Länger frisch aus dem Kühlregal

Anita Clemens

Produkte aus Rohmilch besitzen wertvolle Inhaltsstoffe, sind gesund und haben einen unverwechselbaren Geschmack. Der Nachteil: Sie sind normalerweise nur wenige Tage haltbar. Durch spezielle Verarbeitungsmethoden ist es gelungen, Qualität und Geschmack von frischer Milch und den daraus hergestellten Produkten mit einer wesentlich längeren Haltbarkeit zu vereinen. Diese ESL-Milchprodukte (Extended Shelf Life) sind im gekühlten Regal bei 8 bis 10 °C ungeöffnet bis zu 21 Tage lagerfähig. Der verfahrenstechnische Weg zur Herstellung von ESL-Produkten führt vom Ausgangsstoff Rohmilch über die Herstellung von ESL-Milch und von dieser zu den verschiedenen Endprodukten. Bisher gebräuchliche ESL-Methoden sind Erhitzung bis 127 °C, Injektions- und Infusionsverfahren, indirekte Erhitzung, Entkeimungsseparation (Sporen), Mikrofiltration und 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 Potenzial, 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 einer 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 Erwärmung auf nur 72 bis 75 °C erfolgreich. Bei Molke dauern die Versuche noch an. Bei der Tiefenfiltration werden die Feststoffpartikel bevorzugt im Innern des Filtermaterials mechanisch festgehalten und adsorbiert. Es spielen dabei 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 der mobilen Pilotanlage bietet GEA 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 Prozessmessgeräten überwacht, die folgende Anforderungen erfüllen müssen:

Als Konsequenz aus dem Anforderungsprofil hat sich GEA zur Bestückung der Pilotanlage ausschließlich für Geräte von Siemens entschieden. Hierbei spielte auch die Überlegung eine Rolle, einen starken Partner für eine zukünftige Überführung in den Produktionsmaßstab zu haben. Für die besonders kritische Überwachung und Steuerung der Differenzdruckverhältnisse 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 moderne Kommunikation. Das dichtungsfreie Verschweißen des Prozessanschlusses mit der Messzellenmembran eliminiert die sonst übliche Dichtung und damit eine mögliche Quelle zur Keimbildung. Die frontbündige Messzelle bietet die Voraussetzung für eine totraumfreie Messung und erleichtert die Reinigung vor Ort. Die Bauweise erlaubt eine SIP-Reinigung ohne Drift. Ein Temperaturentkoppler sorgt auch bei Temperaturen über 150 °C für hohe Messgenauigkeit. Die Messabweichung von maximal 0,075 % und eine Langzeitdrift von nur 0,25 % in fünf Jahren erlaubt es, Prozesse näher am optimalen Wirkungsgrad zu fahren und somit die Produktivität der Anlagen zu erhöhen. Parametereinstellungen können, je nach Anlagenkonzept, über ein LC-Display oder über Hart bzw. Profibus PA vorgenommen werden. Für die Volumenstromdurchflussmessung kommt der Sitrans FM MAG 1100 Food zum Einsatz. Der magnetisch-induktive Durchflussmesser erfüllt alle sanitären Normen. Partikel, Viskosität und Temperatur beeinflussen seine Leistung nicht. In der Pilotanlage arbeitet das Gerät mit dem Messumformer Magflo MAG 6000 zusammen. Die Temperatur in der Pilotanlage wird mit einem Temperaturmessumformer Sitrans TH300 erfasst. Er 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. Die Steuerung der Pilotanlage erfolgt manuell, für industrielle Anlagen basiert sie auf der SPS Simatic S7–300. Hierdurch werden Durchgängigkeit des Datenflusses sowie Einheitlichkeit bei Schnittstellen und beim Engineering gewährleistet. Ein digitaler Display Recorder Sirec DM visualisiert und speichert die gemessenen Prozessparameter, sodass sie nach Abschluss einer Versuchsreihe ausgewertet und verglichen werden können. Die Installation der Geräte sowie einen Probelauf mit Wasser schloss GEA in nur einem Tag ab. Bei ihren ersten Einsätzen arbeitete die Pilotanlage fehlerfrei in mehreren Molkereien und hinterließ rundum zufriedene Kunden.

dei 461

Prozessinstrumentierung

Anlagen für die Milchindustrie

ESL-Milch