bis 2 t/h.
Weitere Beispiele und Möglichkeiten
Lebensmittelphosphate und Lebensmittelpyrophosphate lassen sich durch die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte Reaktion, Trocknung und Kalzinierung zu Pyrophosphaten im gleichen Apparat herstellen. Wiederum ist die genaue Temperaturführung von entscheidender Bedeutung für eine gute Qualität. Da eine starke Neigung zum Verbacken und zur Krustenbildung auftritt, sind die Apparate von robuster Bauart mit hohen verfügbaren Drehmomenten für eine wirksame Scherung (Typ CRP) für die Zerteilung/Oberflächenerneuerung von Agglomeraten und großen selbstreinigenden Wärmeaustauschflächen ausgestattet.
Auch die Herstellung von modifizierten Stärken (Dextrinen), Guar-Mehlen und von Alginaten sind Beispiele für gleichzeitige Trocknung mit chemischer Konditionierung. Die geschlossene Bauart ermöglicht Vakuum- oder Druckbetrieb und damit eine für die zu erzielenden chemischen Vorgänge besonders wirksame Kontrolle der Produkttemperatur über die Siede- bzw. Verdampfungstemperatur zum vorgegebenen Druck im Apparat.
Für den kontinuierlichen Betrieb unter Vakuum sind Dosier- und Austragsorgane erforderlich, die den reibungslosen Betrieb der Gesamtanlage gewährleisten. Für eine Vielfalt von Fließeigenschaften und Prozess-bedingungen steht geeignetes Peripherie-Equipment aus gleichem Hause zur Auswahl. In einem modern eingerichteten Versuchstechnikum können die geeigneten Anlagen und die optimalen Prozessbedingungen getestet werden.
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