Plant-based Beverages sicher, flexibel und wirtschaftlich produzieren mit hygienischer Ventiltechnik

15 Jul 2021

Plant-based Beverages sicher, flexibel und wirtschaftlich produzieren mit hygienischer Ventiltechnik

Soja-, Hafer- und Mandeldrinks erfreuen sich rapide wachsender Beliebtheit als laktosefreier und zudem klimafreundlicher Milchersatz.

Hersteller vom Öko-Startup bis zum etablierten Nahrungsmittelkonzern suchen nach den besten Produktionskonzepten, um sich auf dem dynamisch wachsenden Markt behaupten zu können. Die hygienische Ventiltechnologie aus dem GEA VARIVENT® Baukasten liefert dazu ein vielseitiges Schlüsselelement mit maßgeblichen, im Molkerei- und Lebensmittelbereich über Jahrzehnte erprobten Funktions- und Sicherheitskonzepten für eine schnelle Bereitstellung der Anlage, vielseitige und flexible Prozesse und für hygienisch sichere Getränkeprodukte.

Moderne Getränke auf Pflanzenbasis

Milchig aufbereitete Pflanzenextrakte haben vor allem in Asien eine lange Tradition, auch industriell produzierte Varianten werden schon seit vielen Jahrzehnten angeboten. Seit der Jahrtausendwende entwickeln sich Vielfalt und Absatz aber immer schneller – junge, fitness- und umweltbewusste Verbraucher mögen die vegane Alternative zur gewohnten Kaffee- und Trinkmilch. Sojadrinks dominieren dabei das Geschäft in Ostasien, während in den USA Mandeldrinks am meisten Anhänger finden. Vor allem in Europa verzeichnen Hafergetränke Umsatzrekorde, andere beliebte Ausgangsgetreide sind Reis und Hirse. Nuss- und Kokosdrinks erweitern das Angebot, und in kleinerem Maßstab experimentieren Hersteller auch mit weiteren Hülsenfrüchten, wie z. B. Erbsen.

Bei den Präferenzen spielen regionale Vorlieben eine Rolle, aber auch attraktive Eigenschaften der jeweiligen Rohstoffe. Sojadrinks sind im Proteingehalt vergleichbar mit Kuhmilch – gut für eine vollwertige vegane Ernährung. Hafer lässt sich wiederum besonders umweltfreundlich anbauen. Pflanzendrinks sind von Natur aus laktose- und cholesterinfrei und bringen wertvolle Ballaststoffe mit. Besondere „Barista“-Varianten bieten Kaffeetrinkern einen perfekten Cappuccino-Schaum. Die weitaus meisten Produkte kommen wie H-Milch ungekühlt in den Verkauf. Im Kühlregal findet man aber auch joghurt- und käseartige Zubereitungen. Kochsahne und sogar feine Schokolade auf pflanzlicher Basis sind ebenfalls keine Seltenheit mehr.

Passende Ventiltechnik für komplexe Herausforderungen

Die modernen Pflanzendrinks basieren zwar alle auf wohlbekannten Rohstoffen, die Verarbeitungsprozesse sind jedoch im Detail durchaus unterschiedlich. Bei den neueren Varianten, wie z. B. Hafer, ist die Entwicklung des Standardprozesses noch im Fluss. Molkereikonzerne, die diesen Markt für sich erschließen möchten, müssen dazulernen, vor allem im Hinblick auf die ersten Prozessstufen, in denen das flüssige Basisprodukt, das im Molkereibetrieb als Rohmilch angeliefert wird, nun durch Extraktion gewonnen werden muss. Die unterschiedlichen Getreide, Hülsenfrüchte und anderen Rohstoffvarianten bringen dabei gänzlich verschiedene Eigenschaften mit, die es bei der Verarbeitung zu berücksichtigen gilt. Auf der anderen Seite des Herstellerspektrums stehen kleinere Spezialisten, nicht selten mit Bio- oder Veganfood-Hintergrund, die zwar „ihren“ Rohstoff genau kennen, aber Unterstützung beim Aufbau industrieller Verfahren benötigen. Einzig der Sojadrink-Prozess gilt seit langem als ausgereift und von erfahrenen Anbietern erschlossen. Die Herausforderung an sie, vor allem in den dynamisch wachsenden asiatischen Kernmärkten, liegt darin, schnell und flexibel mit Produktionsanpassungen auf aktuelle Entwicklungen reagieren zu können.

Der Technologieanbieter GEA unterstützt die Lebensmittel- und Getränkeindustrie seit vielen Jahren bei jeder Herausforderung in der Entwicklung pflanzlicher Produkte und bei der Verbesserung der zugehörigen Prozesse. Die anerkannten Vorteile pflanzlicher Lebensmittel für die Gesundheit, die Umwelt und das Klima sind wichtige Beweggründe dafür. Ein Netz von spezialisierten Beratern und Testzentren steht Entwicklern und Herstellern weltweit bei, mit Fachwissen bei der Anlagenplanung und -einrichtung und mit allen benötigten Technologien – von technisch hochentwickelten Dekantern und UHT-Stationen über hygienische Ventiltechnik, Pumpen, Tankreiniger und Verrohrungssysteme bis hin zur kompletten Prozessanlage.

Hygienische Ventiltechnik aus dem umfassenden GEA VARIVENT® Ventilbaukasten spielt in vielen Anlagenszenarien für moderne Pflanzengetränke eine zentrale Rolle. Praktisch unbegrenzte Auswahl- und Kombinationsmöglichkeiten erlauben es den Herstellern, mit ihren Prozessideen ungewöhnliche Wege zu gehen. Mit Doppelsitzventilen vermischungssicher geschaltete Fließwege machen anspruchsvolle Verfahren möglich und sind ein wesentlicher Schlüssel dazu, zeitsparende, fest installierte Reinigungssysteme aufzubauen. Die von GEA entwickelten hygienischen Sicherheitskonzepte haben sich im besonders sensiblen Molkereibereich über Jahrzehnte bewährt, werden kontinuierlich weiter perfektioniert und gelten in vielen Bereichen des Anlagenbaus als maßgeblich. Präzise auf die Ventile angepasste Steuerköpfe zur digitalen Ventil- und Anlagenautomatisierung verwirklichen eine präzise kontrollier- und reproduzierbare Prozesssteuerung – entscheidend für die Umsetzung von komplexen Prozessabläufen und Rezeptwechseln sowie auch bei der schnellen, flexiblen Bereitstellung oder Erweiterung von Kapazitäten und Anlagen.

Bei den Herstellungsprozessen für die verschiedenen aktuell erfolgreichen Pflanzendrinks lassen sich grundlegend drei Phasen unterscheiden: (1) Vorbereitung und Extraktion, (2) Verarbeitung des entstandenen Basisprodukts und (3) Dosierung und Abfüllung. Jede Phase stellt unterschiedliche Anforderungen an die verwendete Ventiltechnik und Anlagenausstattung.

GEA VARIVENT® Hygienische Sitzventile

GEA VARIVENT® Hygienische Sitzventile

Phase 1: Vorbereitung und Extraktion

Ob Soja-, Hafer- oder Reisgetränk: Gleich die ersten Prozessschritte, in denen aus dem pflanzlichen Rohstoff ein flüssiger Basisextrakt gewonnen wird, verdienen besondere Aufmerksamkeit – nicht selten sind in diesem Stadium mehrere Probeanläufe nötig, um die Voraussetzungen für ein marktfähiges Produkt zu schaffen.

Zum Anfangsprozess zählt das Reinigen, Mahlen und Wässern der Körner, Kerne, Nüsse oder Bohnen. Es folgen in der Regel Enzymbehandlungen, die für jedes Produkt und jede Produktvariante sehr sorgfältig geplant, erprobt und ausgeführt werden müssen: Jeder Parameter, sei es die Dauer der Behandlung, die mitgeführte Wassermenge, der Kontakt mit der Luft oder eine zwischengeschaltete Desodorierung, hat wesentlichen Einfluss auf die geschmacklichen und taktilen Eigenschaften des Ergebnisses. Unter anderem lässt sich in diesem Stadium festlegen, wieviel Süße der Haferdrink aus der enthaltenen Stärke entfaltet oder wie sehr beim Sojagetränk noch der typische Bohnengeschmack durchschlägt (die Basissuspension für Mandeldrinks wird normalerweise ohne Extraktion aus dem gemahlenen Rohstoff gewonnen).

Für alle Verfahrensvarianten kann GEA geeignete Komponenten liefern. Die GEA VARIVENT® Absperr- und Umschaltventile sowie auf Spezialfunktionen hin konstruierte Regel- und Überströmventile stellen an jedem Einsatzpunkt den geplanten Ablauf des jeweiligen Verfahrens sicher. Sorgfältig konstruierte, totraumfreie Fließwege minimieren den Produktverlust. Langlebige Dichtungen reduzieren die Betriebskosten. Dadurch können Anwender den Verbrauch von wertvoller Energie, Wasser und Reinigungsmitteln sowie den Zeit- und Personalaufwand für die Reinigung und Wartung deutlich reduzieren. Für zahlreiche Funktionen, z.B. bei der Zuführung von Prozesswasser, bieten mit gleicher Sorgfalt konstruierte GEA Scheibenventile dieselben Anwendervorteile und verbrauchen dabei mit kompakten Antrieben und effizienter Steuertechnik besonders wenig Energie.

GEA VARIVENT® Regeventil

GEA VARIVENT® Regeventil

Phase 2: Hitze- und Zusatzbehandlungen

Dampf- und Homogenisierungsverfahren verbessern ähnlich wie bei der Milchverarbeitung die Produktqualität, und GEA VARIVENT® Ventile können dabei so wie seit Jahrzehnten in Molkereien zum Erfolg beitragen. Je nach Zielprodukt kommen weitere Prozessschritte dazu, z. B. Filtrieren oder Entgasen. In diese Phase fällt auch das mögliche Einmischen von gewünschten Geschmacksstoffen, Vitaminen oder anderen Zusatzstoffen.

Mit jeder Prozessstufe wird es wichtiger, das Produktmedium vor einer Kontaminierung mit Keimen, Allergenen und sonstigen Fremdstoffen zu schützen, die das Ergebnis verderben und die Gesundheit der Verbraucher gefährden können. Das GEA VARIVENT® Ventilprogramm ist konsequent auf die geforderte hygienische Sicherheit hin optimiert und erfüllt strengste Vorgaben. Totraumfreie Edelstahlgehäuse sorgen ebenso für einen sicheren Prozess wie produktgerechte Dichtungsmaterialien, die z. B. auch zuckerhaltigen Flüssigkeiten standhalten.

Vor allem die vermischungssicheren Doppelsitzventile im GEA VARIVENT® Programm tragen entscheidend zur Realisierung hygienisch einwandfreier Prozesse bei. Diese Ventile werden zur Flüssigkeitsverteilung in Rohrleitungen eingesetzt, d. h. zu der Verteilung einer Flüssigkeit aus einer Rohrleitung in andere, wobei eine der beiden Rohrleitungen vermischungssicher zur Ausgangsleitung abgesperrt sein muss. Im geschlossenen Zustand des Ventils (Ruhelage) befinden sich immer zwei Dichtungen zwischen den Rohrleitungen.
Dieses Funktionsprinzip mit zwei unabhängigen, sich gegenseitig absichernden Ventilsitzen, wurde vor mehr als 50 Jahren im heutigen GEA Kompetenzzentrum für hygienische Ventiltechnik in Büchen bei Hamburg entwickelt und wird an gleicher Stelle auch heute kontinuierlich weiter perfektioniert.

GEA VARIVENT® Vermischungssicheres Ventil

GEA VARIVENT® Vermischungssicheres Ventil

Vermischungssichere CIP-Kreisläufe

Mit Hilfe der vermischungssicheren GEA VARIVENT® Doppelsitzventile können die Prozessplaner komplex schaltbare CIP-Kreisläufe realisieren. Über fest installierte Anschlüsse werden jeweils Teile der Rohrleitungen gereinigt, ohne dass der Prozess insgesamt dafür unterbrochen werden muss. Die Doppelsitzventile übernehmen dabei die Schaltfunktionen, wobei eine Vermischung von Produkt und Reinigungsflüssigkeit ausgeschlossen ist.

Automatische Prozesssteuerung

Je neuer der produzierte Getränketyp und die zugehörige Anlage, desto wahrscheinlicher setzen industrielle Hersteller auf eine vollautomatische digitale Anlagensteuerung, mit der die beschriebenen Kreisläufe und alle anderen Prozessfunktionen nach Programm gestartet und überwacht werden. Die GEA VARIVENT® Ventileinheiten sind dafür mit einem digitalen, auf ihre Mechanik abgestimmten GEA T.VIS® Steuerkopf ausgestattet und an die zentrale Anlagensteuerung angeschlossen. Das vereinfacht alle Schritte bei der Weiterverarbeitung der pflanzlichen Basisprodukte zu vielfältigen Getränkeprodukten, insbesondere bei Rezeptwechseln: Unterschiedliche Mischungsverhältnisse und Abläufe werden in die zentrale Steuerung einprogrammiert und können mit wenigen Klicks abgerufen werden. Der Ventilstatus wird permanent digital überwacht, ist aber auch durch ein 360° LED-Signal jederzeit visuell überprüfbar. Die einfache automatische Einrichtung der Ventile über die modernen Steuerköpfe entlastet das Werkspersonal zusätzlich.

Phase 3: Dosierung und Abfüllung

Zum Ende des Prozesses hin durchlaufen die meisten Produkte im aktuellen Plant-based-Beverages-Markt eine UHT-Station, so dass sie ungekühlt in den Verkauf kommen können. Oder das Produkt wird pasteurisiert, gekühlt und in einer Kühlkette transportiert und gelagert.

UHT-behandeltes Produkt muss in den nachfolgenden Dosier- und Abfüllstufen nach aseptischen Standards gehandhabt werden, um eine mögliche neue Kontamination zu verhindern. Für ausgewählte Funktionen können wiederum hygienische GEA VARIVENT® Ventile vorgesehen werden. Für kritische Anwendungspunkte in den Hygieneklassen Aseptic und UltraClean sind darauf spezialisierte GEA Aseptomag® Ventile und GEA D-tec® Ventile erhältlich. Beide Ventilfamilien werden in demselben Wartungsnetz wie die übrigen GEA Ventile betreut.

Neue Weiterverarbeitungsprodukte

Zusätzlich zu den Pflanzengetränken, die direkt als Milchersatz in das Trinkglas oder den Kaffeebecher kommen, bieten die Supermärkte eine wachsende Vielfalt an joghurt- oder käseartigen Produkten an. Schon seit einiger Zeit beliebt sind Sojajoghurts in vielen Geschmacksrichtungen. Neue Produkte nach dem Vorbild von Schnittkäse entstehen auf der Basis von Mandel- oder Kokosnussölen.

Das unbegrenzt vielseitige GEA VARIVENT® Programm unterstützt auch die dafür erforderlichen Verarbeitungsschritte, insbesondere die notwendigen CIP-Kreisläufe. Tankbodenventile und Ventile mit Spezialfunktionen, wie z. B. Probenahmeventile, erleichtern viele Prozessideen rund um die erforderlichen Misch- und Gärvorgänge.

GEA VARIVENT® Tankbodenventil

GEA VARIVENT® Tankbodenventil

Nachhaltige Produktrückgewinnung

Je mehr das verarbeitete Produkt zum Anhaften an Rohrwänden neigt und je mehr Aufwand in die Herstellung zu investieren ist, desto mehr lohnt es sich, Produktrückstände aus den Rohren zurückzugewinnen, bevor diese gereinigt werden. So bleibt das wertvolle Produkt dem Prozess erhalten, und der Ertrag steigt bei gleichem Rohstoffeinsatz. Zudem wird der anschließende Spülvorgang weitaus weniger beansprucht – eine bedeutende Entlastung beim Frischwasserverbrauch und damit auch ein Umweltplus für den Hersteller.

GEA VARICOVER® Molchsystem

GEA VARICOVER® Molchsystem

Zukunftsfähig wirtschaftliche Ventillösungen aus einer Hand

Der Markt für pflanzliche Milchalternativen wächst weiter. Automatisierte hygienische Ventiltechnologie ist ein Schlüsselelement beim Aufbau der benötigten Prozessanlagen. Generell ist es wirtschaftlich von Vorteil, auf ein einheitliches Ventilportfolio, wie von GEA angeboten, zurückzugreifen. Einheitliche Servicepartner und Ersatzteile vereinfachen alle Wartungs- und Lagerhaltungsaufgaben. Zudem ist sichergestellt, dass zentrale Steuerfunktionen prozessweit miteinander kompatibel sind. Die GEA VARIVENT® Ventilfamilie bringt dabei alle Vorteile mit, damit Hersteller schneller, flexibler und sicherer ihre Pflanzendrinks zum Erfolg bringen können.

GEA VARIVENT® - The Benchmark

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Der Maßstab für hygienische Ventiltechnik
GEA Hygienische Komponenten für weitere Prozessfunktionen

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GEA Hygienische Ventile & Komponenten

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Haferdrinks – junger Aufsteiger aus altem Korn

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Haferdrinks sind im Supermarktregal nicht zu übersehen und verzeichnen weltweit Umsatzrekorde. Kein Wunder – für die moderne Milchalternative aus der vertrauten Pflanze sprechen viele Vorzüge. Mit guten Ideen und Technologien können etablierte Molkerei- und Getränkeunternehmen ebenso wie Öko-Startups die entstehenden Marktchancen nutzen.
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