Warum bildet sich Schaum in einem Getränkemischtank?

Schaum bildet sich in einem Getränkemischtank, wenn Gas schneller in die Flüssigkeit gelangt, als es entweichen kann, und Inhaltsstoffe die entstehenden Blasen stabilisieren. Rühren, Spritzen, undichte Stellen, gelöstes Kohlendioxid und die Rezeptur selbst können dazu beitragen. Als ersten Schritt sollten Sie feststellen, wann der Schaum auftritt: beim Befüllen, Mischen, Zugeben von Zutaten oder Umfüllen. Jeder Zeitpunkt weist auf eine andere Ursache hin.

Etwas Oberflächenschaum ist normal, insbesondere bei proteinreichen oder kohlensäurehaltigen Produkten. Zum Produktionsproblem wird er, wenn er Arbeitsvolumen beansprucht, die Füllstandsmessung beeinträchtigt, Produkt in Entlüftungsöffnungen mitreißt oder einen gleichmäßigen Produkttransfer erschwert.

Ermitteln Sie zunächst, in welchem Prozessschritt der Schaum entsteht

Beobachten Sie die Charge während der einzelnen Arbeitsschritte durch das Schauglas des Tanks oder eine andere zugelassene Beobachtungsstelle. Notieren Sie den Flüssigkeitsstand, die Rühreinstellung, die zugegebene Zutat und die Transferbedingungen, sobald der Schaum aufzusteigen beginnt. Öffnen Sie einen geschlossenen Behälter während des Betriebs nicht, es sei denn, das Verfahren sieht dies ausdrücklich vor.

• Schaum entsteht beim Befüllen: Prüfen Sie, ob der Zulauf frei in den Tank fällt, eine Rücklaufleitung oberhalb der Flüssigkeit mündet oder auf der Saugseite des Transfersystems Luft eintritt.
• Der Schaum nimmt nach dem Start des Rührwerks zu: Achten Sie auf einen Oberflächenwirbel, Spritzer und den Betrieb bei niedrigem Flüssigkeitsstand.
• Der Schaum tritt nach der Zugabe einer bestimmten Zutat auf: Die Zutat kann Blasen stabilisieren oder Gas freisetzen. Auch Zugabegeschwindigkeit und -methode können Luft eintragen.
• Der Schaum steigt beim Pumpen oder Umwälzen auf: Prüfen Sie die Saugbedingungen, Verbindungen und den Rücklaufpunkt sowie Druck- oder Temperaturänderungen, die sich auf gelöstes Gas auswirken können.
• Der Schaum bleibt bestehen, nachdem das Mischen beendet wurde: Zutaten oder Rückstände von Reinigungschemikalien können den Blasenzerfall verlangsamen. Anhaltender Schaum allein lässt nicht erkennen, welche Ursache vorliegt.

Ändern Sie nach Möglichkeit jeweils nur eine Betriebsbedingung und vergleichen Sie das Ergebnis mit demselben Produkt und einer ähnlich großen Charge. Werden Rührgeschwindigkeit und Befüllmethode gleichzeitig geändert, kann sich der Schaum zwar verringern, es lässt sich jedoch nicht feststellen, welche Anpassung dafür verantwortlich war.

Durch das Rühren kann Luft in die Mischung gelangen

Ein sichtbarer Wirbel ist ein häufiges Anzeichen dafür, dass die Flüssigkeitsoberfläche zum Rührorgan gezogen wird. Reicht der Wirbel bis zum Rührorgan, kann Luft unter die Oberfläche gezogen und in Form kleiner Blasen verteilt werden. Starke Turbulenzen an der Oberfläche können auch ohne tiefen Wirbel Schaum erzeugen.

Verringern Sie die Rührgeschwindigkeit schrittweise und prüfen Sie dabei, ob die Charge weiterhin ausreichend gemischt wird. Eine niedrigere Geschwindigkeit ist nicht automatisch besser: Pulver müssen sich weiterhin verteilen, und die Zutaten müssen die erforderliche Homogenität erreichen. Verwenden Sie die niedrigste Einstellung, mit der das Prozessziel zuverlässig erreicht wird, und prüfen Sie das Ergebnis anhand der Mischanforderungen des Produkts.

Der Flüssigkeitsstand ist ebenso wichtig wie die Geschwindigkeit. Ein Rührorgan, das bei normalem Arbeitsvolumen gut funktioniert, kann bei einer geringen Flüssigkeitsmenge im Tank starke Oberflächenbewegungen verursachen. Halten Sie den vom Hersteller vorgegebenen Mindestfüllstand ein und vermeiden Sie den Betrieb des Rührwerks während der Anfangsphase der Befüllung, sofern das Verfahren dies nicht erfordert.

Wenn das Schäumen trotz geeigneter Betriebseinstellungen regelmäßig auftritt, müssen möglicherweise Rührorgan, Position, Leitbleche und Tankgeometrie überprüft werden. Der Einbau von Leitblechen oder der Austausch eines Rührorgans kann die Strömung und die Reinigungsabdeckung verändern. Änderungen an der Anlage sollten daher im Zusammenhang mit dem gesamten Prozess bewertet werden.

Beim Befüllen und Umfüllen kann unbemerkt Luft eingetragen werden

Ein Zulaufstrahl, der oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche in den Tank fällt, kann beim Aufprall Luft mitreißen. Sofern Behälter und Hygienekonzept dies zulassen, kann ein untergetauchter Zulauf oder eine Befüllanordnung mit geringerer Fallhöhe diesen Effekt begrenzen. Achten Sie besonders auf den Beginn der Befüllung, bevor der Zulauf bedeckt ist.

Luft kann auch bereits vor dem Tank in das System gelangen. Eine lose Klemme, eine beschädigte Dichtung, eine schlecht sitzende Verbindung oder eine unzureichende Flüssigkeitsversorgung der Pumpe kann Gas in den Produktstrom eintragen. Bei einer Undichtigkeit auf der Saugseite tritt während des Pumpenbetriebs nicht immer sichtbar Flüssigkeit aus. Prüfen Sie daher Verbindungen und Dichtungen, statt sich allein auf sichtbare Tropfen zu verlassen.

Achten Sie auf ungewöhnliche Pumpengeräusche, ungleichmäßigen Durchfluss oder Blasen in einem geeigneten Schauglas. Kavitation oder Lufteintritt können eine Rolle spielen, lassen sich jedoch nicht allein anhand von Geräuschen bestätigen. Prüfen Sie gemäß dem Wartungsverfahren vor Ort die Saugleitung, Ventilstellungen, Siebe und Betriebsbedingungen der Pumpe.

Bei der Umwälzung kann ein sanfter Rücklauf unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche Spritzer verringern, sofern diese Anordnung für das Produkt und den Reinigungsprozess geeignet ist. Eine Verringerung des Rücklaufstroms kann helfen, allerdings nur, wenn die Umwälzung für das Mischen und alle weiteren Prozessanforderungen ausreicht.

Manche Rezepturen halten Blasen länger als andere

Proteine, bestimmte Stabilisatoren und andere oberflächenaktive Zutaten können Filme um Blasen bilden und den Schaum dadurch stabilisieren. Milchgetränke und manche pflanzlichen Getränke können deshalb auch nach dem Abschalten des Rührwerks Schaum behalten. Fruchtzutaten, Konzentrate und Pulver können sich je nach Zusammensetzung und Zugabemethode unterschiedlich verhalten.

Die direkte Zugabe von Pulver auf eine turbulente Oberfläche kann Luft einschließen oder schwimmende Klumpen bilden, die länger gemischt werden müssen, um sich zu verteilen. Befolgen Sie die vom Zutatenlieferanten empfohlene Zugabemethode und die freigegebene Rezeptur. Je nach Produkt und Anlage können eine kontrollierte Dosierung oder ein geeignetes Pulverinduktionssystem die Benetzung verbessern und gleichzeitig unnötige Oberflächenbewegungen verringern.

Auch die Temperatur verändert das Verhalten des Produkts. Eine Temperaturänderung kann Viskosität, Verteilung der Zutaten und Gaslöslichkeit beeinflussen. Daher ist die Temperatur, bei der weniger sichtbarer Schaum entsteht, nicht unbedingt die richtige Verarbeitungstemperatur. Bleiben Sie innerhalb des freigegebenen Produktbereichs und berücksichtigen Sie vor Anpassungen die Auswirkungen auf Mischung und Qualität.

Handelt es sich um Luft oder um aus der Lösung austretendes Kohlendioxid?

Bei kohlensäurehaltigen Getränken können Blasen entstehen, wenn gelöstes Kohlendioxid durch einen Druckabfall, einen Temperaturanstieg oder Bewegung der Flüssigkeit freigesetzt wird. Das Umfüllen in einen belüfteten Tank kann beispielsweise Schaum verursachen, selbst wenn keine Luft in die Leitung gelangt.

In diesem Fall lässt sich das Problem nicht allein durch das Festziehen von Verbindungen beheben. Überprüfen Sie die vorgesehenen Druck- und Temperaturbedingungen, mögliche Engstellen im Transferweg und die Art, wie das Produkt in den aufnehmenden Behälter gelangt. Verwenden Sie Anlagen, die für den erforderlichen Druck ausgelegt sind, und befolgen Sie die betrieblichen Verfahren für Karbonisierung und Transfer. Verschließen oder beaufschlagen Sie niemals einen Tank mit Druck, der nicht für diesen Zweck ausgelegt und freigegeben ist.

Bei einem nicht kohlensäurehaltigen Produkt können unerwartete Gasbildung oder Veränderungen von Geruch, Aussehen oder Schaumverhalten auch auf ein Qualitätsproblem hindeuten. Isolieren Sie die betroffene Charge und befolgen Sie das betriebliche Qualitätsverfahren, anstatt das Symptom als Rührproblem zu behandeln.

Prüfen Sie vor der nächsten Charge die Reinigungs- und Lagerbedingungen

Rückstände von Reinigungs- oder Desinfektionsmitteln können das Schaumverhalten beeinflussen und das Getränk verunreinigen. Wenn das Schäumen nach der Reinigung beginnt oder bei ansonsten unterschiedlichen Rezepturen auftritt, überprüfen Sie den Reinigungszyklus, die Chemikaliendosierung, die Entleerung sowie die Spül- und Prüfschritte gemäß dem betrieblichen Verfahren. Füllen Sie kein Produkt in einen Behälter, der die vorgeschriebenen Reinigungsprüfungen nicht bestanden hat.

In der Milchverarbeitung sollten auch Lager- und Transferanlagen überprüft werden: Spritzer oder Lufteintritt, bevor die Mischung das Rührwerk erreicht, können Schaum in den nächsten Prozessschritt übertragen. Der 2000L-Horizontalmilchtank ist für die Lagerung und Zwischenlagerung von Milch vorgesehen und verfügt über eine geschlossene Bauweise sowie CIP-Kompatibilität. Er ist eine Option zur Zwischenlagerung und kein Ersatz für ein geeignet ausgelegtes Mischsystem. Seine Verwendung allein beseitigt den Schaum nicht.

Sollten Sie ein Antischaummittel verwenden?

Ein Antischaummittel kann sinnvoll sein, wenn die Rezeptur von Natur aus anhaltenden Schaum erzeugt und sich dieser durch Prozessanpassungen allein nicht ausreichend kontrollieren lässt. Es sollte nicht die erste Maßnahme bei einer undichten Saugleitung, einer ungeeigneten Zulaufanordnung oder übermäßigem Rühren sein: Diese Probleme können die Produktqualität weiterhin beeinträchtigen, auch wenn der sichtbare Schaum reduziert wird.

Verwenden Sie ein Antischaummittel nur, wenn es für das Getränk geeignet, für den vorgesehenen Einsatz zulässig und im Rahmen der Produktrezeptur sowie der betrieblichen Verfahren freigegeben ist. Berücksichtigen Sie die Auswirkungen auf nachgelagerte Verarbeitungsschritte und das Endprodukt, insbesondere wenn Schaum eine gewünschte Produkteigenschaft ist.

Sobald die Ursache behoben ist, dokumentieren Sie die erfolgreichen Betriebsbedingungen und den Prozessschritt, für den sie gelten. Eine Einstellung, die bei einem vollen Tank mit einer bestimmten Rezeptur funktioniert, muss bei einer kleineren Charge oder einer anderen Zusammensetzung nicht geeignet sein. Gleichbleibende Verfahren beim Befüllen, Mischen und Umfüllen erleichtern es, Veränderungen frühzeitig zu erkennen, bevor Schaum die Produktion unterbricht.