Prozess- und Produktintegrität in der Joghurtproduktion bei Danone

Lösung

Im Frühjahr 2017 konnte die Forschung und Entwicklung bei Donaldson in Haan den positiven Abschluss einer langen Versuchsreihe mit Sterilfiltern für Druckluft, Fermentationsluft, Kohlendioxyd und sonstigen Prozessgasen melden. Es war gelungen die Standzeit der Sterilfilter-Baureihe (P)-SRF erheblich zu verlängern und gleichzeitig die für die Produkt- und Prozessintegrität entscheidende hohe Rückhalterate zu gewährleisten. Der Einsatz neuester Filtermedien, deren innovative Verarbeitung und die Optimierung der mechanischen und thermischen Stabilität hatten sich als erfolgreich erwiesen. Die Kundenwünsche, die weltweit höheren Qualitätsstandards in der Produktion und die Leitlinien des Managements zur Steigerung von Sicherheit, Nachhaltigkeit und Innovation konnten erfüllt werden.

Für Thomas Karollus, Beratungsingenieur bei Donaldson im Prozessfilterbereich, war der nächste Schritt klar: Er wollte Danone die neuen Filter vorstellen und empfehlen, diese mit der bisherigen Serie im praktischen Einsatz zu vergleichen. Das in fast 20 Jahren gewachsene Vertrauensverhältnis zwischen dem Filterspezialisten Donaldson und Danone in Ochsenfurt machte eine schnelle Entscheidung möglich. Seit Juli 2017 werden die bisherigen (P)-SRF und (P)-SRF N-Filterelemente sukzessive durch die neuen Sterilfilter der Serie (P)-SRF C (C = Compressed Air/Druckluft) ersetzt.

Die neuen Sterilfilter im Danone Werk Ochsenfurt…

Der Sterilfilter (P)-SRF C erfüllt die hohen Anforderungen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie der Pharmazeutischen Industrie und bewährt sich auch unter extremen Betriebsbedingungen. Das (P)-SRF C-Filterelement ist ein plissierter Tiefenfilter, dessen innerer und äußerer Stützmantel sowie die Endkappen aus Edelstahl gefertigt werden. Das Borsilikat-Filtermedium ist mit PTFE imprägniert und hat zudem noch ein PTFE-Aussenschutzgewebe. Die Rückhalterate beträgt >99,99999995% bezogen auf 0,2 μm und > 99,99999995% bezogen auf 0,02 μm. Für nano-skalige Partikel (0,003 μm) liegt die Rückhaltung bei> 99,999999991%, was in Anlehnung an DIN EN 1822 ve-rifiziert wurde.

Alle Komponenten entsprechen den Anforderungen für den indirekten Kontakt mit Lebensmitteln gemäß CFR (Code of Federal Regulations) Title 21 und (EG) No. 1935/2004. Das Filtermedium ist ohne Verwendung von chemischen Zusatzstoffen hergestellt. Die stabile Konstruktion ermöglicht mehr als 160 Sterilisationszyklen bei 141 °C in beide Strömungsrichtungen und erlaubt auch die Anwendung anderer Sterilisationsarten wie z.B. Ozon oder VPHP.

…und ihre Bedeutung für die Produktion

Die Bedeutung dieser Sterilfilter wird deutlich, wenn man den Prozessablauf der Joghurtproduktion betrachtet:

Der Fett- und Proteingehalt der angelieferten Frischmilch wird angepasst und die Milch wird so stark gerührt, dass die Fettkügelchen in kleinere Teilchen zerbersten und sich gleichmäßig verteilen. Bei der anschließenden Pasteurisierung wird sie für einige Minuten auf 90 °C – 95 °C erhitzt, bevor sie auf 40 °C heruntergekühlt wird. Die Fermentierung erfolgt mit einer besonderen Mischung aus fünf Bakterienstämmen.

Die Fermentation der Mischung findet in einem Tank statt, dessen Temperatur über acht Stunden konstant bei 37 °C gehalten wird. In dieser Zeit säuert die Milch und wird allmählich dicker. Während dieses Vorgangs wird die Masse vorsichtig gerührt, um eine geschmeidige Konsistenz zu erhalten. Anschließend wird die Masse für zwei Stunden auf 20 °C gekühlt, um die Aktivität der Gärmittel zu verringern. Danach erfolgt die Befüllung der Becher oder Flaschen unter abschließender Kühlung auf 4 °C, damit die Kulturen intakt bleiben.²

Die Leerung der Tanks erfolgt durch Beaufschlagung mit hochreiner, steriler Druckluft. Und hier kommt die Filtrationstechnik ins Spiel. Die in der zentralen Druckluftstation ölfrei erzeugte und getrocknete Druckluft wird auf ca. 2 bar im Druck reduziert und der (P)-SRF C-Sterilfilter sorgt dafür, dass diese Luft steril und partikelfrei ist. Die hohe Rückhalterate von Bakterien, Viren und Partikeln bis ≥ 3 nm (Nanometer) unterstützt die Produkt- und Prozessintegrität.

Seit der Einführung der neuen (P)-SRF C-Sterilfilter hat sich bei unterschiedlichsten Einsatzbedingungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie gezeigt, dass über 160 Sterilisationszyklen erreicht werden. Dies gilt z.B. für die 20 Minuten-Sterilisation in beiden Flussrichtungen mit 131 °C Sattdampf. Auf der Zeitschiene liegt der von Donaldson empfohlene Wechselintervall bei 12 Monaten.

Sterilisation der Filter mit Sattdampf

Bei Danone erfolgt die Sterilisation der Filter mit Sattdampf, der den ebenso hohen Ansprüchen an Reinheit entsprechen muss und mit den Donaldson Dampffilterelementen der Serie (P)-GS und (P)-GSL N gefiltert wird. Die gute Dampfqualität leistet einen Beitrag zur Standzeit der zu sterilisierenden Filter und erhöht somit die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses. Ein weiteres Herausstellungsmerkmal der neuen Sterilfilter (P)-SRF C bezieht sich auf die hervorragende Trocknungscharakteristik. Das Trockenblasen und die sofortige Rückkehr zu niedrigen Differenzdrücken nach der Dampfsterilisation, erfolgt innerhalb weniger Sekunden. Stillstandzeiten, Energieverbrauch und die mechanische Belastung des Filtermediums werden dadurch deutlich reduziert.

In der Zusammenarbeit von Danone und Donaldson zeigt sich, wie auf kurzen Wegen erhebliche Verbesserungen mit hohem wirtschaftlichem Nutzen erreicht werden können. Ganz im Sinne der Unternehmensziele von Donaldson: Sicherheit – Nachhaltigkeit – Innovation.