Industrie: Joghurtproduktion
Problem: Sterile Filter, die im Werk von Danone eingesetzt werden, müssen die hohen Anforderungen der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie erfüllen und außerdem unter extremen Betriebsbedingungen effizient funktionieren.
Lösung: Die neuen sterilen Filter von Donaldson sorgen für eine erhebliche Verlängerung der Nutzungsdauer der Filter, gleichzeitig werden hohe Abscheideleistungen erzielt – das führt wiederum zu erheblichen Kosteneinsparungen.
Ausgangslage
Joghurt- und Dessert-Produkte sind für die Milchproduktbranche von besonderer Bedeutung. In Deutschland lag der Joghurt-Konsum im Jahr 2016 pro Person bei 16,8 kg(1). ACTIVIA von Danone ist eine der bekanntesten Joghurtmarken. Die Produktion in dem Werk in Ochsenfurt am Main/Deutschland erfolgt unter strengen Bedingungen, die der Produktintegrität unterliegen, dabei gehört die Filtration zu einer der Schlüsseltechnologien im biotechnologischen Prozessablauf. Eine neue Serie für die sterile Filtration von Druckluft gewährleistet ein hohes Maß an Prozesszuverlässigkeit. Diese innovative Entwicklung bringt außerdem einen Faktor mit besonderer wirtschaftlicher Bedeutung mit sich: Die Filternutzungsdauer wird erheblich verlängert.
Lösung
Im Frühling 2017 konnte die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Donaldson in Haan/Deutschland den erfolgreichen Abschluss einer Reihe von Tests mit sterilen Filtern für Druckluft, Fermentationsluft, Kohlendioxid und andere Prozessgase vermelden. Sie waren in der Lage, die Nutzungsdauer der P-SRF-Serie steriler Filter erheblich zu verlängern und gleichzeitig für eine hohe Rückhalterate zu sorgen, die von entscheidender Bedeutung ist für die Produkt- und Prozessintegrität. Dieser Erfolg war möglich dank des Einsatzes der neuesten Filtermedien, bei denen eine innovative Verarbeitung und Optimierung der mechanischen und thermischen Stabilität vorgenommen wurde. Dadurch konnten Anforderungen von Kunden, höhere Qualitätsstandards in der Produktion auf der ganzen Welt und Managementrichtlinien hinsichtlich höherer Sicherheit, Nachhaltigkeit und Innovation alle erfüllt werden.
Plissierte Steril-Tiefenfilter (P)-SRF C
Für Thomas Karollus, technischer Berater für Prozessfilter bei Donaldson, war der nächste Schritt naheliegend – er wollte Danone die neuen Filter vorführen und ihnen empfehlen, sie in einem Praxistest mit denen der älteren Serie zu vergleichen. Das gegenseitige Vertrauen, das sich in fast 20 Jahren zwischen den Filterspezialisten bei Donaldson und Danone in Ochsenfurt aufgebaut hatte, sorgte für eine schnelle Entscheidung. Seit Juli 2017 wurden die älteren(P-SRF- und(P-SRF N-Filterelemente nach und nach durch die neuen sterilen Filter der Serie P-SRF C (C = (Compressed Air) (Druckluft)) ersetzt.
Die neuen sterilen Filter im Danone-Werk in Ochsenfurt...
Der sterile P-SRF C-Filter erfüllt die hohen Anforderungen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie und der Pharmaindustrie, darüber hinaus ist er auch unter extremen Betriebsbedingungen effektiv. Bei dem P-SRF C-Filterelement handelt es sich um einen plissierten Tiefenfilter mit innerem und äußerem Mantel und einer Endkappes aus Edelstahl. Das Borosilikat-Filtermedium ist imprägniert mit PTFE und mit einem PTFE-Außenschutzgewebe versehen. Die Rückhalterate beträgt > 99,99999995 % bezogen auf 0,2 Mikron und > 99,99999995 % bezogen auf 0,02 Mikron. Für nanoskalige Partikel (0,003 Mikron) beträgt die Rückhalterate > 99,999999991 %, was auf Grundlage der Norm DIN EN 1822 bestätigt wurde.
Filteranlage im Tankraum
Alle Komponenten entsprechen den Anforderungen für den indirekten Kontakt mit Lebensmitteln gemäß des CFR (Code of Federal Regulations) Title 21 und der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004. Bei der Herstellung des Filtermediums werden keine chemischen Zusätze verwendet. Dank des robusten Designs sind mehr als 160 Sterilisationszyklen bei 141 °C in beiden Durchflussrichtungen möglich und außerdem können andere Sterilisationsmethoden eingesetzt werden, wie z. B. Ozon oder VPHP.
... und ihre besondere Bedeutung für die Produktion
Die besondere Bedeutung dieser sterilen Luftfilter wird klar, wenn man den Prozessablauf in der Joghurtproduktion bedenkt:
Der Fett- und Proteingehalt von ausgelieferter Frischmilch wird angepasst, und die Milch wird so kräftig umgerührt, dass die Fettaugen in kleinere Partikel aufgelöst und gleichmäßig verteilt werden. Während des anschließenden Pasteurisierungsvorgangs wird sie für einige Minuten auf 90-95 °C erhitzt, bevor sie auf 40 °C abgekühlt wird. Die Fermentation wird mit einer speziellen Mischung von fünf Bakterienstämmen durchgeführt.
Die Mischung wird in einem Tank fermentiert, dessen Temperatur für einen Zeitraum von acht Stunden konstant bei 37 °C gehalten wird. Während dieser Zeit säuert die Milch und verdickt langsam. Während dieses Prozessschritts wird die Mischung langsam umgerührt, damit sie eine cremige Konsistenz beibehält. Anschließend wird sie für zwei Stunden auf 20 °C abgekühlt, um die Aktivität des Gärungserregers zu hemmen. Anschließend wird die Mischung in Tassen oder Flaschen abgegossen und letztendlich auf 4 °C gekühlt, um sicherzustellen, dass die Bakterienkulturen intakt (2) bleiben.
Die Tanks werden durch die Druckbeaufschlagung mit hoher Reinheit (steriler Druckluft) entleert; an diesem Punkt kommt die Filtrationstechnologie ins Spiel. Der Druck der erzeugten und getrockneten Luft in der zentralen Druckluftstation wird auf ca. 2 bar verringert. Dabei sorgt der sterile P-SRF C-Filter dafür, dass die Luft steril und frei von Partikeln ist. Die hohe Rückhalterate der Bakterien, Viren und Partikel bis zu 3 nm (Nanometer) schützt die Produkt- und Prozessintegrität.
Thomas Karollus, Vertriebsingenieur bei Donaldson, erläutert die Filtrationstechnologie im Tankraum. Der sterile (P)-SRF C-Filter sorgt für hohe Rückhalteraten und eine lange Nutzungsdauer.
Seit der Einführung der neuen sterilen P-SRF C-Filter hat sein umfassendes Anwendungsspektrum unter verschiedenen Betriebsbedingungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie gezeigt, dass über 160 Sterilisationszyklen erreicht werden. Das gilt beispielsweise für die 20-minütige Sterilisation in beide Durchflussrichtungen in einem Sattdampf von 131 °C. Das von Donaldson empfohlene Austauschintervall beträgt 12 Monate.
Sterilisation der Filter in Sattdampf
Bei Danone werden Filter in Sattdampf sterilisiert, der ebenso hohe Reinheitsstandards erfüllen muss und mithilfe der Dampffilterelemente der Serien P-GS/P-GS VE und P-GSL N von Donaldson gefiltert wird. Die hohe Dampfqualität trägt zur längeren Nutzungsdauer der Filter bei, die eine Sterilisation erfordern, sodass der gesamte Prozess kosteneffizienter wird. Ein weiteres Merkmal des sterilen P-SRF C-Filters sind seine hervorragenden Trocknungseigenschaften. Die Heißlufttrocknung und sofortige Rückkehr zu niedrigen Differenzdrücken nach der Dampfsterilisation erfolgt innerhalb weniger Sekunden. Stillstandzeiten, Energieverbrauch und mechanische Beanspruchungen des Filtermediums werden dadurch erheblich gesenkt.
Dampffilter (P)-GSL N
Die Zusammenarbeit zwischen Danone und Donaldson zeigt, welche wesentlichen Verbesserungen mit hohem wirtschaftlichem Nutzen durch kleine Veränderungen erreicht werden können. Das ist ganz im Sinne der Unternehmensziele von Donaldson: Sicherheit – Nachhaltigkeit – Innovation.
(1) Quelle: MIV/Molkereiindustrie
(2) Quelle: www.danone.com - www.danoneactivia.co.uk/about-us/how-activia-yogurt-produced
Wichtiger Hinweis
Viele Faktoren, die außerhalb der Kontrolle von Donaldson liegen, können die Verwendung und Leistung von Donaldson-Produkten in einer bestimmten Anwendung beeinflussen, einschließlich der Bedingungen, unter denen das Produkt verwendet wird. Da diese Faktoren ausschließlich im Wissen und in der Kontrolle des Benutzers liegen, ist es wichtig, dass der Anwender die Produkte bewertet, um festzustellen, ob das Produkt für den jeweiligen Zweck und für die Anwendung des Nutzers geeignet ist. Sämtliche Produkte, Produktspezifikationen, Verfügbarkeit und Daten können ohne vorherige Ankündigung geändert werden und können je nach Region oder Land variieren.
