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Lebensmittel - die Beherrschung der Temperatur über die gesamte Produktionskette
Die Prozesse, wie heute Lebensmittel und auch Tiernahrung modern hergestellt werden, sind vielfältig, hoch automatisiert und komplex. Eine Prozesskette beinhaltet neben der Herstellung des Erzeugnisses auch das Verpacken und Beschriften der Produkte. Höchste Relevanz über den gesamten Prozessverlauf hat die Einhaltung der Hygienevorschriften. In der Lebensmittelproduktion stehen Sie ähnlichen Herausforderungen gegenüber wie in der Pharma- und Chemiebranche. Hinzu kommen die Eigenschaften der Lebensmittel selbst, wie etwa das Auskristallisieren von Schokolade. Bei diesen Verfahren entscheidet die Beherrschung der Temperatur über den Erfolg oder Misserfolg Ihrer Fertigung. Trotzdem müssen Sie nicht unbedingt auf teure Speziallösungen zurückgreifen.
Unsere Standardanwendungen lassen sich an Ihre Produktionsanforderungen anpassen, denn Funktionen wie eine exzeptionelle Regelgenauigkeit, das Reagieren auf sich sofort verändernde Temperaturgradienten oder Rampenregelung sind standardmässig eingebaut.
Heizen - Kühlen - Halten: Erfolgreiche Fertigung Ihrer Lebensmittel mit Tool-Temp
Extrusion bei der Herstellung von Lebensmittel und Tiernahrung
Der Extrusionstechnologie kommt in der Lebensmittelindustrie eine bedeutende Rolle zu. Sei dies, bei der Verarbeitung von Fleischalternativen mit Fasertextur, zur Herstellung von knusprigen Frühstückscerealien oder bei der Herstellung von Futtermitteln.
Sowohl in der Futtermittel- als auch in der Lebensmittelindustrie werden im Rahmen der Vorkonditionierung die Erhitzungs- und Bedampfungsprozesse integriert, um die zu verarbeitenden Stoffe verdaulich zu machen. Beim Heissextrudieren wird eine wasserhaltige Masse unter hohem Druck in der Verdichtungsschnecke erhitzt. Dem Schneckenzylinder ist dabei permanent Wärme zuzuführen, um das Erhitzen des Produktes zu begünstigen. Tool-Temp Temperiergeräte unterstützen solche Anwendung mit präzisen Regelungslösungen. An der Austrittsdüse fällt der Druck ab, das Wasser verdampft und das Produkt wird stark gelockert. Die bereits verkleisterte Stärke verhindert dabei, dass das Produkt auseinanderfällt. Bei diesem Herstellverfahren werden typischerweise Trocknungs- und Röststationen nachgeschaltet. Die so hergestellten Produkte sind sehr vielfältig; Teigwaren, Knabbergebäck, Frühstücksflocken, Brot, Textred Vegetable Proteine aber auch trockene und halbtrockene Futterstücke für Tiere.
Der Einsatz von doppelwandigen Behältern, Mischern und Reaktoren in der Nahrungsmittelindustrie
In der Lebensmittelindustrie kommen verschiedene Arten von doppelwandigen Behältern, Mischern und Reaktoren zum Einsatz. Zum Beispiel werden zur Bierherstellung Bioreaktoren oder auch Fermente verwendet, um die Kultivierung von Mikroorganismen oder Zellen zu ermöglichen. Organismen haben ein Temperaturoptimum, bei dem sie sich am besten vermehren. Ein Überschreiten dieser Temperatur kann zu irreversiblen Schädigungen der Proteine führen, eine Unterschreitung führt zu geringeren Stoffwechselgeschwindigkeiten und damit zu längeren Prozessdauern. Die Temperaturregelung wird durch Heiz- und Kühlkreisläufe realisiert.
Ob bei der Temperaturführung doppelwandiger Behälter, Mischer und Reaktoren, wir liefern Ihnen massgeschneiderte Regelgeräte. Anforderungen wie Spritzwasserschutz oder Ausführungen komplett in Edelstahl setzen wir genau so um wie Schnittstellenanbindungen an einen zentralen Leitstand. Eigens für die Temperierung von doppelwandigen Behältern und Reaktoren haben wir eine Gerätelinie ins Leben gerufen. Diese regelt Temperaturbereiche von -25°C bis +240°C direkt aus dem Herstellprodukt. Die Geräte sind auf grösstmögliche Prozesssicherheit ausgelegt. So verfügen sie über eine Druckregulierung, um die Behälter nicht zu beschädigen, wie auch über eine digitale Durchflussanzeige. Die Überwachung der Vor- und Rücklauftemperatur ist für uns eine Selbstverständlichkeit bei diesem anspruchsvollen Fertigungsverfahren.
Unterschiedliche Verpackungskonzepte
Für jedes Lebensmittel gibt es ein eigenes Verpackungskonzept. Die Herstellung dieser ist ebenfalls vielfältig und produktabhängig. Sei es im Spritzguss oder auch beim Tiefziehen von Verpackungsartikeln, Tool-Temp liefert präzise Temperaturen auf den Punkt genau.
Lebensmittelherstellung - Vorkonditionieren - Verarbeiten - Mischen - Pressen - Kühlen - Heissextrudieren - Verpacken
Pflanzenöl: mehrstufiger Prozess unter Temperaturkontrolle
Die Raffination von Pflanzenölen dient dem Ziel, dem rohen Öl nicht erwünschte Bestandteile zu entziehen. Dazu zählen zum Beispiel freie Fettsäuren, Fettbegleitstoffe wie Lecithin und unangenehme Aromen. Der Prozess vollzieht sich in mehreren Schritten. Der eine oder andere kann, je nach Produkt, auch entfallen. Für eine definierte und sicher erzielbare Qualität ist jedoch eine strenge Temperaturkontrolle unabdingbar.
Im ersten Schritt gewinnt man durch Pressen oder Extrahieren ein rohes Pflanzenöl. Dieses kann anschliessend im sauren Milieu entschleimt werden (Temperatur >100°C), um Phospholipide auszufällen, in der wässerigen Phase zu sammeln und diese dann ablaufen zu lassen (physikalische Trennung).
In der verbliebenen organischen Phase fügt man nun zwecks Neutralisation Alkalilauge hinzu und entzieht gleichzeitig dem Öl die Fettsäuren. Sie gelangen in Form ihrer Alkalisalze in die wässerige Phase und können wiederum physikalisch abgetrennt werden. Das solchermassen chemisch raffinierte Öl wird mit Wasser gewaschen. Dieser Schritt findet unter Erwärmung statt. Zum Abschluss trennt man das Waschwasser physikalisch ab.
Damit die noch im Öl enthaltenen Wachse am Ende nicht erst in den Kühlschränken der Verbraucher auskristallisieren und Misstrauen wecken, entfernt man sie durch eine spezielle Kristallisation unter gezielter Kühlung und anschliessendes Abfiltrieren. Im nächsten Schritt eliminiert man durch Zugabe von Bleicherde verschiedene Begleitstoffe, unter anderem Farbpigmente. Dazu wird das Öl unter Vakuum erwärmt. Mit einer Vakuumdestillation unter hohen Temperaturen, bei Bedarf bis zu etwa 270°C, trennt man verschiedene übelriechende oder schlecht schmeckende Stoffe ab (sog. Dämpfung oder Desodorierung).
Nun hat man ein raffiniertes Öl gewonnen, ohne störenden Eigengeschmack oder -geruch, welches über lange Zeit lagerfähig ist. In jedem einzelnen der hier skizzierten Schritte spielt die geeignete Temperatur eine wichtige Rolle. Sie richtet sich letztlich nach dem gewünschten Produkt und seinen speziellen Eigenschaften. Auch die abgetrennten Komponenten (z. B. Lecithine, Fettsäuren, Wachse) lassen sich verwenden und bei ihrer Weiterverarbeitung kommt es ebenfalls wesentlich auf die Temperaturführung an.
Von den Speiseölen zu den Fetten – und gleich zu einem ganz besonderen Erzeugnis: der Schokolade. Denn ihre Herstellung ist eine wahre Kunst. Der Grund liegt zu grossen Teilen in der Vielfalt des Kakaobutterfettes. Dieses kann nämlich sage und schreibe in sechs Modifikationen auskristallisieren, doch nur eine von ihnen ist das Ziel aller Bemühungen. Nur sie glänzt und schmilzt im Mund ganz zart.
Da ist es ein Glück, dass die schlechten Kristallformen schon ab 27°C schmelzen, die einzig gute Kristallform aber einige Grad darüber liegt (z. B. bei 34,5°C im Falle von dunkler Schokolade). Das bedeutet für den Chocolatier: Er muss die Masse bei über 34,5°C aufschmelzen, dann abkühlen lassen, sodass sich einige gute Kristalle bilden. Diese wirken dann nach einer erneuten Erwärmung als Keime für weiteres Kristallwachstum. Man muss diesen Vorgang einige Male wiederholen, also schmelzen und vorkristallisieren, schmelzen und vorkristallisieren usf.
Das genaue Temperaturprogramm birgt eines der wesentlichen Geheimnisse der Schokolade. Und je nach Sorte wird man es stets ein bisschen unterschiedlich programmieren.
Der genaue Temperaturverlauf spielt selbstverständlich noch bei weiteren Schritten der Schokoladenherstellung eine tragende Rolle (z. B. beim sog. Conchieren). Stets wirken dabei präzise Thermostate, eine intelligente Steuerungselektronik und heutzutage immer häufiger, digitale Prozessleitsysteme zusammen. Ein fundiertes und breites Know-how externer Experten aus dem Bereich der Temperiertechnik zahlt sich dabei aus. Denn ein harmonisches Gesamtdesign der betreffenden Anlage sichert eine immer gleiche Qualität und macht gleichzeitig den Prozess automatisierungsfähig.
Der Temperierung von Reaktionen, Mischungen, Extraktionen oder Kristallisationen liegen die bekannten theoretischen Grundlagen der Thermodynamik und Kinetik zugrunde. In der Verarbeitung und Produktion von Nahrungsmitteln geben die Eigenschaften der Lebensmittel selbst, wie aber auch die Vorschriften, die Prozessgestaltung weitgehend vor.
Viele Komponenten spielen bei der Wahl des passenden Temperiersystems eine Rolle. Gerne beraten wir Sie und diskutieren die ideale Heiz- und Kühllösung mit Ihnen. Abhängig von der maximalen Arbeitstemperatur, der benötigten Kühlleistung, der Grösse des Verbrauchers oder der Förderleistung stehen verschiedene Temperierlösungen zur Verfügung.
Unser breites Portfolio reicht von:
- Wasser Temperiergeräten / 90°C max. Temperatur / 9 – 96 kW Heizleistung
- Druckwasser Temperiergeräte / 160°C max. Temperatur / 9 – 48 kW Heizleistung
- Öl Temperiergeräte / 360°C max. Temperatur / 8 – 144 kW Heizleistung
Für die Temperierung von Reaktoren und doppelwandigen Behältern wurde eigens eine Modellbaureihe entwickelt, welche in ihrer Standardausführung weitgehend alle Anforderung abdeckt, welche diese Applikationen mit sich bringen.
Die Modellbaureihe umfasst drei Baugrössen:
- TT-407 Z / 8 kW Heizleistung / Reaktorinhalt bis 50 Liter
- TT-409 Z / 24 kW Heizleistung / Reaktorinhalt 50 – 150 Liter
- TT-410 X / 48 kW Heizleistung / Reaktorinhalt 50 – 400 Liter
Mit diesen Heiz- und Kühlgeräten kann der Temperaturbereich von -20°C bis +240°C mit Wärmeträgerflüssigkeit als Umlaufmedium abgedeckt werden.
Die Geräte verfügen über zwei unabhängige Wärmetauscher, damit in diesem breiten Temperaturbereich temperiert werden kann. Um Temperaturen im Bereich von -20°C erreichen zu können, muss die Kühlung 2 mit Sole betrieben werden.
Umfassende Sicherheitseinrichtungen – Drucküberwachung
Die Geräte sind mit drei Manometern ausgerüstet, welche den Pumpendruck, das Druckluftnetz und die Druckluft im Gerät überwachen. Über ein Druckreduzierventil kann die Druckluft im Gerät eingestellt werden. Durch die Regulierung und einen kontrollierten Druckluftverbrauch wird der Energieverbrauch reduziert. Die Anzeige erlaubt die Druckluft zu überprüfen und erleichtert das Justieren.
Umfassende Sicherheitseinrichtungen – Temperaturüberwachung
Der Digitalregler MP-988 arbeitet mit drei Sensoreingängen. Ein Sensor dient der Regelung der Mediumtemperatur. Dieser nimmt als Referenzpunkt die Temperatur des Produktes im Behälter oder die Öltemperatur im Gerätetank. Die Überwachung der Temperaturdifferenz zwischen diesem und einem Messpunkt im Vorlauf verhindert, dass es zu einer Überhitzung der Produktoberfläche kommt.
Umfassende Sicherheitseinrichtungen – Einstellung des Vorlaufdrucks
Um den Doppelmantel, respektive den Reaktor nicht zu beschädigen, kann der Vorlaufdruck reguliert werden. Die Drehzahl der Pumpe kann am Frequenzumrichter bequem eingestellt und der Vorlaufdruck vorne am Manometer abgelesen werden.
In der Produktion müssen Lebens- und Genussmittel bzw. ihre einzelnen Zutaten mitunter komplexe Temperaturprogramme durchlaufen, sie müssen schmelzen, kristallisieren, heiss in Formen gegossen oder extrudiert werden. Hier muss von A bis Z auf das Grad Celsius genau alles stimmen. Denn würde man zum Beispiel Schokolade bei der falschen Temperatur kristallisieren, würde das Produkt zu bröckelig, seine Oberfläche stumpf oder fleckig.
Kundenspezifische Lösungen – schnell und kostenoptimiert
Unser Lieferprogramm umfasst über 60 verschiedene Standardmodelle, welche wir ausschliesslich in der Schweiz in Sulgen entwickeln und produzieren. Unabhängig der Baugrösse fertigen wir alle Modelle in wirtschaftlichen Losgrössen und führen diese am Lager. Sondergeräte wie auch kundenspezifische Modifikationen lassen wir in unsere Serienfertigung einfliessen. Sie profitieren dadurch auch bei einem Spezialgerät von Durchlaufzeiten gleich der eines Standardgerätes. Bei der Entwicklung von Speziallösungen halten wir uns weitgehend an die bewährten Komponenten der Serienprodukte. Dies erlaubt es uns eine weltweite Ersatzteilverfügbarkeit, auch bei ganz individuellen Lösungen zu garantieren.