Die aseptische Dosierstation Vari-Dos-Asept von GEA TDS macht es möglich, aseptische Flüssigkeiten in Kleinstmengen von 0,2 und 0,3 Gramm pro Liter direkt in den aseptischen Hauptproduktstrom zu dosieren. Das soll der Getränkebranche einen Mehrwert verschaffen – beispielsweise bei der Herstellung laktosefreier Milch. Milchkunden von SIG Combibloc regten die Entwicklung der Dosierstation an.

Mit der aseptischen Dosierstation Vari-Dos-Asept können Kleinstmengen direkt in den aseptischen Hauptproduktstrom dosiert werden. (Foto: GEA TDS)

Die Entwickler von GEA TDS suchten eine Methode, die Herstellung von Getränken mit speziellen Inhaltsstoffen wie Enzymen, Aromen oder Extrakten sicherer, präziser und damit auch kostengünstiger zu machen als es bisherige Systeme konnten.

Ein Praxisbeispiel anhand der Herstellung laktosefreier Milch: In der Theorie ist es simpel, laktosefreie Milch herzustellen. Vereinfacht gesagt, gibt man etwas von dem Enzym Laktase zur herkömmlichen Milch und erhält nach einer gewissen Zeit laktosefreie Milch. Laut SIG Combibloc besteht die Herausforderung darin, die Enzymmenge so gering wie möglich zu halten und dem Produkt unter aseptischen Bedingungen hinzuzufügen. Denn das Laktase-Enzym ist in der Kostenrechnung ein vergleichsweise hoher Posten.

Die Vari-Dos-Asept zur aseptischen Dosierung unterscheidet sich in einigen Punkten von bisherigen Systemen: Sie soll eine optimale Produktqualität zu vorteilhaften Kosten liefern. Laut Ludger Tacke, Leiter der Abteilung Aseptik bei GEA TDS, gibt es zwei Arten, laktosefreie Milch herzustellen.

Ziel bei jeder Methode sei es, den Milchzucker Laktose in der Milch abzubauen, auf den manche Verbraucher mit Unverträglichkeiten reagieren. Die erste Möglichkeit: "Mit dem Enzym Laktase wird der Milchzucker zu Fruktose und Galaktose aufgespalten, sodass dann die meisten Verbraucher keinerlei Probleme mehr haben. Man kann der Milch das Laktase-Enzym vor der thermischen Erhitzung zusetzen, dann alles zusammen mit Wärme behandeln und im Anschluss haltbar verpacken“, erklärt Tacke.

Diese Batch-Technologie sei eine verlässliche Methode – allerdings auch eine kostspielige, denn man benötigt vergleichsweise viel Enzym, weil die thermische Erhitzung das Laktase-Enzym verändert. Es wird durch die Wärmeeinwirkung sogar geringfügig zersetzt. Außerdem ist die Lagertemperatur aus mikrobiologischen Gründen sehr niedrig, was den Abbau stark verzögert. Deshalb muss die Enzymmenge, die vorher zugeführt wird, sehr hoch sein, um den gewünschten Effekt zu erhalten. Mit rund fünf bis sechs Cent Enzymkosten pro Liter sei diese Methode recht teuer und folglich nur für kleine Mengen geeignet. Im Prozess wird der pasteurisierten Milch, die eine Temperatur von acht bis zehn Grad Celsius hat, 0,8 bis 0,85 Gramm pro Liter Laktase (Aktivität 5.000 Einheiten) hinzugegeben. Die Hydrolysezeit beträgt etwa 24 Stunden. Das Manko: Die Tanks werden während der Hydrolysezeit blockiert und können nicht zur Produktion eingesetzt werden. Außerdem wird die Milch schneller braun (Maillard-Effekt).

Wesentlich effizienter sei die Methode, das Enzym nach der thermischen Behandlung durch aseptische Dosierung hinzuzufügen. Wenn die Milch bereits abgekühlt ist, kann das Enzym nicht durch Hitze zerstört werden. „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 benötigt wird", sagt Tacke.

Bisherige Dosierstationen, welche dem Hauptprodukt Kleinstmengen aseptischer Flüssigkeiten nach der thermischen Erhitzung zuführen, hätten den Nachteil, dass der Anwender an Schlüsselstellen, wie beispielsweise beim Sterilisieren und Einstechen der Nadel in den Produktstrom, von Hand eingreifen muss. Ein Risiko für die aseptische Produktsicherheit. Ein weiterer kritischer Punkt bisheriger Systeme sei, dass die Enzyme in Beuteln zum Molkereibetrieb geliefert werden, welche wiederum in Eimern liegen. Diese Beutel können in dieser Position nicht vollkommen geleert werden, was einen Verlust von Enzymen bedeutet.

Bei der Sterildosierung mit Vari-Dos-Asept werden der Milch nach dem UHT-Prozess rund 0,3 Gramm sterile Laktase pro Liter hinzugegeben. Die Hydrolyse erfolgt in der Packung und dauert bei Raumtemperatur etwa fünf Tage. Bei dieser Methode ist zwar eine Dosierstation erforderlich und die Hydrolysezeit verlängert sich. Doch die Enzymkosten sind laut SIG Combibloc bis zu 85 Prozent geringer als bei der Batch-Methode. Weiterhin biete die Methode eine flexible Produktion: Es werden keine Tanks blockiert. Die Produktqualität wird verbessert, da der Maillard-Effekt verzögert wird.

Bei der neuen Dosierstation Vari-Dos-Asept wird das zu dosierende Produkt in speziell entwickelten Beuteln geliefert. Sie sind vergleichbar mit einem hängenden Infusionsbeutel, der vollständig entleert werden kann. Es besteht nicht die Gefahr, dass der Beutel im Eimer zerknautscht und dadurch Reste im Beutel zurückbleiben. Der Beutel ist fest verbunden mit einem 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. Die Beutel werden durch die Firma Optiferm geliefert. Das Unternehmen filtriert Inhaltsstoffe verschiedener internationaler Lieferanten und füllt sie in die Spezialbeutel für die Vari-Dos-Asept.

Tacke beschreibt den Prozess: „Damit das Einstechen der Nadel in den Hauptproduktstrom aseptisch einwandfrei verläuft, haben wir ein spezielles Multifunktions-Portventil entwickelt. Damit wird der noch leere Schlauch, in dem innen die aseptische Füllleitung liegt, vor der aseptischen Füllmaschine verbunden. Das Portventil hat eine automatische Sterilisierungsfunktion, in der die Nadel mit Dampf keimfrei gemacht wird. 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 wird über eine hochpräzise Waage abgemessenen und in der gewünschten Menge in den Produktstrom dosiert. Im Falle eines Produktions-Stops wird das Portventil schlichtweg geschlossen 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 ein Pluspunkt für die aseptische Sicherheit.“

Abgesehen vom Laktase-Enzym können mit der neuen Dosierstation auch andere aseptische Zusätze maßgenau in den aseptischen Produktstrom gebracht werden. Norman Gierow, Head of Global Product Management Market bei SIG Combibloc, erklärt: „Inhaltsstoffe wie beispielsweise Laktoferrin, Vitamine, diverse Aromen und Extrakte oder Farbstoffe – bei derlei Extras kommt es in der laufenden Produktion bei unseren Kunden darauf an, hochpräzise, absolut sauber und aseptisch sicher zu arbeiten, um eine hervorragende Produktqualität zu vorteilhaften Kosten zu erhalten."

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