Keine Qualitätseinbußen

Michael Biehl

Das High Power Heating System (IPS) von Indag kombiniert die Vorteile der Ohm’schen Erhitzung und der Radiofrequenzerhitzung. Beide elektrothermischen Verfahren konnten bislang nur alternativ eingesetzt werden und wiesen erhebliche Nachteile auf. Durch eine Synthese beider Methoden ermöglicht IPS die schnelle und gleichmäßige Erhitzung von flüssigen Produkten mit stückigen Bestandteilen ohne die üblichen Qualitätsverluste. Produkteigenschaften wie Farbe, Geschmack und Geruch bleiben in bisher unerreichter Qualität erhalten. Zudem kann durch spezifisch eingestellte Spannungs- und Stromverläufe sowie die Auswahl des Elektrodenmaterials der elektrolytische Abbau der Elektroden und damit der Übergang von Reaktionsprodukten in das Produkt verhindert werden.

Indag ließ IPS 2005 patentieren. Seitdem nutzt Wild, einer der größten privaten Hersteller von natürlichen Inhaltsstoffen für die Getränke- und Lebensmittelindustrie, diese Technologie für die Erhitzung von Fruchtzubereitungen. Besondere Erfolge konnten bei der Erwärmung von sensiblen Früchten wie Erdbeeren erreicht werden. Die Früchte behalten ihre Stückigkeit, ihre natürliche Farbe und das volle fruchteigene Aroma.

Bis die IPS-Anlage in der Praxis eingesetzt werden konnte, mussten die Indag-Ingenieure einen langen Weg zurücklegen: 2002 rief Indag ein eigenes Team ins Leben, das sich ausschließlich mit der Suche nach alternativen Erhitzungsmethoden beschäftigte. Vorversuche zwischen 2000 und 2002 dienten dazu, eine neue Verfahrenstechnik zur Erhitzung stückiger Fruchtzubereitungen zu entwickeln. Bei diesen Versuchen wurde festgestellt, dass das IPS-Verfahren für alle flüssigen und pumpbaren Produkte sehr effizient und schonend ist. Anfang 2003 wurde dann der erste Prototyp eines Generators fertig gestellt und auf einer eigens dafür erbauten Laboranlage für den späteren Einsatz der IPS-Technologie getestet. Es folgte der Aufbau einer Laborversuchsanlage. Hauptkomponenten dieser Anlage sind ein kleiner Kocher, ein Kühler und das dazwischen geschaltete IPS-Erhitzungsmodul. Die ersten handgearbeiteten Röhren waren aus PEEK gefertigt und standen senkrecht in der Anlage. Parallel dazu arbeiteten die Ingenieure an einer Ausführung eines Schrankes, um die Generatoren und Röhren zu integrieren: Heute sind sie liegend angebracht und bestehen aus einem Spezialkunststoff.

Nach den ersten erfolgreichen Tests wurde ab 2003 die bestehende Laboreinheit in den Industriemaßstab überführt. Gleichzeitig wurde ein Prüfstand entwickelt, um die Generatoren auf Dauereinsatz zu testen. 2004 war es dann endlich soweit: Die komplette Produktionsanlage – sie setzt sich aus den Einzelkomponenten Farb- und Aromenbehälter, Vakuumprobenehmer, Bindemittelanlage, Kocher, Kühler und IPS-Erhitzer zusammen – wurde geplant und gebaut. Sie erstreckt sich über drei Ebenen, um durch die Nutzung der Schwerkraft eine schonende Arbeitsweise zu gewährleisten.

Auf der dritten (obersten) Ebene, im sogenannten Nassbereich, erfolgt die Beschickung der Anlage mit Flüssigzucker, Stärke und allen anderen Rohstoffen. Auf der zweiten Ebene befindet sich der Trockenbereich mit dem IPS-Erhitzungsmodul und der Gesamtsteuerung der Anlage. Auf der unteren Ebene steht der Kühler mit der Abfülleinrichtung. Dort werden Proben für die Qualitätskontrolle genommen und das Produkt in Edelstahltransportbehälter abgefüllt. Besonderer Vorteil: Während das aufgearbeitete Produkt den Kühler und die Abfülleinrichtung durchläuft, kann im Kocher bereits wieder neu produziert werden. Die Anlagenkomponenten sind so mit der CIP-Einheit verknüpft, dass sie einzeln gereinigt werden können, ohne den Prozess zu stören.

Eine weitere Herausforderung für die Ingenieure war die Entwicklung einer Spindelspülung, um die Ventile von kristallinen Ablagerungen und Schmutz frei zu halten. An den Ventilen wurden Temperaturfühler angebracht. Mit ihrer Hilfe werden Leckagen sofort in der Visualisierung angezeigt. Außerdem können alle Leckageöffnungen der Ventile optisch überwacht werden.

Im Jahr 2005 wurde ein IPS-Schrank in eine bestehende Produktionsanlage bei Wild eingebaut. Um ein schonendes Produkthandling sicherzustellen, mussten im Vorfeld andere Anlagenkomponenten, die mit der IPS-Anlage verbunden sind, angepasst werden.

In herkömmlichen Anlagen zur Verarbeitung von Fruchtzubereitungen kommen meistens Rohre mit einem geringen Durchmesser und Klappenventile zum Einsatz. Ihr Nachteil ist, dass sie den Druck in der Anlage erhöhen. Deshalb wurden beim Bau der Trockenstoffverarbeitungsmaschine Leitungen mit einem großen Durchmesser sowie Langhubventile verwendet. Außerdem wurde die Maschine durch eine Drucküberwachung und direkte Spülanschlüsse so optimiert, dass sie im Falle von Verklumpungen ohne Demontage schnell freigespült werden kann.

Der Kochbehälter verfügt über ein sehr schonend arbeitendes Rührwerk (Rührschlange). Um Anbrennungen zu vermeiden wird der doppelmantelig ausgeführte Behälter mit Heißwasser beheizt, wobei das Rührwerk für einen schnellen Wärmeaustausch sorgt.

Der Kühler garantiert eine schnelle Abkühlung der Fruchtmasse auf die gewünschte Temperatur. Er ist mit einer Rührschlange ausgestattet. Die Wärme wird zu etwa einem Drittel über den Behältermantel und zu zwei Dritteln über die Rührschlange abgeführt. Des Weiteren befindet sich am Kühler eine Probenahmevorrichtung für die Qualitätskontrolle, die über ein spezielles Programm gesteuert wird. Rührschlange und Kühlerinnenwand sind elektropoliert. Auf diese Weise lassen sich Anhaftungen beim Entleeren der Behälter auf ein Minimum reduzieren. Auch der Abfüllkopf wurde optimiert. Er ist nun so gestaltet, dass die stückigen Bestandteile der Fruchtzubereitungen nicht zerstört werden und darüber hinaus eine aseptische Abfüllung möglich ist.

Die bei Wild im Einsatz befindliche IPS-Anlage läuft zuverlässig. Das modular aufgebaute und skalierbare System kann pro Stunde 3 t Fruchtzubereitung verarbeiten. Binnen 90 s wird das Produkt auf bis zu 140 °C erhitzt.

Umfangreiche Testreihen haben gezeigt, dass die Anlage auch zur Erhitzung von hochviskosen Vanille- oder Karamellsaucen eingesetzt werden kann. Allerdings muss in diesen Fällen mit anderen Erhitzungsröhren gearbeitet werden. Fertiggerichte oder Suppen sind andere Produktbeispiele, die im kleinen Maßstab mithilfe der IPS-Technologie erhitzt wurden.

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Weitere Informationen zum IPS-Verfahren