Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Wissenschaft und Forschung: Ausgabe 09/2015, 07.09.2015

Kleine Mengen exakt und kostengünstig dosieren

Bei der Dosierung von Kleinstmengen kommt es darauf an, präzise und aseptisch sicher zu arbeiten, um eine gute Qualität zu vorteilhaften Kosten zu erhalten. Eine neue Dosierstation ist optimal auf Kleinstmengen ausgelegt und hat sich bereits in der Praxis bewährt.

Autor: Heike Thevis, Pressereferentin

Bilder: GEA TDS

LT 1/3-Seite hoch 60,5x259,5 mm

Die aseptische Dosierstation VARI-DOS-ASEPT von GEA ist eine Innovation, die es erlaubt, aseptische Flüssigkeiten in Kleinstmengen von 0,2 und 0,3 Gramm/Liter direkt in den aseptischen Hauptproduktstrom zu dosieren. Die Anregung zur Entwicklung dieser Dosierstation kam direkt aus dem Praxisalltag der Milchkunden von SIG Combibloc.

Sie suchten eine Methode, die Herstellung von Getränken mit speziellen Ingredients wie Enzymen, Aromen oder Extrakten sicherer, präziser und damit auch kostengünstiger zu machen als es bisherige Systeme konnten. Bei dieser Anforderung setzten die Ingenieure an und entwickelten eine moderne Technik, die sich jetzt in der Praxis bewährt.

Die Herstellung laktosefreier Milch ist ein gutes Beispiel dafür, wie die aseptische Dosierstation der Getränkebranche in der Praxis deutlichen Mehrwert bringt. In der Theorie ist es simpel, laktosefreie Milch herzustellen. Vereinfacht gesagt geben Molkereien etwas vom Enzym Laktase zur herkömmlichen Milch und erhalten nach einer gewissen Zeit laktosefreie Milch. Die Herausforderung ist es, die Enzymmenge so gering wie möglich zu halten und dem Produkt unter hoher aseptischer Sicherheit hinzuzufügen. Denn das Laktase-Enzym ist in der Kostenrechnung ein vergleichsweise hoher Posten. Absolut aseptisch sicher, präzise, weitgehend automatisch und schnell muss die Dosierung sein, so dass es im Produktionsprozess zu keinerlei Verunreinigung kommt. Nur dann ist eine hohe Produktqualität garantiert.

Optimale Qualität, vorteilhafte Kosten.

Mit der Dosierstation ist es gelungen, eine Gelegenheit zur aseptischen Dosierung zu eröffnen, die sich in wesentlichen Punkten von bisherigen Systemen unterscheidet und dadurch eine optimale Produktqualität bietet. Ludger Tacke, Leiter der Abteilung Aseptik bei GEA TDS: «Grundsätzlich gibt es zwei Arten, laktosefreie Milch herzustellen. Ziel ist es bei jeder Methode, den Milchzucker Laktose in der Milch abzubauen, auf den manche Verbraucher mit Unverträglichkeiten reagieren. Das Enzym Laktase spaltet den Milchzucker zu Fruktose und Galaktose auf, so dass dann die meisten Verbraucher keinerlei Probleme mehr haben. Das Laktase-Enzym lässt sich der Milch vor der thermischen Erhitzung zusetzen, dann alles zusammen mit Wärme behandeln und im Anschluss haltbar verpacken.»

Diese Batch-Technik ist eine verlässliche Methode – allerdings auch eine kostspielige, denn hierfür ist vergleichsweise viel Enzym nötig, weil die thermische Erhitzung die Laktase verändert; die Wärmeeinwirkung zersetzt es sogar geringfügig. Ausserdem ist die Lagertemperatur aus mikrobiologischen Gründen sehr niedrig, was den Abbau stark verzögert. Deshalb muss die Enzymmenge, die Molkereien vorher zuführen, sehr hoch sein, um den gewünschten Effekt zu erhalten. Mit rund fünf bis sechs Cent Enzymkosten pro Liter ist die Methode recht teuer und eignet sich folglich nur für kleine Mengen. Im Prozess wird der pasteurisierten Milch, die eine Temperatur von 8 bis 10 Grad Celsius hat, 0,8 bis 0,85 g/Liter Laktase (Aktivität 5000 Einheiten) hinzugegeben. Die Hydrolysezeit beträgt etwa 24 Stunden. Das Manko: Die Tanks sind während der Hydrolysezeit blockiert und lassen sich nicht zur Produktion einsetzen. Zudem wird die Milch schneller braun (Maillard-Effekt).

Wesentlich effizienter ist die Methode, das Enzym nach der thermischen Behandlung durch aseptische Dosierung hinzuzufügen. Wenn die Milch bereits abgekühlt ist, kann die Hitze nichts mehr vom Enzym zerstören. Tacke: «Für einen Liter reichen bei dieser Methode rund 0,2 bis 0,3 Gramm Enzym – das ist etwa nur 10 bis 15 Prozent der Menge, die beim Hinzufügen vor der Erhitzung nötig ist.»

Risiko vermeiden.

Bisherige Dosierstationen, die dem Hauptprodukt Kleinstmengen aseptischer Flüssigkeiten nach der thermischen Erhitzung zuführen, haben den Nachteil, dass der Anwender an Schlüsselstellen, wie beispielsweise beim Sterilisieren und Einstechen der Nadel in den Produktstrom, von Hand eingreifen muss. Und das stellt immer ein Risiko für die aseptische Produktsicherheit dar. Ein weiterer kritischer Punkt bisheriger Systeme ist die Enzymlieferung in Beuteln, welche wiederum in Eimern liegen. Diese Beutel lassen sich in dieser Position nicht vollkommen leeren, was einen Verlust von Enzymen bedeutet.

Plus für die Sicherheit.

Die Dosierstation unterscheidet sich in wesentlichen Punkten von bisherigen Systemen. Bei der Sterildosierung gibt die Station der Milch nach dem UHT-Prozess rund 0,3 g sterile Laktase pro Liter hinzu. Die Hydrolyse erfolgt in der Packung und dauert bei Raumtemperatur etwa 5 Tage. Bei dieser Methode ist zwar eine Dosierstation erforderlich und die Hydrolysezeit verlängert sich, doch sind die Enzymkosten bis zu 85 Prozent geringer als bei der Batch-Methode. Weiterhin bietet das Verfahren eine hohe Flexibilität in der Produktion. Sie blockiert keine Tanks und verbessert die Produktqualität, da der Maillard-Effekt deutlich verzögert ist.

Bei der neuen Dosierstation liefert das Unternehmen das zu dosierende Produkt in speziell entwickelten Beuteln, wie es aus dem Pharmasektor bekannt ist – vergleichbar mit einem hängenden Infusionsbeutel, der sich bis auf den letzten Tropfen entleert. Es besteht nicht die Gefahr, dass der Beutel im Eimer zerknautscht und dadurch Reste im Beutel zurückbleiben. Auch das spart Kosten. Das Gebinde besteht aus besagtem Beutel und einem fest damit verbundenen Schlauch, an dessen Ende eine Dosiernadel angebracht ist. Alle Komponenten sind bereits sterilisiert, wenn sie zum Getränkehersteller kommen. Das heisst, die einzelnen Komponenten müssen nicht mehr von Hand verbunden werden – ein Pluspunkt für die aseptische Sicherheit. Diese Beutel liefert die Firma Optiferm. Das Unternehmen filtriert Ingredients verschiedener internationaler Lieferanten und füllt sie in die Spezialbeutel. Tacke: «Damit auch das Einstechen der Nadel in den Hauptproduktstrom aseptisch einwandfrei verläuft, haben wir ein spezielles Multifunktions-Portventil entwickelt, mit dem der zunächst noch leere Schlauch, in dem innen die bereits aseptische Füllleitung liegt, vor der aseptischen Füllmaschine verbunden wird. Das Portventil, das übrigens gleich in doppelter Ausführung vorliegt, um eine kontinuierliche Produktion zu gestatten, hat eine automatische Sterilisierungsfunktion, in der Dampf die Nadel keimfrei macht. Das passiert, wenn der Anwender nicht mehr in Berührung mit den Komponenten kommt. Die Nadel wird dann in ihrem Mini-Sterilraum im aseptischen Überdruck automatisch in Produktionsstellung gebracht. Dann werden die Füllleitung und die Nadel über das Ventil mit Faltenbalgverbindung mit der Flüssigkeit befüllt. Selbige misst eine präzise Waage und dosiert exakt in der gewünschten Menge in den Produktstrom. Im Falle eines Produktionsstopps schliesst das Portventil schlichtweg und die Nadel bleibt in Produktionsstellung in ihrem Sterilraum, bis sie wieder zum Einsatz kommt. Ein steriler Luftüberdruck sichert die Sterilität konstant und zuverlässig. Ein manuelles Herausziehen und ein neues Sterilisieren ist nicht erforderlich – auch das ist ein Pluspunkt für die aseptische Sicherheit.»

Massgenaue Dosierung – viele Anwendungsbereiche.

Abgesehen vom Laktase-Enzym lassen sich mit der neuen Dosierstation auch diverse andere aseptische Zusätze massgenau in den aseptischen Produktstrom bringen. Norman Gierow, Head of Global Product Management Market bei SIG Combibloc: «Es sind viele Anwendungen vorstellbar, insbesondere, wenn wir an Added Value-Produkte denken – Ingredients wie beispielsweise Laktoferrin, Vitamine, diverse Aromen und Extrakte oder Farbstoffe. Bei derlei Extras kommt es in der laufenden Produktion bei unseren Kunden darauf an, präzise, absolut sauber und aseptisch sicher zu arbeiten, um eine hervorragende Produktqualität zu vorteilhaften Kosten zu erhalten. Dabei ist die Dosierstation eine Bereicherung.»

Das Portventil hat eine automatische Funktion zur Sterilisierung


Weitere Informationen:
SIG Combibloc
www.sig.biz



Mit der aseptischen Dosierstation können Unternehmen auch kleine Mengen präzise abfüllen