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Gefrierkonzentrierung und CIP-Reinigung ermöglichen hochwertige Produkte

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23.10.2010 Die Gefrierkonzentration ist ein schonendes Verfahren, bei der reines Wasser mit Hilfe der Eiskristallisation aus flüssigen Nahrungsmitteln entfernt wird. Die Qualität von empfindlichen Nahrungsmitteln, wie beispielsweise Fruchtsaft, Kaffee oder Bier, wird dabei durch ein komplett geschlossenes System bei Temperaturen unterhalb von 0 °C bewahrt. Das Hyplus Design ermöglicht die Umsetzung der hygienischen Vorschriften für Produkt und Anlage.

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Die Gefrierkonzentration ist ein schonendes Verfahren, bei der reines Wasser mit Hilfe der Eiskristallisation aus flüssigen Nahrungsmitteln entfernt wird. Die Qualität von empfindlichen Nahrungsmitteln, wie beispielsweise Fruchtsaft, Kaffee oder Bier, wird dabei durch ein komplett geschlossenes System bei Temperaturen unterhalb von 0?°C bewahrt. Das Hyplus Design ermöglicht die Umsetzung der hygienischen Vorschriften für Produkt und Anlage.

Bei der Gefrierkonzentrierung werden Eiskristalle in einem Kristallisator erzeugt, die dann in einem Behälter zu einer notwendigen Größe heranwachsen. Die Trennung von Eis und Flüssigkeit findet in einer Waschkolonne statt. Die Eiskristalle werden dort komprimiert, nach der Trennung von dem Konzentrat von rotierenden Messern abgekratzt und wieder aufgeschmolzen. Am Ende liegt reines Wasser und Konzentrat getrennt voneinander vor. Diese Technologie ist durch die Viskosität limitiert. Mit der Gefrierkonzentrierung werden verschiedenste flüssige Nahrungsmittel schonend aufkonzentriert. Anwendungen sind unter anderem Frucht- und Gemüsesäfte sowie Kaffee- und Tee-Extrakt, Bier und Wein, Milchprodukte oder Essig. Dabei können Konzentrationen zwischen 42?° Brix (Saft) und 20 Vol.-% (Wein) erreicht werden. Diese Richtwerte sind abhängig von den jeweiligen Produkteigenschaften, die aufgrund der Herkunft, der Erntezeit und den Verarbeitungsbedingungen variieren können.

Bei hohen Produktkonzentrationen hat die stark ansteigende Viskosität einen negativen Einfluss auf die Fest-Flüssig- Trennung. Die Waschkolonne arbeitet nicht mehr effizient genug. Es zeigt sich dann, dass eine gute Separation nicht mehr möglich ist; dies spiegelt sich in einer Absenkung der Kapazität wider. Die Effizienz der Waschkolonne hängt aber nicht nur von der Viskosität, sondern auch von der Größe der Eiskristalle ab. Große Kristalle lassen sich leichter und effektiver abtrennen als kleine Kristalle. Es ist daher das Ziel, in der Anlage möglichst große Kristalle mit enger Größenverteilung zu erzeugen.

Das spricht für die
Gefrierkonzentrierung

Die Gefrierkonzentrierung hat gegenüber anderen häufig verwendeten Verfahren, wie zum Beispiel Verdampfung oder Membrantechnik, einige Vorteile. Die höheren Temperaturen bei der Verdampfung können die Qualität empfindlicher Produkte vermindern. Darüber hinaus ist ein Verlust von Aromastoffen während des Verdampfens vorhanden, so dass zusätzlich eine Aromarückgewinnung notwendig ist. Vorteile der Gefrierkonzentrierung:

    Aromagarantie des Produktes, reines Wasser wird entfernt;

    niedrige Prozesstemperaturen am Gefrierpunkt und ein geschlossenes System bewahren empfindliche Produkte vor Hitzeschäden und Oxidation;

    flüchtige Komponenten (Aroma) verbleiben im geschlossenen System und im Produkt;

    kontinuierlicher und sehr selektiver Trennprozess;

    keine Filter oder Zentrifugen;

    einfaches, kompaktes und zuverlässiges Design;

    Reduzieren von Lager- und Versandkosten.

Die Qualität gefrierkonzentrierter Produkte kann mit konkurrierenden Technologien, wie beispielsweise der Verdampfung mit Aromarückgewinnung, nicht erreicht werden. Darüber hinaus führen neue Entwicklungen bei der Gefrierkonzentrierung häufig zu geringeren Betriebskosten. Konkret sind das Wartung, Energieverbrauch, Reinigung und Personalkosten.

Für die Produktqualitätssicherung ist neben der Gefrierkonzentrierung eine gründliche Reinigung der Anlagen essentiell, damit das Produkt nicht kontaminiert wird. Hierfür bietet sich das CIP-Verfahren (cleaning in place) an. Dabei handelt es sich um ein Reinigungsverfahren in verfahrenstechnischen Anlagen beispielsweise in der Nahrungsmittel- oder Pharmaindustrie. Die Anlage wird ohne wesentliche Demontage auf den produktberührten Flächen gereinigt. In der Regel werden Spülverfahren – mit Wasser und Lauge – und das Auskochen der Anlagen angewendet.

Hyplus-Design –
Charakteristika und Vorteile

Eine neue Methode der Gefrierkonzentrierung bietet erstmalig die Möglichkeit, die Anlagen vor dem Start zu sterilisieren. Zur Vereinfachung der CIP-Reinigung wurde das „Hyplus-Design“ entwickelt, mit dem die hygienischen Vorschriften für die Anlage und das Produkt umgesetzt werden können. Gleichzeitig werden die Betriebskosten durch die hohe Automatisierung reduziert.

Vorteile der Hyplus Gefrierkonzentrierungsanlagen sind:

    Anlagensterilisation vor dem Start durch Ausdampfen;

    neuartige Apparatedetails, um sie dem notwendigem Hygienedesign anzupassen;

    alle Komponenten sind für die Ausdampfung geeignet;

    Sterilfilter vor dem Lufteintritt des atmosphärischen Tanks;

    Edelstahlmantel für die Isolierung;

    Kombination aus automatischem Ausdampfen, Befüllen, An-/Herunterfahren und CIP-Reinigung führt zu einer einfacheren und sicheren Bedienung;

    CIP-Hardware, zum Beispiel Sprühbälle;

gekühlter Produktbehälter.

Das bedeutet unter dem Strich nicht nur eine sehr gute Qualität der Produkte, sondern auch eine verlässliche Technologie und hohe Wirtschaftlichkeit. Mit dieser Technologie wird nicht nur auf die Aromarückgewinnung verzichtet, die niedrigen Prozesstemperaturen reduzieren auch den mikrobiologischen Befall (Bild?2). Darüber hinaus werden die hygienischen Bedingungen durch das Hyplus-Design mehr als erfüllt. In der Produktion zeigte sich, dass auch nach einer Woche im Betrieb eine exzellente mikrobiologische Qualität der gefrierkonzentrierten Produkte vorlag.

Iprona, ein Lebensmittelproduzent aus Norditalien, hat die Vorteile der Hyplus-Gefrierkonzentrierungsanlage bereits für sich entdeckt. Die Gefrierkonzentrierungsanlage von Iprona ist in Bild?1 zu sehen. Eine Darstellung der Eiskristalltrennung vom Konzentrat in der Waschkolonne zeigt die Bild?3.

Fazit

Die Gefrierkonzentrierung bietet wichtige Vorteile für das Erhalten der Produktqualität. Sie hat sich als Verfahren zur Herstellung hochwertiger Nahrungsmittel bewährt. Mit dem Hyplus-Design und der CIP-Reinigung werden zusätzliche hygienische Möglichkeiten geboten, die eine Kontamination der Produkte stark reduzieren.

Infodirect?pharma-food.de

Kontakt zur Firma?P+F 611

1: Gefrierkonzentrierungsanlage von Iprona

2: Temperaturprofil während des Prozesses

3: Waschkolonne

Bilder: Sulzer Chemtech

Heftausgabe: Oktober 2010
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Über den Autor

Dr.-Ing. Severine Dette
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