Verdampfung erhöht Trocknungskapazität für Käse
Ein neuartiger Einsatz der Verdampfung mit Wärmetauschertechnologie von HRS Heat Exchangers hat die Trocknungskapazität bei einem führenden europäischen Verarbeiter von Käseprodukten erhöht.
Herausforderungen
Der Kunde sammelt nicht spezifikationskonforme Käseprodukte aus Produktionsstätten in ganz Europa und verarbeitet sie zu hochwertigem Protein für Tiernahrung und Futtermittel. Der Käse wird pasteurisiert und anschließend getrocknet, um ein pulverförmiges Additiv herzustellen.
Als der Kunde seine Produktionskapazität erhöhen wollte, war die erste Überlegung, einen weiteren Trockner zu installieren – eine teure und energieintensive Lösung. Da die Kapazität eines Trockners jedoch von der Wassermenge abhängt, die er pro Stunde entfernen kann, bestand eine alternative Möglichkeit darin, den Wassergehalt des Käses vor dem Trocknen zu reduzieren, sodass ein größeres Volumen auf einmal getrocknet werden kann.
Der Entwicklungsprozess
Der Kunde wandte sich an HRS aufgrund seiner etablierten Expertise im Bereich Verdampfung und Konzentrationstechnologie. Der erste Schritt bestand darin zu prüfen, ob der vorhandene Trockner mit einer konzentrierteren Käselösung zurechtkommt. HRS stellte ein Versuchssystem zur Verfügung, mit dem der Kunde alle Aspekte des überarbeiteten Produktionssystems, die Materialeigenschaften und die potenziellen Ergebnisse analysieren konnte. Die Versuchsanlage bewies die Machbarkeit des Konzepts, woraufhin HRS ein geeignetes Verdampfungssystem entwickelte, das zwischen Pasteur und Trockner eingebaut wurde.
Die Tests und Materialanalysen zeigten auch, wie sich die physikalischen und thermischen Eigenschaften des Käses während der Erwärmung und Wasserentfernung verändern. Zu Beginn ist das Produkt recht flüssig mit guten Wärmeübertragungseigenschaften, doch mit zunehmender Konzentration wird es fester und viskoser, was die Wärmeübertragung erschwert. Für eine angemessene Verarbeitung musste daher ein kontinuierlicher Prozess auf der Basis der „schlechtesten“ thermischen Eigenschaften am Ende des Prozesses ausgelegt werden.
Daher wurde entschieden, ein Batch-Verfahren (Chargenprozess) zu verwenden, da dieses insgesamt eine kleinere Wärmeübertragungsfläche, weniger Ausrüstung und geringeren Energiebedarf erforderte – also einen kleineren Verdampfer, kompaktere Nebensysteme und geringere Betriebskosten. Das Batch-System mit zwei Tanks – einer wird gefüllt, während der andere behandelt wird – ist außerdem einfacher zu konstruieren und zu betreiben. Die Zwei-Tank-Lösung mit vollständiger Automatisierung ermöglicht dennoch einen kontinuierlichen Betrieb.
Die Lösung
Erhitzter Käse ist ein stark anhaftendes, äußerst viskoses Material. Daher wurde ein Verdampfer auf Basis der HRS Unicus Serie mit oszillierender Kratzflächen-Technologie geliefert, um die Bildung von Käseablagerungen und angebrannten Rückständen an den Rohrwänden des Wärmetauschers zu verhindern. Zur Reduzierung des Energiebedarfs und Verbesserung der Betriebseffizienz arbeitet der Verdampfer unter Vakuum bei etwa 200 mbar, was bedeutet, dass das Wasser in der Käselösung bereits bei 60 °C verdampft.
HRS lieferte zwei komplette, auf Skids montierte Systeme, die jeweils aus dem Unicus-Verdampfer, zwei Tanks, Pumpen, Steuerungen und Anschlüssen bestehen.
Fazit
Jede Skid-Einheit kann 3,6 Tonnen Käseprodukt pro Stunde verarbeiten und dabei den Feststoffgehalt von 34 auf 45 % erhöhen – was auch die Kapazität des Trockners im gleichen Maß steigert.