Verfahrenstechnik Kühl und 
trocken

24.04.2014

Ob Teigansatz, Wachstumshemmung von Mi­kroorganismen oder exakte Schnittergebnisse bei der Wurstherstellung: Die Lebensmittelindustrie verlangt an vielen Stellen exakt temperierte Prozesse. Die Kühlwirkung tiefkalter technischer Gase lässt sich dafür bestens nutzen.

Eigentlich klingen die Gase Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2) ziemlich langweilig: Sie sind ungiftig, nicht brennbar, geschmacksneutral und farb- und geruchlos. Dennoch besitzen sie besondere Eigenschaften, weshalb sie bei der Produktion und Verarbeitung von Lebensmitteln in vielfältiger Form zum Einsatz kommen. Und das nicht nur gasförmig, zum Beispiel als Bestandteil von Schutzatmosphären-Verpackungen, sondern auch in fester Form und tiefkalt verflüssigt zum Frosten und Kühlen. Der Einsatz von Trocken­eis aus Kohlendioxid bietet in der Lebensmittelproduktion einen charakteristischen Vorteil: eine hohe Kühlwirkung ohne jeden Einfluss auf den Geschmack und die Konsistenz des verarbeiteten Produktes. Unter Trockeneis versteht man CO2 im festen Aggregatzustand. Es entsteht, indem unter Druck verflüssigtes CO2 sehr schnell entspannt wird.

Anders als normales Eis aus Wasser verdampft Trockeneis völlig rückstandsfrei. Es entsteht also keine Flüssigkeit, die dem Kühlerzeugnis oder dessen Verpackung schaden könnte. Vor allem diese Eigenschaft macht den Einsatz von CO2 für die Lebensmittelindustrie interessant. Zudem muss man bei der Trockeneiskühlung den Wassereis-Bereiter nicht mehr aufwändig reinigen. Die Kälteleistung von Trockeneis beträgt bei Erwärmung von –78,5 °C auf 0 °C circa 640 kJ/kg. Dies entspricht etwa der dreifachen Kühlleistung von herkömmlichem Eis. Trockeneis in ISO-zertifizierter Lebensmittelqualität kann auch im direkten Kontakt zum Produkt eingesetzt werden. Möglichkeiten dafür finden sich in zahlreichen lebensmitteltechnischen Anwendungen. Zum Beispiel in der Wurstproduktion: Mischprozesse beim Cuttern lassen sich exakt temperieren, wenn man Trockeneis zugibt. Im Unterschied zu herkömmlichem Eis erhöht sich der Wasseranteil dabei nicht. Das Produkt zeigt ein verbessertes Eiweißverhalten und lässt sich besser schneiden. In geschlossenen Cuttern verdrängt das sublimierte CO2-Gas den Luftsauerstoff. Dadurch werden Oxidationsprozesse unterbunden.

Auch in der Weinherstellung profitiert man vom Einsatz des Trockeneises. Die punktuelle Zugabe ermöglicht in allen Phasen der Weinproduktion eine differenzierte Prozesskühlung ohne Wasserrückstände. Und auch Bäckereien jeder Größe wissen, dass die Temperatur des Teigansatzes und die Temperatur beim Knetprozess einen großen Einfluss auf die Qualität des Endprodukts haben. Gerade in den Sommermonaten lassen sich die idealen Werte dabei oft nicht erreichen. Warme Zuschlagsstoffe oder der mechanische Energieeintrag der Knetwerkzeuge verschärfen die Situation zusätzlich. Auch hier ist die Zugabe von Trockeneis direkt in den Teig eine effiziente und sichere Alternative zu Lösungen mit Scherbeneis beziehungsweise Eiswasser.

Zur exakten Temperierung von Mischprozessen kann die kryogene Kühlung mit flüssigem N2 oder CO2 sinnvoll sein. Das System Lixshooter ermöglicht dabei den Eintrag der Gase von unten. Anders als bei herkömmlichen Verfahren, bei denen das Kühlmittel von oben auf die Produktoberfläche aufgebracht wird, ist die Kühlwirkung hier direkter und schneller. Lixshooter ist ein platzsparendes Düsensystem, mit dem sich Mischbehälter unterschiedlicher Bauart, Rührkessel, Kneter und vergleichbare Maschinen aus- oder nachrüsten lassen. Das tiefkalt verflüssigte Gas injiziert man am Boden des Behälters direkt in die Produktmasse. Das Ergebnis ist ein sofortiger Wärmeübergang bei geringem Gaseverbrauch. Je nach Produkt und Ausrüstung kann man einen Wirkungsgrad von bis zu 98 Prozent erzielen.

Gaseintrag von unten

Besonders gut eignet sich das System für die Verarbeitung von niederviskosen und pastösen Mischprodukten, die sich beim Rühren stark erwärmen und nicht zum quellen neigen. Das entsprechende Produktspektrum ist weit gefächert und umfasst zum Beispiel Formprodukte aus Fleisch oder Gemüse, Suppen, Soßen, Pasten und Breiprodukte, Babynahrung oder Püree. Dort lässt sich Lixshooter für schnelle Kühlprozesse einsetzen, etwa zur Wachstumshemmung von Mikroorganismen oder um den Verlust an leichtflüchtigen Bestandteilen zu reduzieren. Weitere Anwendungen sind die Prozessbeschleunigung bei mechanischen Flüssigkeitskühlern und das Gefrieren bis in den Kristallisationsbereich. In der Fleischproduktion gewährleistet über Lixshooter-Düsen eingebrachtes, flüssiges CO2 eine kontinuierliche Prozesstemperatur von maximal +2 °C. Als zusätzlicher Effekt legt sich das Kohlendioxid auf das Fleisch und vermeidet so Oxidationsreaktionen.

Anfrosten für verbessertes Slicen

Der intelligente Einsatz technischer Gase lohnt sich auch an vielen weiteren Punkten der fleischwirtschaftlichen Produktionskette. Ein zunehmend verbreitetes Verfahren ist zum Beispiel das kryogene Anfrosten von Wurstwaren vor dem Slicen mit kryogenen Gasen. Vor allem elastische Wurstarten wie Mortadella lassen sich so besser schneiden. Schneidverluste werden minimiert. Bei bisher realisierten Anlagen kann man bis zu vier Würste gleichzeitig mit 1.000 Schnittvorgängen pro Minute verarbeiten.

Auch die weltweit aktive Westfleisch-Gruppe nutzt das Verfahren – und zwar mit CO2. Am Standort in Oer-Erkenschwick wurden hierzu zehn Produktionslinien für erhitzte und weitere acht für fermentierte Produkte mit jeweils einem Spezial-Schrankfroster ausgestattet. Insbesondere bei Größe und Stabilität waren besondere Vorgaben zu erfüllen, etwa durch verstärkte Rammschütze. Die Froster werden jeweils chargenweise im Batch-Verfahren befüllt. Die Aufenthaltszeit liegt je nach Rezeptur bei sechs bis sieben Minuten für Rohwurst und einer Viertelstunde für Schinken.

Gase für den Lebensmittelsektor

Alle in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzten Gase gelten als Lebensmittelzusatzstoffe und müssen daher wie Lebensmittel behandelt werden. Das heißt Herstellung und Distribution müssen den üblichen Anforderungen entsprechen, wie sie beispielsweise die HACCP-Richtlinien (Hazard Analysis and Critical Control Points) definieren. Die Gase selbst müssen besondere Reinheitskriterien erfüllen. Das gilt auch für Trockeneis.

Speziell für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie hat Linde deshalb das Lebensmittelgase-Sortiment Biogon entwickelt. Es umfasst Reingase und Gasgemische sowie Trockeneis. Diese gewährleisten reproduzierbar eine immer gleichbleibende Qualität. Dazu zählt zum einen eine höhere Reinheit, als sie die Gesetzgebung für Lebensmittel fordert. Zum anderen entsprechen sie den speziellen Vorgaben zur Rückverfolgbarkeit von Lebensmittelzusatzstoffen, etwa über die branchenübliche kontinuierliche Erfassung und Dokumentation aller Produktions- und Lieferschritte. Über die gesetzlichen Vorgaben hinaus hat sich Linde dafür auch freiwilligen TÜV-Zertifizierungen nach DIN EN ISO 9001, 14001 und 22000 unterzogen.

Bildergalerie

  • Mit dem Düsensystem tritt die Kühlwirkung wesentlich direkter und schneller ein als bisher.

  • Die internationale Westfleisch-Gruppe nutzt ein Verfahren zum kryogenen Anfrosten von Wurstwaren vor dem Slicen.

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