Induktive Erwärmung von Nahrungsmitteln

Zuletzt aktualisiert am 05.02.2017

Aufgabenstellung

Bei der induktiven Durchlauferwärmung, einer rein thermischen Sterilisationsmethode, werden Ionenströme elektrodenfrei in eine Flüssigkeit eingekoppelt und führen dort zu einer raschen und im Fließquerschnitt gleichmäßigen Erwärmung. Damit können auch zähflüssige Produkte ohne Anbacken schonend Ultra-Hochtemperatur-erwärmt werden. In einem vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und Technologie geförderten Projekt sollten an einer industrietauglichen Pilotanlage erzielbare Qualitätsverbesserungen nachgewiesen werden.

Stand der Arbeiten

An einer kleinen Versuchsanlage wurde 1992 die Realisierbarkeit des Verfahrens gezeigt. Seit 1994 ist in der FfE eine Laboranlage mit 8 kW Erwärmungsleistung in Betrieb. An dieser Anlage wurden unter anderem Versuche mit Rohmilch und Tomatenpassata durchgeführt, die zeigten, dass sich Ansatzbildung einschränken und möglicherweise sogar ganz vermeiden lässt.

Im Anschluss wurde zusammen mit zwei Anlagenherstellern eine Pilotanlage zur UHT-Erwärmung von Nahrungsmitteln mit einer Fertigungsleistung von 1000 kg/h konzipiert (siehe Photo). Die Nahrungsmittel werden in dieser Anlage zunächst konventionell vorerwärmt. Wie das untenstehende Bockschaltbild zeigt, können zur Enderwärmung im kritischen oberen Temperaturbereich alternativ ein konventioneller Röhrenwärmetauscher oder die Induktionserwärmungsstrecke eingesetzt werden.

 

In der maßstäblichen Skizze der Induktionserwärmungseinheit sind die Wicklungen aus elektrisch nichtleitenden, hochflexiblen, druckfesten Schläuchen erkennbar. Entscheidend für eine hohe Produktqualität ist das exakt symmetrische Aufteilen des Volumenstroms in die rechte und linke Teilwicklung. Hierzu werden zwei Membranventile eingesetzt, deren Regelung an einem fullscale Modell optimiert wurde. Die konsequent aufsteigende Strömungsführung verhindert die Ansammlung von Gasblasen im Strompfad.

In der Flüssigkeit können bei Betriebsstörungen hohe elektrische Potentiale gegenüber dem geerdeten Eisenkern auftreten. Die Anordnung wurde bei 50 kHz auf Spannungsfestigkeit geprüft und konnte so optimiert werden, dass eine Spannung von mehr als 20 kV sicher gehalten werden kann.

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