Ambitioniertes Projekt entwickelt Sprühtrocknungsverfahren für hochwertiges Milchprotein
Cremo-Produktionsstätte in Villars-sur-Glâne, Schweiz. Foto: STEMUTZ PHOTO
Valfoo ist einer der führenden familiengeführten Anbieter von Nischenprodukten aus Milch und Molke in Europa. Das Unternehmen mit Hauptsitz in der Schweiz und einer starken Präsenz in Asien arbeitet mit wichtigen Partnern wie dem bekannten Schweizer Molkereiproduzenten Cremo SA zusammen, um nachhaltige Prozesse für spezialisierte Milchprodukte zu entwickeln.
Im Jahr 2019 beschlossen die Brüder Daniel und Oliver Kray, ihr gut laufendes globales Geschäft mit Molkereierzeugnissen und einer wachsenden Produktpalette um die Herstellung des hochwertigen Milchproteins Lactoferrin als sprühgetrocknetes Pulver zu erweitern und gründeten die Firma Valfoo. Daniel und Oliver taten sich mit GEA und dem erfahrenen Molkereihersteller Cremo zusammen, um einen kommerziellen Prozess zu entwickeln und zu optimieren. Ziel war es, an der Cremo-Produktionsstätte in Villars-sur-Glâne eine Anlage für sprühgetrocknetes Lactoferrin zu errichten.
Mit dem erfolgreichen Abschluss des Lactoferrin-Projekts im Jahr 2021 waren die Partner die ersten in der Schweiz, die ein industrielles Verfahren zur Herstellung von Lactoferrin-Pulver mit Hilfe der Sprühtrocknungstechnologie entwickelt hatten. Die Anlage ist nun an der Cremo-Produktionsstätte voll in Betrieb und liefert täglich rund 65 kg Lactoferrin-Pulver, das von Valfoo an Hersteller von Nahrungspulvern für Säuglinge und Erwachsene sowie von Nahrungsergänzungsmitteln weltweit vermarktet wird.
Oliver Krayl (links), einer der Brüder, die Valfoo gründeten. Hier mit Edgar Fasel, Betriebsleiter bei Cremo. Foto: STEMUTZ PHOTO
Valfoo, Cremo und GEA waren ideal positioniert, um bei dem Projekt für sprühgetrocknetes Lactoferrin zusammenzuarbeiten. Als zweitgrößtes milchverarbeitendes Unternehmen in der Schweiz mit mehr als 800 Mitarbeitern verfügt Cremo über Know-how in sämtlichen Aspekten der Branche, einschließlich der Herstellung von fortschrittlichen Molke- und Milchproteinpulvern. Das Unternehmen arbeitet seit fast 50 Jahren mit GEA zusammen und hat in dieser Zeit eine Reihe von wichtigen technologischen Meilensteinen erreicht. Im Jahr 2005 war Cremo das erste Unternehmen, das den integrierten Filtertrockner (IFD) von GEA installierte. Cremo war ebenfalls Pionier in Europa bei der Einführung der hochmodernen GEA Cyclone Extra Efficiency (CEE)-Technologie.
Ein ambitioniertes Projekt...
Die Entwicklung eines zuverlässigen Herstellungsverfahrens für sprühgetrocknetes Lactoferrin war eine bedeutende Leistung, wie die Partner anerkennen. „Die Entwicklung eines Sprühtrocknungsverfahrens zur Herstellung von Lactoferrin-Pulver war ein anspruchsvolles Projekt und ein mutiger Schritt", so Daniel. „Das Molkenprotein Lactoferrin ist äußerst hitzeempfindlich. Daher wurde Lactoferrin in Pulverform traditionell durch Gefriertrocknung hergestellt – ein Verfahren, das weniger hitzeintensiv ist als die Sprühtrocknung, aber auch erheblich teurer.“
Angesichts dieser Herausforderung machten es sich Valfoo, GEA und Cremo zur Aufgabe, ein Sprühtrocknungsverfahren zu entwickeln, zu testen und zu perfektionieren, das effektiver ist als die Gefriertrocknung. So kann hochreines Lactoferrinpulver mit genau definierten physikalisch-chemischen Eigenschaften hergestellt werden.
Die Partner stellten sich der Herausforderung, eine komplette Prozesslinie zu entwickeln – von der Extraktion des Lactoferrins aus flüssiger Milch bis hin zur Sprühtrocknung –, bei der das Erzeugnis keiner übermäßigen Hitze ausgesetzt wird, die das Protein denaturieren könnte, und die gleichzeitig eine hohe Effizienz bietet, um Produktverluste auf ein Minimum zu beschränken.
Sprühgetrocknetes Lactoferrin-Pulver aus der Cremo-Anlage. Foto: STEMUTZ PHOTO
„Mit Cremo als Produktionspartner an Bord traten wir 2019 an GEA heran. Die Herausforderung bestand darin, eine Sprühtrocknungsanlage zu konfigurieren, die in der Lage sein würde, alle unsere Anforderungen an die Herstellung von Lactoferrin in puncto Reinheitsgrad, Funktionalität und sonstigen Merkmalen zu erfüllen", sagte Daniel Krayl, einer der Gründer von Valfoo
sagte Daniel Krayl, einer der Gründer von Valfoo
Wo sich die Magie ereignet...
„Zusammen mit Cremo hatten wir die Nassanlage zur Isolierung und Reinigung von flüssigem Lactoferrin aus Milch eingerichtet und reisten mit einigen Milchflaschen voller Lactoferrin zu den ersten Proben in der GEA-Prüfeinrichtung in Kopenhagen", erklärte Daniel. „Wir arbeiteten mit den GEA-Teams am Teststandort Kopenhagen zusammen, um die Sprühtrocknungsanlage einzurichten, einschließlich der Konfiguration von Komponenten wie der Sprühtrocknungsdüse und Prozessparametern wie Ein- und Auslasstemperaturen", fügte Oliver hinzu. „Angesichts der relativ geringen Menge an reinem Lactoferrin, mit der wir arbeiten mussten, war dies eine große Leistung."
Entscheidend für den Erfolg des Projekts war die Größe des Trockners. Durch den Einsatz eines optimal dimensionierten Trockners konnten die Partner vermeiden, dass das Lactoferrin übermäßiger Hitze ausgesetzt wird. Die gewählte Größe des Trockners minimierte fernerhin den Kontakt des Pulvers mit heißen Oberflächen, der bei der Verwendung kleinerer Geräte auftreten kann.
Während man früher davon ausging, dass die mit jeglicher Art von Sprühtrocknungstechnologie verbundene Hitze das Lactoferrin-Protein zerstören würde, stellte Daniel fest: „Mit dem Sprühtrockner von GEA besteht dieses Problem in der Tat nicht. Es gibt keine signifikante Denaturierung des Proteins."
Inspektion des Sprühtrocknungsprozesses bei Cremo. Foto: STEMUTZ PHOTO
Die GEA-Lösung...
Der von GEA, Valfoo und Cremo entwickelte Sprühtrocknungsprozess findet in einem einstufigen GEA VSD®-Sprühtrockner der Größe 12.5 statt, der kurze Trocknungszeiten aufweist und mit GEA CEE-Zyklonen konfiguriert ist, um eine hohe Produktausbeute zu erzielen. Obwohl der neue Lactoferrin-Sprühtrockner kleiner ist als die anderen Sprühtrockner bei Cremo, bietet er dieselben Merkmale, die sämtliche Anforderungen industrieller Lebensmittelverarbeitungsanlagen erfüllen.
„Der Sprühtrockner, den wir jetzt haben, hat die perfekte Größe für unser Produkt und wurde im Hinblick auf Merkmale wie Druck, Düsendesign, Ein- und Auslasswärme sowie die Fallhöhe des aus dem Trockner kommenden Pulvers optimiert", so Daniel. „Die Feinabstimmung dieser Parameter trägt dazu bei, eine reproduzierbare Verarbeitung zu gewährleisten, um genau die erforderlichen Sprühtrocknungseffekte zu erzielen und so die hochdefinierte Partikelgrößenverteilung und -eigenschaften zu erzeugen."
Einwandfreier Betrieb...
Nachdem Valfoo im Jahr 2020 den gesamten Prozess von der Milchbehandlung bis zur Verpackung des sprühgetrockneten Lactoferrin-Pulvers in der Cremo-Anlage fertiggestellt hatte, führte das Unternehmen einige zusätzliche Tests und eine Feinabstimmung des Gesamtprozesses durch. Nachdem der Sprühtrockner bei Cremo installiert war, mussten die Cremo- und GEA-Experten die Prozesse vor Ort definieren. Die Anlage läuft seit dem Frühjahr 2022 einwandfrei und produziert derzeit 10.000 kg Lactoferrin pro Jahr, mit der Möglichkeit, die Produktion auf 25.000 kg zu steigern. „Ganz wichtig ist, dass die Sprühtrocknungsanlage von GEA uns viel Spielraum für Wachstum und Expansion bietet", so Oliver.
„Die Entwicklung eines Produktionsprozesses, der die Herstellung von hochreinem, funktionellem Lactoferrin mit Hilfe der Sprühtrocknungstechnologie ermöglicht, basiert auf der partnerschaftlichen Zusammenarbeit und dem geballten Know-how von Cremo, Valfoo und GEA über die Branche, ihre Prozesse, Produkte und Technologie“, sagte Edgar Fasel von Cremo.
Valfoo-Mitbegründer Oliver Krayl (links) und Betriebsleiter Edgar Fasel in der Sprühtrocknungsanlage von Cremo. Foto: STEMUTZ PHOTO
„Wir verfügten bereits über die physische Infrastruktur und das Prozess-Know-how und waren zuversichtlich, dass GEA eine Sprühtrocknungslösung konfigurieren konnte, die ein hochwertiges Pulver mit den gewünschten Eigenschaften erzeugen würde. Die fertige Anlage erfüllt alle unsere Erwartungen." - Edgar Fasel, Plant Manager bei Cremo
- Edgar Fasel, Plant Manager bei Cremo
Die Pluspunkte für sprühgetrocknetes Lactoferrin...
Die Sprühtrocknung hat gegenüber der Gefriertrocknung einige wesentliche Vorteile für die Herstellung von Lactoferrinpulver, ungeachtet der Kosten. Im Vergleich zur Gefriertrocknung ermöglicht die Sprühtrocknung eine präzisere, gleichmäßigere Kontrolle der Partikelgröße des Pulvers. Dies bedeutet, dass die Partikelgrößenverteilung genau definiert werden kann, was die Herstellung eines pulverförmigen Produkts ermöglicht, das sich leichter in Wasser auflöst. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig für Säuglingsnahrung. Fernerhin ist sprühgetrocknetes Lactoferrin-Pulver auch blasser als das rötlich gefärbte gefriergetrocknete Lactoferrin, so dass jedes pulverförmige Produkt, das dieses Protein enthält, aus optischer Sicht besser aussieht.
Unabhängig davon weisen sprühgetrocknete Formulierungen im Vergleich zu gefriergetrocknetem Lactoferrin Eigenschaften auf, die das Pressen des Pulvers zu Tabletten oder das Befüllen von Kapseln erleichtern. Die Tablettierung von sprühgetrocknetem Lactoferrin erfordert weniger Einsatz von Cellulose, Siliziumdioxid oder anderen Trägertoffen, so dass der Proteingehalt pro Tablette höher sein kann, was zu einem qualitativ hochwertigeren Produkt für nutrazeutische Anwendungen führt.
„Das Erreichen des Ziels dieses wichtigen Projekts mit unserem langjährigen Partner Cremo SA und der Valfoo AG war ein perfektes Beispiel für großartige Teamarbeit", sagte Johnny Bonke, Dairy Application Knowledge Manager, GEA. „Seit den ersten Proben in der GEA-Prüfeinrichtung haben alle drei Unternehmen eng zusammengearbeitet, um den Aufbau der Anlage und die Betriebsbedingungen zunächst im Pilotmaßstab zu entwickeln, um dann alle Testergebnisse für die kommerzielle Anlage zu bestätigen. Wir bei GEA werden Valfoo und Cremo weiterhin unterstützen und die Produktion von Schweizer Lactoferrin mit unseren bewährten Technologien ausbauen.“
Valfoo-Mitbegründer Oliver Krayl (links) und Cremo-Betriebsleiter Edgar Fasel. Foto: STEMUTZ PHOTO
