Kondensationstrocknung in Pharma- und Lebensmittelproduktion
  • Kondensationstrocknung ist eine schonende und schnelle Trocknungsmethode, die mit integrierten Wärmepumpen in einem geschlossenen Kreislauf arbeitet.
  • Gängige Trocknungsanlagen aus Edelstahl erfüllen die Ansprüche der Pharma- und Lebensmittelindustrie an Hygienic Design und GMP.
  • Die gründliche Trocknung von Primärverpackungen erleichtert Folgeprozesse wie Etikettieren, Bedrucken oder Verpacken und kann Ausschuss durch Restfeuchte vermeiden.

Den hohen Stellenwert der Trocknung erkennen, den Prozess verbessern und damit Qualität und Wirtschaftlichkeit optimieren – dieses Prinzip verfolgt der Trocknungsanlagenbauer Harter bei der Kondensations-trocknung auf Wärmepumpenbasis. Das in vielen Branchen bewährte Verfahren kommt auch in der Pharmaindustrie und im Lebensmittelsektor zum Einsatz, wo besonders hohe Ansprüche an Qualität, Prozesssicherzeit und Reproduzierbarkeit gelten. Aber was genau verbirgt sich hinter der Kondensationstrocknung mit integrierter Wärmepumpentechnik, und was sind ihre Stärken?

Trockene Luft und niedrige Temperaturen
Bei der Airgenex-Kondensationstrocknung auf Wärmepumpenbasis strömt extrem trockene und damit ungesättigte Luft über das Trocknungsgut und nimmt die Feuchtigkeit in sehr kurzer Zeit auf. Anschließend wird die Feuchtigkeit in einem Wärmetauscher auskondensiert und verlässt als Kondensat die Anlage. Wärmepumpen heizen die dabei abgekühlte Luft wieder auf, bevor sie erneut über das Trocknungsgut geführt wird. Die Trocknung findet also stets in einem geschlossenen Kreislauf statt. Sie ist daher klimaunabhängig und auch für Reinräume geeignet. Die für die Aufbereitung der Luft zuständige Entfeuchtungstechnologie ist in die Trocknungsstation integriert. Ob es sich um ein kontinuierliches Verfahren oder einen Batchbetrieb handelt, spielt dabei keine Rolle. Die Kondensationstrocknung ist ein flexibles System für jede Verfahrensart. Produkte aus Kunststoff, Glas, Metall oder organische Produkte wie Lebens- und Futtermittel lassen sich damit bei Temperaturen zwischen 20 und 90°C schonend und stressfrei trocknen. Das Verfahren existiert in jeweils für Pharma- und Lebensmittelindustrie angepassten Systemvarianten.

Die richtige Luft am richtigen Ort
„Die richtige Luftführung spielt eine wesentliche Rolle, damit die Kondensations-trocknung ihre volle Wirkung entfalten kann“, erklärt Jochen Schumacher vom technischen Vertrieb bei Harter. Naturgemäß geht die Luft den Weg des geringsten Widerstands. „Sie in die richtigen Bahnen zu lenken, erfordert viel Know-how“, so
Schumacher. Denn nur durch das perfekte Zusammenspiel von Entfeuchtungstechnik, Luftführung, Luftgeschwindigkeit und Volumenstrom wird die Kondensationstrocknung für das jeweilige Produkt zum Erfolg. Darum erhält jede Trocknungskammer ein anwendungsspezifisches Umluftsystem mit individueller Luftführung. Geringfügig angepasst kann die Technik auch als Kühlsystem dienen, falls dies gewünscht oder prozessbedingt erforderlich ist. Die Trocknungsanlagen entsprechen dem Hygienic Design und erfüllen GMP- und GAMP-Vorgaben.

Trocknung und Kühlung nach Sterilisation
Infusionsflaschen nach der Sterilisation vollständig und reproduzierbar zu trocknen und zu kühlen, um sie direkt der Weiterverarbeitung zuzuführen, das war die Anforderung eines renommierten Pharmaunternehmens. Der dort realisierte Trocken-Kühl-Tunnel wird chargenweise mit zwölf Warenträgersystemen mit je sieben Trägerwannen bestückt. Dabei handelt es sich beispielsweise um über 15.000 Infusionsflaschen mit einem Inhalt von je 500 ml. Der Tunnel ist mit einem Umluftsystem ausgestattet, welches einen hohen und zugleich geregelten Gesamtluft-Volumenstrom erzeugt. An den Tunnel ist das Entfeuchtungsmodul angeschlossen, das für das erforderliche Klima in den verschiedenen Prozessstufen des Trocken-Kühl-Tunnels verantwortlich ist.

Der Sterilisationsprozess dauert 120 min. Nach dem Sterilisieren liegt die Temperatur der Flaschen bei circa 55 °C. Auf Wunsch des Kunden wurde der Trocknungsprozess mit der anschließenden Kühlung auf die vorgegebene Taktzeit angepasst. Somit verweilen die Flaschen ebenfalls 120 min im Trocknungstunnel, wobei die gleichmäßige und schonende Trocknung nach 20 min abgeschlossen ist. In den restlichen 100 min kühlen die Flaschen ab, damit eine reibungslose Weiterverarbeitung möglich ist. Das vorhandene Kühlwassersystem transportiert die im Kühlprozess freigesetzte Energie ab. Trocknung und Kühlung sind gänzlich reproduzierbar.

Keine Ausschussware mehr
Ein anderes Pharmaunternehmen hatte große Schwierigkeiten mit vermeintlichem Ausschuss. Das Prüfsystem stufte die dort produzierten Vials aufgrund äußerer Restfeuchte als undicht ein und sortierte sie automatisch aus. Eine hundertprozentige Trocknung der Primärverpackungen eliminierte diese Situation. In der Praxis sieht das Ganze so aus: Kassetten mit Vials von 5 bis 100 ml Inhalt gelangen nach dem Sterilisieren auf Gestellen in einen Trocken-Kühl-Tunnel. Die Vials werden dort bei 55 °C für 45 min getrocknet und anschließend innerhalb von 30 min auf 35°C gekühlt. Der Trocken-Kühl-Tunnel kann drei Gestelle aufnehmen. Insgesamt drei Ventilatoren sorgen im Tunnel für eine optimale Luftverteilung. Jeder Ventilator stellt dabei einen eigenen Kreislauf dar, der die notwendige trockene Luft zielgerichtet durch das jeweilige Gestell und die Kassetten führt.

Der hier erzeugte Luftvolumenstrom beträgt etwa 30.000 m³/h. Auf diese Weise kann der Trocknungsvorgang auch bei Teilbeladung reibungslos vonstattengehen. Die komplette Anlage hat eine Gesamtanschlussleistung von lediglich 33,4 kW. Die vorhandenen Systeme zur Dichtheitsprüfung können nun ihren Dienst störungsfrei erfüllen. Da die Vials vollständig trocken sind, erhält das System keinerlei Fehlermeldung mehr über angeblich undichte Ampullen. Ausschuss, der eigentlich gar kein Ausschuss war, sondern einfach nur Ware mit äußerer Restfeuchte, gehört der Vergangenheit an. Auch die nachgeschalteten Prozesse wie Prägen, Etikettieren und Bedrucken laufen nun problemlos ab, und der Verpackungsprozess ist mit kühlen Vials deutlich einfacher.

Apfeltresterpulver und getrocknete Apfelringe
Eines der ersten bemerkenswerten Projekte des Trocknungsanlagenbauers im Food-Bereich war die Entwicklung eines Up-Cycle-Produkts. Dabei handelt es sich um Apfel-trester als Pressrückstand einer Obstpresse in Österreich, der heute nicht mehr kompostiert, sondern getrocknet, gemahlen und verpackt wird. Das gemahlene Apfelpulver eignet sich als Backzutat, zum Kochen oder zum roh Genießen.

Für den Anwender, den österreichischen Kulturverein Tauriska, entwickelte der Anlagenbauer eine Lösung zur Trocknung in einer Trommel. Diese wird mehrmals wöchentlich mit ca. 200 bis 300 kg Apfeltrester befüllt und in einen Trockenschrank geschoben. Dieser ist mit einem auf das Produkt abgestimmten Umluftsystem ausgestattet. Das angeschlossene Kondensations-trocknungs-Modul regelt das Klima im Schrank. In etwa 8 bis 12 h werden die Pressrückstände bei einer Temperatur von ca. 40 bis 50 °C schonend getrocknet. Die Temperatur variiert, denn in der Trommel lassen sich auch Hanftrester, Hanfsamen, Chiasamen und andere Produkte trocknen.

Während der Trocknung wird die Trommel nur minimal bewegt. „Durch den Einsatz dieser sanften und zugleich effizienten Trocknungstechnologie konnten wir aus einem vermeintlichen Abfallstoff ein sehr aromatisches Genussprodukt mit wertvollen Inhaltsstoffen herstellen“, erklärt Christian Vötter, Vorsitzender vom Verein Tauriska. Dort ist inzwischen auch ein Hordentrockner für geschnittene Apfelringe im Einsatz, die getrocknet als Snack auf den Markt kommen. „Auch hier sind wir von der Qualität der Trocknung, vor allem in Sachen Aroma und Optik, sehr angetan“, resümiert Vötter.

Mandeltrocknung im Container
Bei einer weiteren Anwendung ging es darum, Mandeln chargenweise zu trocknen, um sie nach dem Trocknungsprozess mahlen zu können. Das Konzept hierfür war eine Trockenkammer mit vier Trocknungsstationen. Auf Kundenwunsch wurde die Entfeuchtungstechnik in der Technikebene darüber angebracht. Das Entfeuchtungsmodul ist über isolierte Luftkanäle mit den jeweiligen Trockenstationen verbunden. Jedes der vier Segmente ist mit einem frequenzgesteuerten Umluftventilator ausgestattet, der produktspezifisch die zur Trocknung notwendige Umluft erzeugt. Die Anlage ist komplett aus Edelstahl und entspricht dem Hygienic Design. Zu Beginn der Trocknung wird in jede Station ein mit 500 kg Mandeln befüllter Container eingefahren. Diese Container sind mit einem durchlüftbaren Boden ausgestattet. Die Mandeln haben ursprünglich einen Wassergehalt von maximal 5,7 %. Nach einer Trocknungszeit von 4 h bei einer Trocknungstemperatur von 90° C weisen die Mandeln einen Trockenstoffgehalt von über 98 % auf und können dem Mahlprozess zugeführt werden.

ZUR FIRMA
Mit Trocknungsversuchen zum Ziel

Harter verfügt über ein hauseigenes Technikum zur Durchführung von Versuchstrocknungen. Der Anlagenbauer untersucht dort die Produkte von Interessenten auf ihre Trocknungseigenschaften und ermittelt in Versuchen die relevanten Kenngrößen wie Temperatur, Zeit, Feuchte, Luftvolumenstrom und Luftgeschwindigkeit. Diese bilden die Grundlage für die weitere Konzeption. Zu den aktuellen Versuchsobjekten gehören Karottenscheiben und -würfel eines Nudelherstellers sowie pharmazeutische Tests mit Kollagen.

Hier finden sie weitere Beiträge zum Thema Trocknungsanlagen und Informationen des Herstellers.

 

 

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