Der Markt für Inhaltsstoffe ist ein stetig wachsender Sektor in der Food- und Pharma-Branche. Hersteller von Futtermittel- und Lebensmittelzutaten sowie Pharmaunternehmen sehen sich mit immer neuen Herausforderungen und strengen Vorschriften Lebensmittelsicherheit und Tierschutz betreffend konfrontiert. Speziell Zusatzstoffe für Futtermittel und Futtermischungen müssen höchsten Anforderungen gerecht werden.
Anforderungen in der Futtermittelindustrie
Ganz konkret sollen Futtermittelhersteller neue Rezepturen entwickeln, welche die Produkte, die von und aus Tieren produziert werden, aufwerten. Es wird beispielsweise ein höherer Vitamingehalt angestrebt. Dafür ist eine exakte Dosierbarkeit von essentieller Bedeutung, da die Toleranzgrenze für Zusätze in Futtermitteln niedriger als z.B. bei Babynahrung ist.
Die Lösung: Pulverisierung
Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden, brauchen Futtermittelhersteller Zutaten, die gut halt-, dosier- und verarbeitbar sind. Durch Pulverisierung (Fettkristallisation), d. i. die Umwandlung von Flüssigkeit in Pulver, können diese Produkteigenschaften erreicht werden. Bei den Zielzutaten kann es sich um reine Produkte – Emulgatoren und Fette – oder um zusammengesetzte Produkte – Backzutaten, pharmazeutische Wirkstoffe, Nahrungsergänzungsmittel, Zutaten für Tierfutter – handeln. Besonders Fette mit einem hohen Schmelzpunkt, sog. high melting point liquides (HMPLs) eignen sich gut für diese Anwendung, da sie in Pulverform besser weiter zu verarbeiten sind, da keine ständige Erwärmung während der Produktion nötig ist. Für diese Phase der Produktverfeinerung bietet Air Liquide seinen Kunden die Fat Crystallization Unit (FCU) an – eine effektive und platzsparende Alternative zu den deutlich größeren Sprühkühltürmen. Die Fettkristallisation findet in einem vollständig geschlossenen, isolierten Körper statt. Der verwendete Stickstoff erzeugt eine Umgebung mit sehr geringem Sauerstoffgehalt und verhindert so das Ranzigwerden von Ölen und Fetten sowie das Risiko von Staubexplosionen. Das Produkt wird aufgeschmolzen und flüssig bis in die Anlage gepumpt. Die Eingangstemperatur kann hier bis zu 90°C betragen, je nach Schmelzpunkt der Substanz.
Pulverisierung – der Prozess
Der eigentliche Prozess beginnt am oberen Teil der Fat Crystallization Unit (FCU). Das flüssige Produkt wird in das System eingespeist und in der Anlage zerstäubt. Die so entstandenen Tröpfchen müssen im nächsten Schritt gekühlt werden, um in Pulver umgewandelt zu werden. Dies geschieht mit flüssigem Stickstoff, der ebenfalls in die Anlage eingebracht wird. Die FCU enthält ein Innenrohr, das den sich schnell bewegenden verdampften Stickstoff und das Produkt so lange zusammenhält, bis die Wärmeübertragung pulverisierte Teilchen und relativ warmes Stickstoffgas hervorgebracht hat. Nach Kühlung und Pulverisierung sammelt sich das Fett in Pulverform oder als sehr kleine Kügelchen am Boden der FCU, mit einer Durchschnittsgröße von 60-300 μm. Eine Zellenradschleuse bündelt das rieselfähige Pulver bevor es die Anlage verlässt. Dank seiner stabilen Kristallstruktur kann das Produkt jetzt unterhalb seines Schmelzpunktes gelagert werden – ein zusätzlicher Kühlschritt entfällt. Der verbrauchte Stickstoff wird am Boden der FCU umgeleitet, fließt langsam nach oben und verlässt die Anlage als Abgas durch einen Zyklonabscheider.
Flexibilität, Effektivität und Kostenoptimierung
Die Parameter der FCU können den individuellen Anforderungen angepasst werden – je nach Produkt, Teilchengröße und Pulverisierungsniveau. Der durchschnittliche Verbrauch von flüssigem Stickstoff liegt zwischen 0,9 und 1,1 kg pro kg des zu pulverisierenden Produkts, die Nennkapazität liegt bei 1.000 kg/Stunde des Produkts pro Einheit. Wenn bei einem Hersteller eine höhere Kapazität erforderlich ist, können mehrere Anlagen mit je 1 Tonne/Stunde installiert werden. Die FCU überzeugt durch Zuverlässigkeit und einen geringen Wartungsaufwand. Auch im Handling überzeugt diese Technologie die Anwender: Die Anlage ist leicht zu reinigen und sehr hygienisch. Allein die Zellenradschleuse am Produktauslass ist eine bewegliche mechanisierte Komponente. Eine externe Kontrolle durch einen qualifizierten Techniker ist nur einmal pro Jahr erforderlich. Durch die Fettkristallisation wird eine bis zu 6-fach längere Haltbarkeit im Vergleich zu einem flüssigen Produkt erreicht. „Da keine Erwärmung der Zutaten während des späteren Produktionsprozesses nötig ist, wird zudem eine deutliche Kostenreduktion erzielt. Auch ermöglicht das Verfahren eine höhere Flexibilität und effizientere Produktionsverfahren“, erklärt Christine Müller, Senior Market Spezialist Food & Pharma bei Air Liquide Deutschland. Die FCU punktet mit einer hohen Leistung bei einem geringen Platzaufwand sowie niedrigen Gesamtbetriebskosten. Das Ergebnis sind qualitativ hochwertige Zutaten: Es kommt zu keiner Klumpenbildung, die Dosierung ist sehr einfach, die Zielzutat liegt in Form von rieselfähigem Pulver oder fließfähigen Kugeln vor. Zudem riskiert die Lebensmittelindustrie keine Schäden an den Produkten durch Kryogenik. Die FCU ist eine platzsparende (2x4x3 m) und kostengünstige Alternative zu den herkömmlichen Kühltürmen oder einer Outsourcing-Lösung.
Infobox:
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Fat Crystallization Unit (FCU) + Stickstoff |
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alle zu solidifizierenden Produkte mit mittleren bis hohen erforderlichen Produktionsleistungen |
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geringer Platzaufwand bei einer Größe von 2x4x3 m |
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1 Tonne/h/Einheit |
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niedrige Gesamtbetriebskosten, geringer Wartungsaufwand, minimale Eingriffe durch Betriebspersonal, leicht zu reinigen und sehr hygienisch |
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Pulver mit einer Größe von 60-300 μm |
Quelle: Mühle und Mischfutter