Integralność procesu i produktu podczas produkcji jogurtu w firmie Danone

Rozwiązanie

Wiosną 2017 r. dział badawczo-rozwojowy firmy Donaldson w Haan w Niemczech był w stanie ogłosić pomyślne zakończenie długiej serii testów ze sterylnymi filtrami sprężonego powietrza, powietrza fermentacyjnego, dwutlenku węgla i innych gazów procesowych. Udało się znacznie wydłużyć żywotność serii filtrów sterylnych (P)-SRF, jednocześnie gwarantując wysoki wskaźnik retencji, który ma kluczowe znaczenie dla integralności produktu i procesu. Sukces był możliwy dzięki zastosowaniu najnowszych mediów filtracyjnych, które przeszły innowacyjne przetwarzanie i optymalizację stabilności mechanicznej i termicznej. W rezultacie spełnione zostały wszystkie żądania klientów, wyższe światowe standardy jakości oraz wytyczne dotyczące zarządzania związane z większym bezpieczeństwem, zrównoważonym rozwojem i innowacją.

Kolejny krok dla Thomasa Karollusa, inżyniera konsultanta firmy Donaldson w dziedzinie filtrów procesowych, był oczywisty — chciał on pokazać firmie Danone nowe filtry i zalecić porównanie ich z poprzednią serią, wykorzystując je w praktyce. Wzajemne zaufanie, które rozwijało się przez prawie 20 lat między specjalistami ds. filtrów w firmie Donaldson i Danone w Ochsenfurcie, umożliwiło szybkie podjęcie decyzji. Od lipca 2017 r. wcześniejsze wkłady filtracyjne (P)-SRF i (P)-SRF N są stopniowo zastępowane przez nowe sterylne filtry serii (P)-SRF C (C = sprężone powietrze).

Nowe sterylne filtry w zakładzie Danone w Ochsenfurt...

Sterylny filtr (P)-SRF C spełnia wysokie wymagania zarówno przemysłu spożywczego i napojów, jak i przemysłu farmaceutycznego, a także jest skuteczny w ekstremalnych warunkach pracy. Wkład filtracyjny (P)-SRF C to plisowany filtr wgłębny z wewnętrzną i zewnętrzną wkładką nośną oraz zaślepkami wykonanymi ze stali nierdzewnej. Borokrzemowe media filtracyjne są impregnowane PTFE i są wyposażone w zewnętrzną tkaninę ochronną z PTFE. Wskaźnik retencji wynosi > 99,99999995% dla rozmiaru 0,2 mikrona i > 99,99999995% dla rozmiaru 0,02 mikrona. W przypadku cząstek w skali nano (0,003 mikrona) retencja wynosi > 99,999999991%, co zostało zweryfikowane na podstawie normy DIN EN 1822.

Wszystkie elementy składowe spełniają wymagania dotyczące stosowania w pośrednim kontakcie z żywnością zgodnie z amerykańskimi przepisami CFR (Kodeks przepisów federalnych), tytuł 21 i Rozporządzeniem (WE) 1935/2004. Do produkcji medium filtrującego nie stosuje się żadnych dodatków chemicznych. Solidna konstrukcja pozwala na ponad 160 cykli sterylizacji w temperaturze 141°C / 290°F w obu kierunkach przepływu, a także umożliwia stosowanie innych metod sterylizacji, takich jak ozon lub pary nadtlenku wodoru (VPHP).

... i ich znaczenie dla produkcji

Znaczenie tych sterylnych filtrów powietrza staje się jasne, gdy weźmie się pod uwagę sekwencję procesów związanych z produkcją jogurtu:

Zawartość tłuszczu i białka w dostarczonym świeżym mleku jest dostosowywana, a mleko miesza się wystarczająco energicznie, aby kulki tłuszczu rozpadły się na mniejsze cząstki i równomiernie się rozproszyły. Podczas kolejnego procesu pasteryzacji następuje ogrzewanie przez kilka minut do temperatury 90–95°C / 194–203°F przed schłodzeniem do 40°C / 104°F. Fermentację przeprowadza się za pomocą specjalnej mieszanki pięciu szczepów bakteryjnych.

Mieszanina jest poddawana fermentacji w zbiorniku, którego temperatura jest utrzymywana na stałym poziomie 37°C / 99°F przez osiem godzin. W tym czasie mleko kwaśnieje i stopniowo gęstnieje. Podczas tego etapu procesu mieszaninę delikatnie miesza się, aby zachować gładką konsystencję. Następnie przez dwie godziny chłodzi się ją do temperatury 20°C / 68°F w celu zmniejszenia aktywności enzymu fermentacyjnego. Następnie mieszaninę dekantuje się do kubków lub butelek i na koniec chłodzi do 4°C / 39°F, aby zapewnić, że kultury pozostają nienaruszone (2).

Zbiorniki opróżnia się, wtłaczając do nich sterylne sprężone powietrze o wysokiej czystości; w tym momencie na scenę wchodzi technologia filtracji. Sprężone powietrze jest wytwarzane i suszone w centralnej stacji sprężonego powietrza. Następnie jego ciśnienie jest obniżane do około 2 barów, przy użyciu sterylnego filtra (P)-SRF C zapewniającego, że powietrze to jest sterylne i wolne od jakichkolwiek cząstek. Wysoki współczynnik retencji bakterii, wirusów i cząstek stałych o wielkości do ≥ 3 nm (nanometrów) wspomaga zachowanie integralności produktu i procesu.

Od czasu wprowadzenia nowych sterylnych filtrów (P)-SRF C ich zastosowanie w szerokim zakresie warunków pracy w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym wykazało, że osiągnięto ponad 160 cykli sterylizacji. Dotyczy to na przykład 20-minutowej sterylizacji w obu kierunkach przepływu za pomocą nasyconej pary wodnej o temperaturze 131°C / 268°F. Okres pomiędzy wymianami zalecany przez firmę Donaldson wynosi 12 miesięcy.

Sterylizacja filtrów nasyconą parą wodną

W zakładzie Danone filtry są sterylizowane nasyconą parą wodną, która musi spełniać równie wysokie standardy czystości i jest filtrowana za pomocą wkładów filtracyjnych do pary firmy Donaldson serii (P)-GS/(P)-GS VE i (P)-GSL N. Wysoka jakość pary przyczynia się do przedłużenia żywotności filtrów wymagających sterylizacji, dzięki czemu cały proces jest bardziej ekonomiczny. Kolejną cechą nowego sterylnego filtra (P)-SRF C jest jego doskonała charakterystyka schnięcia. Osuszanie nadmuchowe i natychmiastowy powrót do niskich spadków ciśnienia po sterylizacji parowej ma miejsce w ciągu kilku sekund. Powoduje to znaczne zmniejszenie przestojów i naprężeń mechanicznych medium filtrującego.

Współpraca między firmami Danone i Donaldson pokazuje, jak można wprowadzić znaczące ulepszenia przynoszące znaczne korzyści ekonomiczne, wprowadzając niewielkie zmiany. Jest to całkowicie zgodne z celami korporacyjnymi firmy Donaldson: bezpieczeństwo — zrównoważony rozwój — innowacje.