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AMF-Herstellungsanlagen

Übersicht

Verarbeitung von Milchprodukten – Butterei-Anlage

Das Hauptziel des AMF-Prozesses ist die Aufschlüsselung der Öl-in-Wasser-Emulsion und die Abseparierung aller Nicht-Milchfett-Komponenten. Zwei Varianten sind möglich: Entweder der direkte Weg über Rahmabschöpfung aus der Milch und die anschließende weitere Verarbeitung/Konzentrierung des Rahms oder aus Butter. Als ein Ergebnis der Struktur flexibler und automatisierter Prozesse lässt sich Rahm genauso wie Süßrahm- und Sauerrahmbutter als Ausgangsstoff für die AMF-Herstellung verwenden.

Prozess der AMF-Herstellung aus Rahm
Prozess der AMF-Herstellung aus Rahm

Das Flussdiagramm zeigt ein Beispiel einer AMF-Herstellung aus Rahm.

Es lässt sich auch eine NaOH-Behandlung integrieren, die eine Reduzierung des Gehalts an freien Fettsäuren ermöglicht. In der Steuerungseinrichtung der Installation können unterschiedliche Prozessparameter und -variablen für die unterschiedlichen Stoffe und Mengen eingegeben werden; diese Prozessparameter und -variablen passen automatisch alle Regulierungen und Funktionsabläufe entsprechend den Anforderungen des spezifischen Produkts an.

Standardprozess

Rahm mit einem Fettgehalt von ca. 40 Prozent wird dieser Installation zugeführt und zu Beginn in einem Plattenwärmeaustauscher auf eine Temperatur von 60 bis 65 °C erwärmt. Diese Temperatur ist erforderlich, um sicherzustellen, dass der in der Separatorttrommel zu konzentrierende Rahm eine minimale Viskosität und gleichzeitig eine maximale Dichtedifferenz zwischen der konzentrierten Rahmphase und der Serumphase aufweist. Ein Rahmkonzentrator konzentriert den Rahm von 40 Prozent Fett auf bis zu ca. 75 Prozent Fett. Dieses Konzentrat wird nun dem Phasenumwandlungsprozess zugeführt. Das abseparierte Serum aus dem Rahmkonzentrator wird anschließend über Wärmerückgewinn mit nachfolgender Kühlung im Plattenapparat dem Buttermilchlager zugeführt. Dies bedeutet, dass dem noch warmen Serum die Wärme entzogen wird und sich somit auch hier ein positiver Einfluss auf die Energiebilanz des Gesamtsystems ergibt.

Ähnlich bei der Butterherstellung, wo eine teilweise mechanische Phasenumkehr erwünscht ist, soll bei der Butterölherstellung der höchstmögliche Grad der Phasenumwandlung für das Fett erzielt werden. Die Fettkügelchenmembran lässt sich mittels mechanischer Energie aufspalten. Der Fettfreisetzungsprozess und der damit im Zusammenhang stehende Phasenumwandlungsprozess erfolgt durch mechanische Aufspaltung der intakten Fettkügelchen in einem Homogenisator. Die folgenden Aspekte sind für eine effektive Phasenumwandlung äußerst wichtig: Die vorherige und ausreichende Konzentrierung des Rahms vor dem Homogenisator, die Auslegung des Homogenisators, der Homogenisierungsdruck und eine spezielle Rezirkulation des phasenumgewandelten Mediums.

Im nachgeschalteten Öl Konzentrator werden Emulsion und Serum als die schwere Phase von der leichten Fettphase absepariert und zurück in die Rahmkonzentrierungsstufe geleitet. Andererseits wird die leichte Ölphase mit einer Konzentration von bis zu ca. 99 Prozent auf eine Temperatur von ca. 90 °C erhitzt und durch Zugabe von heißem Wasser gewaschen. In der nachfolgenden Öl Polierstufe wird das Waschwasser inklusive der Verunreinigungen vom Öl abgetrennt; der verbleibende Wassergehalt wird nachfolgend in einem Vakuumverdampfer ausgedampft. In dieser Prozessstufe hat das gewonnene Butterfett einen Fettgehalt von mindestens 99,8 Prozent und erfüllt damit die Anforderungen der höchsten Qualitätskategorie. Vor der Weiterleitung des AMF zur Lagerung wird es auf ca. 50 °C heruntergekühlt.

Rahmkonzentrierung

Rahmkonzentrator
Rahmkonzentrator

Die Rahmkonzentrierung erfolgt mit speziell angepassten Milchseparatoren, die für die Konzentrierung eines viskosen Rahms spezifiziert sind. Der vorgewärmte Rahm wird direkt über einen Plattenwärmeaustauscher in den Separatorzulauf gefördert. Im Separator erfolgt eine Konzentrierung des Rahmes von 35–42 Prozent auf 72–75 Prozent Fett. Dieser Fettgehalt ist mindestens zu erreichen, damit die nachgeschalteten Prozessstufen optimal ablaufen können. Der hochviskose Rahm wird über den kürzestmöglichen Weg direkt in den sogenannten High-Fat-Behälter (hoher Fettanteil) geleitet, der als Puffer hinter Homogenisierer und Phaseninvertierung dient. Das separierte Serum wird nach anschließendem Wärmerückgewinnung und einer Kühlung in einen Lagerbehälter gefördert.

Phasenumwandlung

Phasenumwandlung
Phasenumwandlung

In seinem normalen Zustand bildet Milchfett eine stabile Emulsion der Variante Fett-in-Wasser. Zur Stabilisierung der Emulsion befindet sich das Fett in einer adsorptiven Umhüllung aus Phospholipiden und Proteinen. 

Die Aufbruch dieser Emulsion und die nachfolgende Separation aller Nicht-Milchfett-Komponenten ist das Ziel der AMF-Herstellung. Das Aufbrechen der Fettkügelchenmembran ist mittels mechanischer Energie oder einer chemischen Reaktion möglich. Zum Aufbrechen der Membranen dient mechanische Energie (z. B. Homogenisierung) bei der Butteröl Herstellung. Die Bildung kleinerer Fettkügelchen erfolgt durch die erneut erzeugten Membranen, die selbst durch die Fragmentierung der ursprünglichen Membranen und von den Proteine im Milchserum erzeugt wurden.

Eine Reduktion der Fettkügelchen wird angewandt, zum Beispiel bei der Verarbeitung von Trinkmilch, um die Aufrahmungseigenschaften des Fettes zu verhindern.

Die vollständige Phasenunmwandlung - bei beim Butteröl Prozess - muss beim Trinkmilchherstellung vermieden werden. Durch den vorhandenen Rahmanteil und Teile des Serums wird weiterhin eine relativ stabile Emulsionsschicht gebildet; diese erschwert eine Separation als eine dritte Schicht zwischen den Fett- und Serumphasen.

Wenn der reversible Prozess der Bildung neuer intakter Fettkügelchen zu minimieren ist, werden spezielle Messungen erforderlich.

Das Folgende gilt für das Minimieren des Emulsionsgehalts: die drei Fraktionen, nämlich Fett, Phospholipide und Proteine, sind maßgeblich für eine stabile Emulsion verantwortlich. Wird eine der drei Fraktionen entfernt oder in einem solchen Ausmaß verändert, dass sie nicht länger als Baustein für die Membranen dienen kann, dann wird die Bildung intakter Fettkügelchen verhindert und eine Emulsionsbildung ist nicht möglich.

Werden alle der oben genannten Parameter auf die Phasenumwandlung angewendet, ergibt sich ein Invertierungsgrad von 90–95 Prozent.

Im Gegensatz zur Standardhomogenisierung ist das Ziel nicht die Reduzierung der Fettkügelchengröße, sondern die Zerstörung der Membranen oder Umhüllungen, damit das Fett gewonnen werden kann. Deshalb ist es wichtig, die Bildung von Fettkügelchen mit intakten neuen Membranen zu verhindern.

Ein erstes Fazit aus dem obigen ist, dass vor dem eigentlichen Beginn der Fettherstellung der Serumanteil zu minimieren ist, um so den Anteil der verfügbaren Bausteine für eine Membranbildung zu minimieren.

Um dafür einen ausreichenden Fettaufbruch am Fettkügelchen zu erreichen, ist ein Fettgehalt von ca. 75 Prozent erforderlich, der im Rahmkonzentrator realisiert wird. Die Fettfreisetzung und die dadurch bewirkte Phasenumwandlung erfolgt durch mechanische Fragmentierung der intakten Fettkügelchen in einem Homogenisierer.

Phasenumwandlung - Homogenisator

Öl konzentration

Öl Konzentrator
Öl Konzentrator

Auf die Phaseninvertierung folgt eine weitere Konzentrierung des Fetts mittels des nächsten Separationsschritts: der Öl konzentration. Im Gegensatz zu dem ersten Konzentrierungsschritt kommt hier keine klassische Milchzentrifuge zum Einsatz, sondern ein spezieller Ölseparator. Gegenüber einem Entrahmungsseparator ist das Tellerpaket vollkommen anders konfiguriert. Und zwar erstens aufgrund des veränderten Volumenstroms, die Fettphase macht jetzt den größten Anteil aus. Zweitens liegt der Fokus jetzt auf der Reinheit des Fetts.

Dies wird bei Betrachtung des Trommelquerschnitts des Ölseparators deutlich. das Tellerpaket besitzt außenliegende Steigekanäle, um den längstmöglichen Weg für das Fett und einen entsprechend hohen Reinheitsgrad zu erreichen. Das Fett muss möglichst frei von Verunreinigungen sein, um eine effiziente Separation n der weiteren Verarbeitung zu erzielen. Der Fettgehalt des Serums spielt in diesem Prozessschritt nur eine sekundäre Rolle.

In diesem Schritt erfolgt eine Konzentrierung des Produkts von ca. 72–75 Prozent Fett auf ca. 99 Prozent Fett. Die oben genannte Emulsionsphase und das Serum werden als schwere Phase separiert. Die Rahmkonzentration mit verbundener Abführung der Serumphase erfolgt durch das spezielle Design der Separatorentrommel und der Greifer. 

Je nach dem durch die Phaseninvertierung produzierten freien Fettanteil liegt der Fettgehalt des Serums zwischen 15–25 Prozent. Aufgrund des vorherigen Schritts der Phasenumwandlung enthält das Serum aus diesem Separator einen sehr hohen Anteil an Phospholipiden und Lecithin, der mit dem aus Buttermilch aus klassischer Butterherstellung weitaus höher liegt. 

Das Serum wird in den Rahmvorlaufbehälter vor dem Rahmkonzentrator geleitet. Durch diese Vorgehensweise wird das Fett während der Rahmkonzentrierung teilweise wieder vom Serum separiert. Das auf diese Weise abseparierte Serum am Rahmkonzentrator wird als Mischphase aus dem Prozess abgeführt, es ergibt sich hier also nur ein Serumstrom. Vor dem nächsten Separationsschritt erfolgt die Erwärmung des konzentrierten Fetts auf die entsprechende Prozesstemperatur von ca. 90 bis 95 °C.

Öl Polierung

Fettzusammensetzung ohne und mit Polieren
Fettzusammensetzung ohne und mit Polieren

Das konzentrierte und erwärmte Fett wird in einer abschließenden Separierungsstufe „poliert“. Dieser Schritt garantiert den für das AMF gemäß Codex geforderten hohen Reinheitsgrad bezüglich der nicht Fettanteile. Die Zeichnung oben zeigt im oberen Abschnitt die Fettzusammensetzung ohne Polieren und im unteren Abschnitt die Fettzusammensetzung mit Polieren.

Um eine weitere „Klärung“ des Fetts zu erreichen, wird dem konzentrierten Fett eine definierte Menge Heisswasser hinzugefügt. Dieses Wasser verdünnt die Konzentration des Fetts und damit auch den Gehalt der noch enthaltenen Lactose und Mineralien.

Das hinzugefügte Wasser wird im sogenannten Polierseparator sofort wieder separiert. Der Reinheitsgrad des auf diese Weise gereinigten und konzentrierten Fetts liegt bei ca. > 99 Prozent Fett. Das separierte Serum-Wasser-Gemisch enthält die noch separierten Milchbestandteile und zusätzlich zum hinzugefügten Wasser einen sehr niedrigen Fettgehalt. Um einen Wassergehalt von weniger als 0,1 Prozent im Fett sicherzustellen, wird das Fett zum letzten Prozessschritt, der Vakuumtrocknung, gefördert, bevor es gekühlt und verpackt werden kann.

Öltrocknung/Vakuumtrockner

Nach dem Polieren wird das ca. 90 °C - 95 °C heiße Öl einem Vakuumtrockner zugeführt. Der mit größtmöglicher Oberfläche gestaltete Vakummbehälter mit tangentialen Produkteinführung stellt eine gute Verdampfung des Wassers aus dem Fett sicher. Ein installierter Kondensator mit nachgeschalteter Vakuumpumpe reduzieren den Druck im Behälter bis ca. -0,9 bar, sodass das Wasser bei einer Temperatur unter 100 °C verdampft. Dieselbe Pumpe saugt die erzeugten Wasserdämpfe ab. Bevor sie aus dem geschlossenen Anlagensystem abgeführt werden, erfolgt eine entsprechende Ölkühlung in einem Plattenapparat. Mögliche mit dem Wasserdampf entfernten Restfettkomponenten sowie das Sperrwasser für die Vakuumpumpe werden zusammen in einem Fett-Recoverytank gesammelt, das Fett absepariert, wodurch das Abwassersystem entlastet wird.

Das Öl aus der Verdampfereinheit wird nachfolgend einer Kühlstufe (Plattenapparat) weitergeleitet/gepumpt.

FFA-Reduzierung

FFA (Free Fatty Acids [freie Fettsäuren]) in dem Fett als Endprodukt bedeuten normalerweise einen Qualitätsverlust. Außerdem legen die IDF-Normen eine Obergrenze für den FFA-Gehalt fest (Abbildung 1). Ist der FFA-Gehalt zu reduzieren, z. B. weil die Ausgangswerte zu hoch sind, dann lässt sich dies mit physikalischen und chemischen Mitteln erreichen

Freie Fettsäuren sind kurzkettige Fette wie Buttersäuren und Capronsäuren. Sind die oben genannten in hinreichenden Konzentrationen vorhanden, dann gibt es Probleme hinsichtlich Geschmack (ranzig) und/oder Aroma.

Freie Fettsäuren sind das Ergebnis eines Prozesses, bei dem Lipaseenzyme in der Milch und über einige Zeit freies Fett abbauen bzw. aufspalten. Es ist notwendig zu berücksichtigen,

dass die Aktivität der Enzyme bei niedrigen Temperaturen sehr langsam ist. Die größte Aktivität zeigen sie bei ca. 37 °C. Über 50 °C ist ihre Aktivität minimal und bei höheren Temperaturen (> 60 °C) stellen sie ihre Aktivität vollständig ein. Weist das Ausgangsprodukt einen relativ hohen FFA-Gehalt auf, nämlich Rahm und Butter, dann sind besondere Maßnahmen erforderlich, um die freien Fettsäuren aus dem Produkt zu entfernen.

Zur Reduzierung des FFA-Gehalts lässt sich durch einen Verseifungsprozess erzielen. Die Zugabe von Lauge (Produkt-pH-Wert > 11) bewirkt eine „Verseifung“ der freien Fettsäuren.

Die anfallenden Ausflockungen werden dann im Polierseparator separiert. Die hergestellte Phase ist vollständig aus dem Prozess zu entfernen.

Peroxidzahlen

Die Qualität des Butterfetts wird auch durch die Peroxidzahl bestimmt, die die Milliequivalente des durch Peroxid in einem Kilogramm Fett gebundenen Sauerstoffs ausdrückt. Eine bereits aufgetretene Fettoxidation lässt sich normalerweise nicht reduzieren; allerdings lässt sie sich über einen bestimmten Zeitraum unterdrücken oder konstant halten. Dies wird durch Zugabe sogenannter Antioxidantien erreicht.

Antioxidantien sind Zusatzstoffe, die ein Erhöhung der Peroxidzahl des Fetts verhindern und in einem gewissen Ausmaß die bereits vorhandenen Peroxidwerte reduzieren. Zum Beispiel kann Tocopherol verwendet werden.

Die Konzentration des Tocopherols im Butterfett muss am Ende unter 200 ppm liegen. GEA hat das Know-how für die Zubereitung und Zugabe solcher Substanzen.

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Zweite Entrahmungsstufe

AMF Produktionslinie

Prozess mit Beta Serum Nachentrahmung.

Entrahmen von Beta-Serum

Während der Separierung des Produkt mittels Zentrifuge migrieren die meisten der freien Phospholipide in das Serum. Aus diesem Grund ist es erforderlich den Gehalt an Phospholipiden zu kennen, um den Fettgehalt der „schwerer Phase“ aus diesem Verarbeitungsschritt abschätzen zu können. Normalerweise wird pasteurisierter Rahm verwendet. Der Hauptunterschied gegenüber dem Standardprozess ist die Tatsache, dass keine Serumphase zurückgeleitet wird, eine zusätzliche Nachentrahmung der schwere Phase vom Ölkonzentrator(Beta Serum)erfolgt.

Im Gegensatz zum Standardprozess findet hier eine zusätzliche Nachentrahmung der schweren Phase vom Ölkonzentrator (Beta-Serum)mittels Separator statt. Das Serum aus dem Öl Separator wird in einem Pufferbehälter gesammelt und von dort dem sogenannten Beta-Serum Nachentrahmer zugeführt. Das hier separierte Fett wird direkt dem High-Fat-Behälter vor dem Homogenisator wieder eingeleitet. 

Diese Prozessvariante kombiniert zwei große Vorteile. Erstens eine separate Kühlung nach dem zweiten Abschöpfen und damit auch eine separate Verfügbarkeit des Beta-Serums, das einen besonders hohen Gehalt an Phospholipiden aufweist und daher eine ideale Basis für spezielle Produkte ist. Zweitens baut die zusätzliche Nachentrahmung des Beta Serums die Belastung des eigentlichen Rahmkonzentrators ab, sodass der Rahmkonzentrator immer mit gleichbleibender Rahmfettgehalt im Zulauf gefahren werden kann oder, bei bestehenden Anlagen, durch Nachrüsten des zusätzlichen Entrahmungsstufe eine höhere Anlagenkapazität erreicht werden kann. 

In diesem Prozess ist das Alpha-Serum nicht dem Beta-Serum beigemengt und hat daher im Vergleich mit dem Standardprozess einen niedrigeren Gehalt an Phospholipiden. Auf diese Weise lässt sich die Verwendung des Serums mit den Möglichkeiten einer entrahmter Milch vergleichen; allerdings muss darauf hingewiesen werden, dass der Fettgehalt verglichen mit entrahmter Milch nur wenig höher ist, weil ein bestimmter Fettanteil bei der Konzentrierung des Rahms in die Serumphase übergeht.

Ich benötige

Nachentrahmung des von Alpha- und Beta-Serum

Im Prozess des zweiten Abschöpfens von Alpha- und Beta-Serum erfolgt zusätzlich zur zuvor beschriebenen Nachentrahmung von Beta Serum eine weitere separates Nachentrahmung von Alpha-Serum statt. Zu diesem Zweck wird das Alpha Serum aus dem Rahmkonzentrator in einem Pufferbehälter gesammelt, von dem es in einen weiteren Nachentrahmungsseparator gelangt, wo eine weitere Reduzierung des Serumfettgehalts realisiert wird. Der hergestellte Rahm wird in den Pufferbehälter des Rahmkonzentrators geleitet. Auf diese Weise wird das Fett zu Butterfett verarbeitet. Das Serum wiederum dient wie im Standardprozess zum Erwärmen des Rahms.

Der Butteröl Prozess ausgehend von Butter

AMF – Prozess mit Butter

Bei Butter als Ausgangsprodukt ist die Emulsion Wasser-in-Fett bereits gegeben. Während der Butterherstellung hat bereits eine partielle Phaseninvertierung stattgefunden. Das Anfangsprodukt ist von entscheidender Wichtigkeit für die Auslegung der Installation. Im Prinzip eignet sich eine Installation für die Verarbeitung von Rahm auch für die Separierung von geschmolzener Butter.

Süßrahmbutter

Wird Süßrahmbutter mit einem pH von ca. 6,5 verarbeitet, wenn keine chemischen Hilfsmittel (z. B. Zitronensäure) für die Denaturierung der Proteine verwendet werden dürfen, dann ist die Emulsionsschicht zu berücksichtigen.

Das Abzentrifugieren und der Aufbruch dieser Emulsionsschicht lässt sich nur durch speziell gestaltete Separatoren und Phasenumwandlung durch Homogenisatoren durchführen. Das Funktionsprinzip des Separators hat einen entscheidenden Einfluss auf den Prozess, die erforderliche weitere Ausrüstung und die Effizienz der Installation. Für die Verarbeitung von Süßrahmbutter ist die Verwendung eines Separators erforderlich, der eine Konzentrierung auf 99,5 Prozent Fett erreicht. Die Emulsion muss mit der Serumphase abgeführt werden.

Die geschmolzene Butter, geschmolzen z. B. mit dem BXA, wird in der Regel direkt in den High-Fat-Behälter gepumpt. Die Butterblöcke werden aus einem Kühllager mit z. B. -20 °C entnommen und im Schmelzsystem (BXA) geschmolzen. Die Produkttemperatur im Pufferbehälter liegt je nach Anlagenausführung zwischen 55 und 65 °C. In einem Plattenwärmeaustauscher wird die Produkttemperatur bis auf 70–75 °C angehoben. 

Zur Minimierung der Emulsionsphase ist eine Phasenumwandlung mittels eines Homogenisierers erforderlich. Der Fettkonzentrator erreicht eine 99-prozentige Fettseparierung. Die schwere Phase, ein Gemisch aus Buttermilch und Emulsionspartikelresten, kann einem Abschöpfseparator zugeführt werden.

Die Fettphase (leichte Phase) wird auf ca. 90 °C erwärmt und dann in einem weiteren Separator erneut separiert. Bevor das Fett dem Polierseparator zugeführt wird, wird zur Verbesserung der Fettqualität Waschwasser hinzugefügt.

Die weiteren Prozessschritte sind mit denen der bereits beschriebenen Prozesse vergleichbar. Weil kein Rahmkonzentrator vorhanden ist, wird hinter dem Fettkonzentrator dringend ein zweites Abschöpfen der Serumphase empfohlen. Für die Verarbeitung von Sauerrahmbutter mit einem pH von 4,6 bis 4,5 und mit einem erhöhten Proteingehalt kann ein Dekanter verwenden zur Entfernung der denaturierten Proteinstoffe. Eine separate Konzentrierung der Feststoffe ist möglich.

In jedem Fall ist nachgeschaltet ein Separator (Polierseparator) zu installieren, um die Fettkonzentration bis auf 99,5 Prozent zu erhöhen.

Gesalzene Butter

In den vergangenen Jahren hat sich der Anteil der als Rohmaterial für die Herstellung von Butterfett verwendeten gesalzenen Butter stetig erhöht. Der Salzgehalt wird zusammen mit der Buttermilch während der Separierung mittels Zentrifuge entfernt. Die Salzkonzentration in der Buttermilch steigt auf ca. 10 Prozent, wenn der ursprüngliche Salzgehalt der Butter zum Beispiel 2 Prozent betrug. Die Weiterverarbeitung von salzhaltiger Buttermilch ist begrenzt.

Die Emulsionsphase in gesalzener Süßrahmbutter lässt sich auch durch Zugabe von Zitronensäure „aufbrechen“. Gleichzeitig wird das Protein in der Butter denaturiert. Das behandelte Rohmaterial verhält sich dann genauso wie Sauerrahmbutter.

Die geschmolzene Butter wird durch Zugabe von Säure auf einen pH-Wert von 4,5–4,6 gebracht. Bei diesem pH-Wert ist nicht nur das freie Protein denaturiert; zusätzlich wird die Membran aufgrund der Veränderungen im intakten Protein der Fettkügelchenmembran aufgebrochen und die Emulsion zerstört. Zusätzlich zu einer klaren Wasser- und Fettphase ergibt sich ein problemlos dekantierbares Sediment. Im Gegensatz zu „echter“ Sauerrahmbutter ist dieser Sedimentgehalt signifikant geringer. Eine Ursache dafür ist, dass sich im Falle von Süßrahmbutter weniger fettfreie Trockensubstanz (der aus Protein bestehende Teil) ergibt als im Falle von Sauerrahmbutter.

Ich benötige

Säure wird hinzugefügt und das Produkt auf eine Temperatur von 70–75 °C erwärmt; Für die Reaktion ist eine angemessene Reaktionszeit erforderlich.

Dann erfolgt im Fettkonzentrator die Konzentrierung des Fetts auf ca. 99 Prozent. Das Fett wird im Plattenwärmeaustauscher bis auf ca. 90 °C erwärmt und dann im Fettpolierseparator bis 99,5 Prozent konzentriert. Vor dem Separator ist die Zugabe von Waschwasser erforderlich, damit gelöste Restsalzpartikel ausgewaschen werden.

Hier ist Vorsicht geboten, um sicherzustellen, dass der pH-Wert bei Zugabe des Waschwassers nicht erneut ansteigt. Deshalb ist das Waschwasser vor der Zugabe zum Produkt mit Säure auf einen pH-Wert von 4,5–4,6 einzustellen.

Der endgültige Wert von 99,8 Prozent für das Fett wird in dem nachgeschalteten Vakuumverdampfer angepasst. Bei der Verarbeitung gesalzener Butter ist es extrem wichtig sicherzustellen, dass alle in Kontakt mit Produkt kommenden Teile aus speziellen korrosionsresistenten Materialien gefertigt sind.

Sauerrahmbutter

Sauerrahmbutter wird aus biologisch gesäuertem Rahm hergestellt. Der pH-Wert der Butter liegt je nach Ursprungsland zwischen 4,5 und 5,2. 

Die Verarbeitung von Sauerrahmbutter zu Butterfett ist im Allgemeinen die kostengünstigste Methode. Dies gilt allerdings nur teilweise, wenn der pH-Wert zwischen 4,7 und 5,2 liegt.

Wie bereits ausgeführt, gibt es bei der Verarbeitung von Sauerrahmbutter keine dritte flüssige Phase (Emulsionsphase). Das wichtigste Kriterium für die Planung der Anlage ist, dass die separierbaren Feststoffe (aufgrund des niedrigen pH denaturiertes Protein) bis zu 2 Prozent absolut betragen können;. Im Allgemeinen liegt der Wert zwischen 1,3 und 1,5 Prozent Trockensubstanz.

Bei der Verarbeitung aus Sauerrahmbutter ist es besonders wichtig, einen schonenden Schmelzprozess im Schmelzsystem sicherzustellen, weil ein lokales Überhitzen relativ schnell zur Verbrennung von Protein führt. Das aus dem Butterschmelzsystem mit einer Temperatur von 45–55 °C austretende Produkt wird im Plattenwärmeaustauscher auf 70–75 °C erwärmt und dann zum 3-Phasendekanter gepumpt. Das Fett wird im Dekanter bis auf 95–98 Prozent konzentriert und auf ca. 90–95 °C erwärmt; Dann wird es im Fettpolierseparator auf eine Konzentration von 99,5 Prozent gebracht. Der Restfeuchtegehalt wird durch Verdampfung im Vakuumverdampfer auf weniger als 0,1 Prozent reduziert. Die Serumphase hat normalerweise einen Fettgehalt von weniger als 0,8 Prozent; entsprechend lohnt sich die Fettgewinnung unter Berücksichtigung des erzielten Anteils (10–12 Prozent der Rohproduktmenge) nur bei täglichen hohen Durchsätzen. Die dekantierbaren Feststoffe werden im Dekanter auf die erforderlichen 20–45 Prozent Trockensubstanz konzentriert und dann vom Dekanteraustritt zum Behälter geleitet. Die Feststoffe bestehen hauptsächlich aus denaturiertem Protein. Zusätzlich sind 2–5 Prozent Fett in der Trockensubstanz zu erwarten. Die fettangereicherte schwere Phase aus dem Fettpolierer wird zurück in den Prozess geleitet.

Vor dem Ölpolierseparator ist Wasser hinzuzufügen, um ein optimales „Herauswaschen“ der Restproteine sicherzustellen und um gleichzeitig auch die Lage der Separierzone innerhalb der Separatortrommel in der erforderlichen Position zu stabilisieren.

Zur weiteren Verwendung lässt sich das aus dem Dekanter abgeführte denaturierte Protein in einen stabilen löslichen Zustand überführen.

Wie bereits erwähnt, lässt sich bei der Verarbeitung von Butter mit hohen FFA-Ausgangswerten noch Butterfett durch Seifenbildung der niederen Fettsäuren und anschließender Separierung der anfallenden Ausflockungen gewinnen. 

Vor dem Ölpolierseparator wird dem Fettstrom ein passend vorbereitetes heißes Waschwasser (pH > 11) hinzugefügt. Die freien Fettsäuren kommen in Kontakt mit dem basischen Wasser, werden verseift und gleichzeitig herausgewaschen. Im Ölpolierseparator wird das Waschwasser mit den freien Fettsäuren separiert. Das aus dem Ölpolierer austretende Fett erfüllt dann die IDF-Normen in Bezug auf die FFA-Werte für wasserfreies Butterfett.

Bevor „Waschwasser mit Lauge“ hinzugefügt wird, muss das Fett eine Konzentration von mehr als 99 Prozent Fett aufweisen.

Spezielle Prozesse/Spezielle Lösungen

Butterfraktionierung – Zentrifugen

Zusätzlich zu den beschriebenen Prozessen sind in einigen Bereichen spezielle Lösungen zur Erfüllung aller Anforderungen erforderlich.

Chargenprozess

Wenn nur kleine Mengen Rahm zu verarbeiten sind, kann ein aus zwei Separatoren bestehendes System verwendet werden. Neben dem Rahmskonzentrator wird nur einer statt zwei Ölseparatoren verwendet.

Um mit diesem System AMF zu produzieren, muss die Anlage zweimal durchlaufen werden. Im ersten Schritt/Charge wird der Rahm aufkonzentriert, die Phasenumwandlung durchgeführt und das freie Fett konzentriert.

Dieses Zwischenprodukt wird in einem großen Pufferbehälter gespeichert. Sobald dieser voll ist, wird der Prozess unterbrochen und für den zweiten Schritt/Charge vorbereitet, ohne die Verarbeitung frischen Rahms.

Im folgenden Schritt werden auf das zuvor konzentrierte Fett / Öl dieselben Prozessschritte angewendet wie vorher auf das Rohprodukt. Die Rahmerhitzer des ersten Schrittes dient der Erwärmung des Fetts / Öles auf 90 °C. 

Der zuvor verwendete Ölkonzentrator dient im zweiten Schritt als Polierer und das Zwischenprodukt aus dem ersten Schritt wird aufgewertet und erreicht AMF-Qualität.

Die weiteren Schritte lassen sich mit denen des Originalprozesses vergleichen.

Ghee-Herstellung

Prozesslinien für Ghee
Prozesslinien für Ghee

Ghee, auch als Butterreinfett bezeichnet, ist in vielen Regionen der Erde eines der wichtigsten Fette und wird in Indien, Pakistan und Afrika zum Kochen verwendet.

Für die Herstellung von Ghee müssen die Proteine im Gegensatz zu AMF so lange wie möglich im Produkt verbleiben und auf eine Weise wärmebehandelt werden, dass der gewünschte Geschmack erzielt wird.

Bei der klassischen Methode wird die Butter oder der Rahm in sogenannten Kochpfannen erhitzt und gekocht, bis das gesamte Wasser verdampft ist und das Protein gleichzeitig „verbrennt“ und denaturiert.

Das Sediment wird anschließend separiert und die Fettphase als Ghee verwendet.

Um diesen Prozess effizienter und schneller zu machen, lassen sich einfache Separatoren in Kombination mit Hydrozyklonen verwenden. Nach dem Schmelzen der Butter und Verdampfen des Wassers wird das zubereitete Produkt in einem Klärseparator und dem nachgeschalteten Zyklon von den Feststoffen separiert und erreicht mit diesem Prozess einen hohen Reinheitsgrad.

Zwischenschritte wie die Sedimentation werden mit eingebunden, sodass sich vorhandene Kochpfannen wesentlich effizienter nutzen lassen.

Ich benötige

Vorklärung mit dem Dekanter

Bei der Herstellung von Butterfett dient der Dekanter als eine Maschine für die Vorkonzentrierung von Produkten mit einem hohen Feststoffgehalt. Die sogenannte NIZO-Butter wird in Europa zu Butterfett verarbeitet. Während des Butterungsprozesses werden der Butter spezielle Kulturen hinzugefügt. Dies reduziert den pH-Wert auf ca. 5,2. Aromakulturen werden hinzugefügt, um den erforderlichen Geschmack zu erreichen. Der Prozess der Kulturenzugabe erhöht den Feststoffgehalt und erhöht so während der Fettseparierung die Beladung des Fettkonzentrators, wenn große Mengen denaturierter Feststoffe als ein Ergebnis des niedrigen pH-Werts auftreten.

Dafür bietet der Dekanter ein System zur problemlosen Handhabung des hohen Feststoffanteils. Es wird eine Fettkonzentration von 95–98 Prozent erreicht. Die Feststoffe lassen sich konzentrieren bis auf ca. 20–45 Prozent Trockensubstanz.

Fraktionierung

Butterfraktionierung
Butterfraktionierung

Das flüssige AMF wird vom Lagerbehälter, in dem das Produkt gespeichert wird, zur weiteren Verarbeitung in die Kristallisationsbehälter gepumpt, wo die definierte Kühlung und Kristallisation erfolgen. Um sicherzustellen, dass das gesamte Fett flüssig ist, wird das AMF Butteröl in einem Wärmeaustauscher vorgewärmt. Wenn erforderlich, kann dieser Vorwärmer auch für die Beheizung des Fetts verwendet werden (95 °C). In diesem Fall sind weitere Abschnitte für eine definierte Beheizung und Wärmerückgewinnung erforderlich.

Die Kristallisationsbehälter sind speziell für ihre Aufgabe konstruiert, Wendeln und Rührer stellen eine sehr gleichmäßige Kühlung und Kristallisation das Fetts sicher, was Grundvoraussetzung einer guten Produktqualität und höchster Effizienz ist.

Die Separierung des flüssigen Oleins und der Stearinphase erfolgt in einem Düsenseparator. Ventile und Messgeräte regulieren Zulauf und Ablauf der Maschine.

Das flüssige Olein wird mittels Greifer abgeleitet. Das Stearin verlässt den Separator durch die Düsen. Dann wird die Oleinphase durch einen Plattenwärmeaustauscher auf eine bestimmte Temperatur erwärmt, bevor es in den Oleinlagerbehälter weitergeleitet wird. 

Die Stearinphase wird im Trichter des Separators gesammelt und mittels einer Verdrängerpumpe durch ein Beheizungsgerät weitergeleitet, sodass das gesamte Fett erneut geschmolzen wird. Nach dieser Beheizungsstufe wird die flüssige Fettphase in den Stearinlagerbehälter weitergeleitet.