Kryogenes Frosten mit dem Zip-Roll-Froster

Was vor ein paar Jahren undenkbar war, ist heute weit mehr als ein kurzlebiger Trend: In Deutschland ernähren sich immer mehr Menschen vegetarisch oder sogar vegan. Laut dem „Fleischatlas 2021“ der Heinrich-Böll-Stiftung, des Umweltverbands BUND und der deutschen Ausgabe von Le Monde diplomatique (Taz-Verlag) essen in der Bundesrepublik aktuell rund acht Millionen Menschen kein Fleisch. Dies entspricht rund 10 % der Bevölkerung. Bei den 15- bis 29-Jährigen sei der Anteil sogar höher und liege bei knapp 13 %.

Und die Zahl der Menschen, die sich vegetarisch oder vegan ernähren steigt sogar weiter, sodass in der Lebensmittelproduktion immer öfter auf den Einsatz von bspw. Fleisch und Eiern verzichtet wird. Laut einer Studie von Boston Consulting und Blue Horizon wird bis 2035 jede zehnte Mahlzeit aus alternativen Proteinen bestehen.

Innovation dank Kooperation

Infolge dieser Nachfrage wächst der Absatz von pflanzlichen Eiweißprodukten und der globale Wachstumsmarkt für alternative Proteine boomt. Verbraucher fordern nicht nur eine breitere Auswahl, sondern auch eine steigende Qualität an nachhaltigen Lebensmitteln. Um den stetig wachsenden Ansprüchen des Marktes gerecht zu werden, haben sich der Weltmarktführer für Gase- und Technologieanbieter Air Liquide mit dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik e.V. (DIL) in Quakenbrück zusammengeschlossen. Im Rahmen der internationalen Kooperation arbeiten die beiden Projektpartner an effizienten und technisch optimierten Produktionsprozessen mit dem Ziel, die Forschung und Entwicklung im Bereich alternativer Proteine voranzutreiben: ein starkes Duo für eine nachhaltige Lebensmittelproduktion.
Pflanzliche Eiweißprodukte
Doch was genau versteht man eigentlich unter pflanzlichem Eiweißprodukten? Alternative Proteine, die auf pflanzlichen Proteinquellen basieren und im Bereich der Fleischersatzprodukte genutzt werden, bestehen u. a. aus Soja, Nüssen oder Hülsenfrüchten und werden anhand von Extrusion verarbeitet – ein wesentlicher Schwerpunkt der Produktentwicklung am DIL. Im hauseigenen Extrusionstechnikum in Quakenbrück arbeiten rund 25 Lebensmittelexperten von der Idee bis zum fertigen Produkt: Von der Auswahl der richtigen Rohstoffe über die optimalen Parameter für die Extrusion bis hin zu Produktentwicklung und Lohnproduktion.

Kryogene Frostverfahren

Das im DIL eingesetzte kryogene Frosten ist eine ressourceneffiziente Möglichkeit, um ein schonendes, schnelles und vor allem energieeffizientes Frosten bei geringen Investitionskosten umzusetzen und eine hohe Qualität der Produkte zu gewährleisten. Durch die hohe Gefriergeschwindigkeit beim Schockfrosten wird die Zellstruktur der Produkte nicht verändert, wodurch Farbe, Struktur und Geschmack erhalten bleiben. Denn Fleischanaloge punkten bei Endverbrauchern insbesondere durch organoleptische Eigenschaften. Um den hohen Ansprüchen der Konsumenten an Konsistenz, Geschmack und Optik gerecht zu werden, entwickelt Air Liquide seine kryogene Frostverfahren stetig weiter. Als ein Ergebnis dieser Entwicklungsarbeiten bietet der Zip-Roll-Froster eine wirtschaftliche Lösung mit innovativen Details.

Schonend und trotzdem effizient

Dank dem Einsatz kryogenen Kälte, die beim Verdampfen von tiefkalt verflüssigtem Stickstoff oder Kohlendioxid entsteht, arbeitet der Zip-Roll-Froster nicht nur schnell, sondern auch effizient. Die Temperaturen bewegen sich hierbei zwischen - 40 °C und - 100 °C. Das Herzstück des Zip-Roll-Frosters ist die perforierte Drehtrommel. Das kryogene Gas wird von unten durch den Produkteinlauf in die Drehtrommel geblasen. Dieser Luftstrom wirkt wie ein „Luftkissen“, auf dem die Lebensmittel gefrostet werden. Damit erreicht der Zip-Roll-Froster, je nach Produkt, Frostleitungen von 400 bis 1.200 kg pro Stunde bei einer Durchlaufzeit zwischen 30 und 300 Sekunden.
Durch eine individuell einstellbare Gaseführung und -geschwindigkeit wird die bestmögliche Wärmeübertragung erzielt. Durch eine starke Unterkühlung der Trommel wird ein Ankleben der Produkte zuverlässig verhindert, so dass auch oberfläche feuchte und marinierte Produkte problemlos in IQF-Qualität eingefroren werden können
Die besondere Konstruktion der Drehtrommel sorgt dafür, dass die zu frostenden Lebensmittel möglichst geringen Belastungen ausgesetzt sind, wodurch eine hohe IQF-Qualität erreicht wird, bei minimalem Wasser-, Aroma- und Gewichtsverlust im Produkt geschieht. Egal ob geschnittene, geschnetzelte, stranggepresste oder weiche Produkte – mit dem Zip-Roll-Froster lassen sich Lebensmittel mit unterschiedlicher Geometrie schonend frosten.

Das flexible Platzwunder

Aufgrund des geringen Platzbedarfs der Anlage (bei einer Größe von 4 x 2 x 3 m) wird eine flexible Integration in eine bereits bestehende, kontinuierlich arbeitende Produktionslinie ermöglicht. Dank der Integration einer kryogenen Anlage kann die Kapazität bestehender Produktionslinien mit einem vergleichsweise kleinen logistischen und finanziellen Aufwand erheblich gesteigert werden. Ein weiterer Vorteil ist die besonders hohe Flexibilität, denn aufgrund diverser Optionen bei der Einstellung der Betriebsparameter können verschiedenste Produkte gekühlt und gefrostet werden. Darüber hinaus verfügt die neueste Generation des Zip-Roll-Frosters über das Top-Lift-System, sodass dieser nach oben hin geöffnet und unkompliziert gereinigt werden kann.

Fazit

Die Kooperation von DIL und Air Liquide ist schönes Beispiel dafür, wie Wissenschaft und Praxis Hand in Hand die Forschung vorantreiben können. Sie ist zukunftsgerichtet orientiert auf innovativen und nachhaltigen Lösungen in der Lebensmittelverarbeitung. Prozesstechnische Innovationen, insbesondere in der technisierten Produktion von Lebensmitteln, eröffnen Möglichkeiten zu mehr Effizienz und sind, vor allem vor dem Hintergrund der wachsenden Weltbevölkerung, gleichzeitig unabdingbar, um die Aufgabe der Ernährung mit den weltweit zur Verfügung stehenden Ressourcen zu gewährleisten. Dank der Kooperation der Projektpartner vereint sich innovatives Fachwissen, um neue Produkte im industriellen und nachhaltigen Maßstab herstellen zu können. Die Expertise von Air Liquide in der Entwicklung neuer Produktionsmethoden mit technischen und kryogenen Gasen, sowie die weltweite Präsenz mit mehreren Innovationsplattformen treffen auf das umfassende Know-how des DIL in den Forschungsbereichen der Lebensmittelsicherheit und Authentizität, der Struktur und Funktionalität sowie der Nachhaltigkeit.