Schonend behandeln

Genaues Fördern, Dosieren und chargenweises Wägen von Probiotika in Misch- und Verpackungsprozessen

Pharma
Food
Kosmetik
Chemie
Planer
Betreiber
Einkäufer
Manager

30.09.2011 Probiotika sind Zusatzstoffe, die dem Menschen gesundheitlichen Nutzen bringen. Ihre Bedeutung nimmt stetig zu. Diese empfindlichen Organismen dürfen bei der Lebensmittelverarbeitung jedoch nicht geschädigt werden. Dosierwaagen und Fördersysteme spielen bei der Verarbeitung eine wichtige Rolle.

Anzeige

Entscheider-Facts Für Anwender

  • Ob für Chargendosierung oder kontinuierliche Dosierungsprozesse, das Probiotika-System wird sorgfältig konstruiert, um sicherzustellen, dass die Wirkungskraft der Probiotika zu jeder Zeit erhalten bleibt, dass die Probiotika nicht mit Verunreinigungen von außen in Kontakt kommen und dass die gesamte Anlage leicht auseinander genommen und nach dem Betreib gereinigt werden kann.
  • Im Falle des Dosierers wird eine hygienegerechte Ausführung mit einem geschlossenen Trichter mit integrierter Filterabreinigung eingesetzt, um Verunreinigungen des Produkts zu vermeiden.
  • Zusätzlich wurde das Förder- und Transportsystem für problemlosen Zugriff und einfache Reinigung entwickelt.
  • Spezielle Filtermedien, hochpolierte produktberührte Flächen und eine Ausführung zur werkzeuglosen Demontage stehen je nach den Gegebenheiten der Installation zur Verfügung.

Laut der Welternährungsorganisation (FAO) und der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind Probiotika „lebende Mikroorganismen, welche in ausreichender Menge dem Wirtsorganismus einen gesundheitlichen Nutzen bringen“. Diese Zusatzstoffe verbessern das Gleichgewicht der Darmflora bei Menschen. In den letzten zehn Jahren hat der Einsatz von Probiotika stetig zugenommen – dies vorwiegend bei Molkereiprodukten wie Joghurt und Joghurtgetränken. Erst seit Kurzem gibt es Probiotika in pulverisierter, mikroverkapselter Form, die in Nahrungsmitteln wie Säuglingsnahrung, Müsli-Riegeln, Frühstückscerealien, Snacks, Trockenfutter für Tiere und sogar Schokolade enthalten sind. Aus dem Nahrungsmittel- und Tierfutter-Markt sind diese längst nicht mehr wegzudenken. Die zunehmende Tendenz, die sich beim Einsatz von Probiotika beobachten lässt, kann auf die starke Präsenz in den Medien zurückgeführt werden, wo immer wieder betont wird, wie wichtig eine gesunde Darmflora zur Gewichtsreduktion bei Adipositas, zur Vorbeugung von Krebs oder allgemein zur Stärkung des Immunsystems ist.

Zufuhr von Probiotika in abgepackte Produkte
Da probiotische Organismen von Natur aus sehr empfindlich sind, bedarf es bei der Zufuhr von Probiotika in die Lebensmittelverarbeitung oder in die einzelnen Stufen des Verpackungsprozesses einer besonderen Aufmerksamkeit. Um sicherzustellen, dass die Lebensfähigkeit und Wirksamkeit von Probiotika nicht beeinträchtigt werden, müssen diese auf allen Stufen der Lebensmittelverarbeitung sorgfältig gehandhabt werden. Differential-Dosierwaagen und Vakuumfördersysteme mit hohen hygienischen Standards werden sowohl bei der präzisen Zufuhr von probiotischen Pulvern in kontinuierlich arbeitende Mischer sowie für den geschlossenen Transport und die Differential-Chargendosierung zum endgültigen Verpackungsbehälter verwendet.
Beim chargenweisen Wägen von Probiotika zum Abfüllen in Großverpackungen, wie Schüttgutsäcke oder flexible Behälter, wird häufig die Differential-Chargendosierung angewendet. Bei Differential-Chargendosiersystemen werden sehr präzise digitale Wägezellen eingesetzt, um sicherzustellen, dass eine bestimmte und kontrollierte Produktmenge dem Prozess oder der unten stehenden Verpackung zugeführt wird.
Zudem kann – je nach Räumlichkeit und Platzbedarf – eine spezielle Sackentleerstation mit integrierter Glovebox verwendet werden, um die Probiotika direkt in den Dosierer oder in ein Vakuumfördersystem zu geben und diese so in einen direkt über dem Dosierer angebrachten Abscheider zu transportieren. In beiden Fällen ist das System vollständig abgeschlossen, sodass die Probiotika in pulverisierter Form vor jeglicher Verschmutzung von außen geschützt sind.

Prinzipien des chargenweisen
Wägens
Wenn ein pulverförmiger Inhaltsstoff dem Prozess zugeführt wird, können zwei unterschiedliche Methoden des chargenweisen Wägens angewendet werden. Bei der Gain-in-Weight (GIW)-Chargendosierung bedient sich das System verschiedener Volumendosiervorrichtungen, wie zum Beispiel Schneckendosierern oder Ventilen, und dosiert das Produkt so in einen auf Lastzellen angebrachten Sammeltrichter. Da immer nur eine Komponente nach der anderen hinzugefügt werden kann, hat dies auch eine längere Chargendosierungszeit zur Folge.
Als Alternative können bei der Differential-Chargendosierung gravimetrische Zufuhrvorrichtungen – zum Beispiel auf Lastzellen oder Plattformwaagen angebrachte Schneckendosierer – eingesetzt werden, um das Produkt zum Sammeltrichter zu befördern oder direkt dem Prozess zuzuführen.

Differential-Chargendosierung
Bei der Zugabe von Probiotika wird die Differential-Chargendosierung eingesetzt, da die Dosiergenauigkeit in der fertigen Charge entscheidend ist und der Anteil der Probiotika im Hinblick auf die Gesamtgröße der endgültigen Charge sehr gering ist. Würde zum Beispiel die GIW-Chargendosierung angewandt, müsste der komplette Big-bag oder FIBC der Hauptkomponente auf Lastzellen angebracht werden, die über eine entsprechend große Wägekapazität verfügen müssten, um das Gesamtgewicht des Schüttgutbehälters wiegen zu können. Ein Wägesystem dieser Größenordnung könnte die üblicherweise geringe Menge an Probiotika, die solch einer großen Charge zugegeben wird, nicht so genau wie möglich erfassen. Um kleine Mengen exakt abzuwiegen und diese zum Behälter zu befördern, eignet sich eine kleinere Differential-Dosierwaage.
Die Differential-Chargendosierung bietet darüber hinaus den Vorteil, dass das Dosieren mehrerer Inhaltsstoffe in wesentlich kürzerer Zeit erfolgen kann. Da jeder Differential-Chargendosierer über ein eigenes Wägesystem verfügt, können verschiedene chargenweise arbeitende gravimetrische Dosierer gleichzeitig mehrere Inhaltsstoffe einem Sammeltrichter zuführen.
Ein Chargenzyklus besteht aus zwei Phasen. In der ersten Phase werden 90% des Chargengewichts – wie im vorprogrammierten Rezept festgelegt – schnellstmöglich hinzugegeben. In der zweiten Phase erfolgt dann die Zugabe der letzten 10% langsamer durch „Rieseln“, um ein genaues Chargengewicht zu gewährleisten. Die erreichte Genauigkeit beträgt dabei ± 0,1% des gewünschten Sollwerts. Ein Anpassen der Dosiergeschwindigkeit und die Möglichkeit zum schnellen Ändern der Chargensollwerte entsprechend der Verpackungserfordernisse erfolgt über einen Chargendosierer.
Die Differential-Chargendosierung wird häufig für kleinste Dosiermengen, wie beispielsweise Vitamine und Probiotika, eingesetzt, wenn die Produktformulierung ein hochgenaues Ergebnis erfordert und eine Überdosierung aus Kostengründen vermieden werden soll, da diese Zustatzstoffe meist ausgesprochen kostspielig sind.

Dosieren in einem
kontinuierlichen Mischprozess

In einigen Prozessen kann die Zugabe von Probiotika auch während des Mischens erfolgen. In diesem Falle werden üblicherweise Differential-Dosierer eingesetzt, um die Probiotika exakt und schonend in den Mischer zu geben. Zusätzlich werden pneumatische Abscheider in hygienegerechter Ausführung zum Nachfüllen dieser Dosierer eingesetzt. Sie sind für die exakte und konsistente Eingabe des probiotischen Schüttguts in den Prozess von entscheidender Bedeutung.

Kontinuierliche Differential-
Dosierung

Gravimetrische Dosierer verfügen über digitale SFT-Lastzellen zur konstanten Messung des Gewichts der eingegebenen Zusatzstoffe in den anschließenden Prozess. Die Differential-Dosierung ermöglicht eine flexible Materialhandhabung und eignet sich damit sehr gut für eine breite Palette an Schüttgütern bei niedrigen bis hohen Dosierleistungen. Während des Betriebs werden der gesamte Dosierer, der Trichter und das Schüttgut kontinuierlich gewogen, und die Austragsrate des Dosierers – die Rate, mit der das Dosiersystem an Gewicht verliert – wird präzise auf Übereinstimmung mit der gewünschten Dosierrate geregelt. Gravimetrische Dosierer weisen nur eine geringe Fluktuation in der Dosierrate auf, da Veränderungen im Befüllungsgrad der Schnecken und in der Schüttdichte des Schüttguts durch die Modulation der Schneckengeschwindigkeit kompensiert werden. Mit dieser Technologie wird ein konstanter Massendurchfluss sichergestellt und damit eine konsistente Produktausgabe erreicht.

Powtech 2011 Halle 7 – 366

 

Heftausgabe: Oktober 2011
Anzeige
Sharon Nowak, Business Development Manager Food & Pharmaceutical K-Tron

Über den Autor

Sharon Nowak, Business Development Manager Food & Pharmaceutical K-Tron
Loader-Icon