Die am weitesten verbreitete Technologie zur Milchpulverherstellung ist die Sprühtrocknung. Als konvektives Trocknungsverfahren bietet sie den Vorteil, dass die Trocknung produktschonend ist und auf hohe Durchsatzleistungen ausgelegt werden kann. Es gibt jedoch auch einige spezifische Nachteile. Der hohe Bedarf an Prozessluft mit meist noch hohen Ablufttemperaturen setzt eine leistungsstarke, groß dimensionierte Anlagenperipherie (z. B. Ventilatoren, Filter) voraus und führt zu erheblichen Energieverlusten, während eine Kreisgasführung oder Wärmerückgewinnung sehr aufwendig ist. Zudem sind diese Milchpulver in ihrer Charakteristik untereinander sehr ähnlich und es gibt kaum Möglichkeiten, Pulver individuell zu gestalten. Die runde Partikelform und die Trocknungskinetik im Luftstrom führen zudem zu einem Einschluss des Milchfettes innerhalb der Partikel und damit zu einem geringen Freifettanteil. In der Süßwarenindustrie, insbesondere bei der Schokoladenproduktion, werden allerdings verstärkt karamellisierte Milchpulver mit hohem Freifettanteil gewünscht, da diese Eigenschaften den Geschmack und den Schmelz der Schokolade verbessern. Um vergleichbare Röstaromen im sprühgetrockneten Pulver zu erhalten, muss dieses nachträglich karamellisiert werden oder es wird dem Standard-Milchpulver ein Anteil Karamellpulver zugemischt. Mit dem CDry food steht hierfür jetzt eine weitere Alternative zur Verfügung.
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Alternative zur Sprühtrocknung
„Aufgrund des großen Interesses aus der Lebensmittelindustrie und den positiven Versuchsergebnisse im Allgaier-Process-Technology-Technikum haben wir ein Entwicklungsprojekt mit dem Namen CDry – Fit for Food gestartet“, erläutert Dr. Christian Watzelt, Geschäftsführer Vertrieb der Allgaier Process Technology GmbH. Innerhalb dieses Entwicklungsprojektes wurde der CDry auf den aktuellen Standard der Maschinenrichtlinie für Nahrungsmittelmaschinen gehoben. Der so entstandene CDry food orientiert sich rein äußerlich zwar an der markanten Optik des CDry, überzeugt aber im Detail durch die hygienegerechte Ausführung aller produktberührten Teile. Dafür wurde unter großem Entwicklungsaufwand die Konstruktion der relevanten Anlagenbauteile unter Berücksichtigung der Guidelines der European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) hygienegerecht umgesetzt.
Die Scheiben des Kontakttrockners besitzen einen Durchmesser von 900 mm, wodurch eine Trocknungsfläche von rund einem Quadratmeter pro Scheibe entsteht. Die Scheiben werden mit Sattdampf beheizt, sodass auf der Scheibenoberfläche eine Temperatur von 140 bis 145 °C herrscht. Damit das zu trocknende Produkt keinen Schaden nimmt, lässt sich die Verweildauer auf der Oberfläche über die Drehgeschwindigkeit der Scheiben steuern. Je nach Produkt und Restfeuchtegehalt lassen sich Leistungen von 30 bis 40 kg pro Quadratmeter Fläche und Stunde erzielen. „Der Trockner kann mit bis zu 16 Scheiben ausgerüstet werden“, sagt Entwicklungsingenieur Thomas Rupp. Die Scheiben können oberflächenbeschichtet geliefert werden oder unbeschichtet aus den hoch korrosionsbeständigen Edelstählen 1.4404 oder 1.4539.
Funktionsweise
Auf ein sich drehendes und im Innern hohles Scheibenbündel wird mithilfe sogenannter Feed Pipes die zu behandelnde Flüssigkeit im Überschuss beidseitig auf alle Scheiben aufgegeben. Die Flüssigkeit läuft von den Scheiben in den darunter liegenden Zirkulationstank ab und hinterlässt auf den Scheibenoberflächen den zu trocknenden Flüssigkeitsfilm. Die zu trocknenden Flüssigkeiten können sowohl unbehandelt aufgegeben werden als auch durch eine Fermentation vorbehandelt oder durch eine Eindampfung, Umkehrosmose oder Ultrafiltration aufkonzentriert sein. Wie bei jeder Trocknung gilt auch für den CDry, dass eine Vorkonzentrierung der Flüssigkeiten zur Verringerung der notwendigen Wasserverdampfung führt und für dessen effiziente Betriebswiese in den meisten Fällen sinnvoll ist. Während das Lösemittel, in diesem Anwendungsfall Wasser, durch die von innen erfolgende Beheizung des Scheibenbündels verdampft, trocknet der Feststoff auf den Scheibenoberflächen auf und wird bis zur gewünschten Restfeuchte entwässert.
Nach einer Dreivierteldrehung der Scheibe schaben Messer das bis dorthin getrocknete Produkt ab. Es fällt in einen Produktausfallschacht zur Sammlung oder zum Abtransport und zur Weiterverarbeitung. Die einfach einzustellenden Messer zum Abschaben des Trockengutes von der Scheibe sind konstruktionsbedingt kurz. Sie justieren sich durch eine bewegliche Aufnahme bei einem geringen voreingestellten Anpressdruck durch Federwirkung selbst, sodass sie jederzeit optimal an der Scheibe anliegen und den getrockneten Feststoff zuverlässig und verschleißarm abschaben. Die Messer können via Schnellwechseleinrichtung getauscht werden. In der Regel besitzen sie Standzeiten von 1-2 Monaten, können aber mehrmals nachgeschärft werden. „Um unnötige Stillstände zu vermeiden, empfiehlt sich ein zweiter Messersatz“, erläutert Produktmanager Marcel Wettring.
Abführen der Brüden
Die verdampfte Flüssigkeit wird mithilfe eines Abluftventilators durch einen einstellbaren, vergleichsweise geringen Luftstrom, der im Normalfall an der Frontseite des Trockners aus der Umgebung angesaugt wird, mit hoher Wasserdampfbeladung abgeführt. Nur falls bei der Trocknung staubförmige Güter entstehen, werden mit der Abluft geringe Mengen des zu trocknenden Feststoffes abgeführt. Sehr häufig entstehen jedoch bei der Trocknung von Lebensmittelprodukten folienartige Trockengüter, wodurch die abgezogenen Trocknerbrüden praktisch staubfrei sind.
Die Aufstellfläche der CDry-Apparate ist durch die kompakte Bauform der Scheibenbündel vergleichsweise gering und trägt zu einer einfachen Montage sowie einer flexiblen Aufstellmöglichkeit der Anlage bei. Da der Prozessraum drucklos betrieben wird, kann die Trocknung über eine große mit Sicherheitsglas abgedeckte Maschinenfront jederzeit vollständig überwacht werden. Über die nach oben, motorisch öffnende Frontscheibe erfolgt auch der einfache Zugriff auf das Scheibenpaket und die Schaber für Wartungs- oder Reinigungszwecke.
Versuchsprojekt Milchtrocknung
In Zusammenarbeit mit der Hochschule Neubrandenburg, dem Institut für Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie der Universität Hohenheim sowie mehreren Industriepartnern wurden im Rahmen einer Masterarbeit ausführliche Versuchsreihen zur Trocknung von Magermilch- und Vollmilchkonzentraten durchgeführt. Innerhalb dieser Versuche wurden Einflüsse wie die Scheibentemperatur, die Scheibendrehzahl bzw. Trocknungsdauer sowie eine Vorkonzentrierung des zu trocknenden Milchkonzentrates auf die erzielten Pulvereigenschaften untersucht und ausgewertet. Ermittelt wurden die Einflüsse der genannten Prozessparameter auf für die Lebensmittelindustrie relevante Pulvereigenschaften wie Restfeuchte, Schüttdichte, Löslichkeit und Farbe. Der HMF-Gehalt und die Farbveränderungen im Trockenprodukt lassen Rückschlüsse auf die Intensität der bei der Trocknung ablaufenden Maillard- bzw. Karamellisierungsreaktionen zu.
Die Untersuchungen der HMF-Gehalte bestätigen, dass je nach Einstellung der Prozessparameter mit dem CDry food sowohl schonend getrocknet als auch eine gezielte Karamellisierung und Aromatisierung des Milchpulvers erreicht werden kann. An den hergestellten Vollmilch-Pulverproben wurden zudem der Freifettanteil und das Schmutzbild bestimmt. Anhand der Trocknung eines Molkenkonzentrats wurde auch die Keimzahlreduzierung durch den Trocknungsprozess untersucht. Alle Untersuchungen zeigen, dass sich der CDry sehr gut zur Trocknung von milchbasierten Produkten eignet. Die im Milchbereich üblicherweise spezifizierten Eigenschaften können reproduzierbar eingestellt werden. Zudem gehen die erzielbaren Pulvereigenschaften über die mit konventionellen Verfahren erreichbaren Eigenschaften hinaus, was Produzenten vielfältige Individualisierungsmöglichkeiten der herzustellenden Pulver und Endprodukte bietet.
„Mit dem CDry food lassen sich bei Milchpulver alle handelsüblichen Qualitäten herstellen, wie wir sie von Walzen- oder Sprühtrocknern her kennen. Durch die thermische Behandlung können aber auch individualisierte Produkte mit einer Karamellnote hergestellt werden“, erklärt Dr. Mathias Trojosky, Leiter Forschung und Entwicklung bei Allgaier Process Technology.
Suchwort: Allgaier
Dr. Bernd Rademacher
Redakteur
