مشروع طموح يطور عملية التجفيف بالرذاذ لبروتين الحليب عالي القيمة
موقع تصنيع Cremo في Villars-sur-Glâne، سويسرا. الصور: STEMUTZ PHOTO
Valfoo هي واحدة من الشركات العائلية الموردة للحليب ومنتجات شرش اللبن الرائدة في أوروبا. يقع المقر الرئيسي في سويسرا، مع تواجد لها في آسيا، وتعمل الشركة مع الشركات المصنعة الشريكة الرئيسية، بما في ذلك مُنتِج الألبان السويسري البارز، Cremo SA، لتطوير عمليات مستدامة لمنتجات الألبان المتخصصة
في عام 2019، مع وجود أعمال عالمية ناجحة في مجال منتجات الألبان وتوسيع نطاق المنتجات، وضع مؤسسو Valfoo، الأخوان دانيال وأوليفر كرايل، أنظارهما على تصنيع بروتين الحليب عالي القيمة من اللاكتوفيرين كمسحوق مجفف بالرذاذ. تعاون دانيال وأوليفر مع GEA ومع شركة تصنيع الألبان ذات الخبرة Cremo لتطوير وتعديل عملية تصنيع تجارية. كان الهدف هو بناء منشأة لتصنيع اللاكتوفيرين المجفف بالرذاذ في موقع Villars-sur-Glâne الخاص بـ Cremo.
مع الإنجاز الناجح لمشروع اللاكتوفيرين وإتمامه في عام 2021، أصبح الشركاء أول من أنشأ عملية صناعية في سويسرا لتوليد مسحوق اللاكتوفيرين باستخدام تقنية التجفيف بالرذاذ. تعمل المحطة الآن بكامل طاقتها في منشأة Cremo، وتنتج يوميًا حوالي 65 كجم من مسحوق اللاكتوفيرين الذي تسوقه Valfoo لمصنعي مساحيق تغذية الرضع والبالغين والمكملات الصحية على مستوى العالم.
أوليفر كرايل (على اليسار) أحد الإخوة المؤسسين لشركة Valfoo، هنا مع إدغار فاسيل، مدير المحطة في Cremo. الصور: STEMUTZ PHOTO
اجتمعت Valfoo وCremo وGEA في وضع مثالي للعمل معًا في مشروع اللاكتوفيرين المجفف بالرذاذ. باعتبارها ثاني أكبر شركة لتصنيع الحليب في سويسرا، وبطاقة عمل قوامها 800 موظف، تتمتع Cremo بالخبرة في جميع جوانب تصنيع منتجات الألبان، بما في ذلك تصنيع شرش اللبن ومساحيق بروتين الحليب المتقدمة. تتمتع الشركة أيضًا بعلاقة مستقلة مع GEA، تعود لما يقرب من الـ 50 عامًا، والتي حققوا خلالها عددًا من الإنجازات التكنولوجية الهامة. في عام 2005، كانت Cremo أول شركة تقوم بتركيب مجفف الترشيح المتكامل (IFD) من GEA. كانت Cremo أيضًا أول شركة في أوروبا تقدم أحدث تقنيات GEA Cyclone Extra Efficiency (CEE).
مشروع طموح...
اعترف الشركاء بأن تطوير عملية تصنيع قوية للاكتوفيرين المجفف بالرذاذ كانت إنجازًا مهمًا. وعلق دانيال قائلًا: "كان توليد عملية التجفيف بالرذاذ لإنتاج مسحوق اللاكتوفيرين مشروعًا طموحًا وخطوة جريئة". "بروتين شرش اللبن المصنوع من اللاكتوفيرين حساس للغاية للحرارة، وبالتالي كان يُصنَع مسحوق اللاكتوفيرين تقليديًا باستخدام تقنيات التجفيف بالتجميد، والتي تحتوي على حرارة أقل شدة من التجفيف بالرذاذ، ولكن بتكلفة أعلى."
على الرغم من التحديات، وضعت الشركات Valfoo وGEA وCremo لأنفسها مهمة ابتكار واختبار وضبط عملية التجفيف بالرذاذ التي ستكون أكثر فعالية من التجفيف بالتجميد، والتي يمكن أن تولد لاكتوفيرين عالي النقاء بخصائص فيزيائية كيميائية محددة بدقة.
في الواقع، واجه الشركاء تحديًا في تطوير خط عملية كامل - بدءًا من استخلاص اللاكتوفيرين من الحليب السائل وحتى التجفيف بالرذاذ - والذي من شأنه تجنب تعريض المنتج للحرارة الزائدة التي يمكن أن تفسد البروتين، ولكنه يقدم أيضًا مقدار مرتفع من الكفاءة، لتقليل خسارة المنتج إلى الحد الأدنى.
مسحوق اللاكتوفيرين المجفف بالرذاذ من موقع Cremo. الصور: STEMUTZ PHOTO
"مع وجود Cremo كشريك لنا في التصنيع، في عام 2019، تواصلنا مع GEA لتحدي تكوين معدات التجفيف بالرذاذ التي يمكنها تلبية جميع متطلباتنا لإنتاج اللاكتوفيرين بالنقاء المطلوب والوظائف والخصائص الأخرى،" - دانيال كرايل، أحد مؤسسي Valfoo
- دانيال كرايل، أحد مؤسسي Valfoo
حيث يحدث السحر…
قال دانيال: "بالتعاون مع Cremo، أنشأنا الخط الرطب لعزل اللاكتوفيرين السائل وتنقيته من الحليب، وسافرنا إلى موقع اختبار GEA في كوبنهاغن مع عدد قليل من زجاجات الحليب لتصنيع اللاكتوفيرين، وذلك بهدف إجراء الاختبارات الأولية". تابع أوليفر: "لقد عملنا مع فرق GEA في موقع اختبار كوبنهاغن لإنشاء محطة تجفيف بالرذاذ، بما في ذلك تكوين ميزات المعدات مثل فوهة مجفف الرذاذ، ومعلمات العملية التي شملت درجات حرارة المدخل والمخرج". "كان تحقيق هذا إنجازًا كبيرًا، نظرًا للكمية الصغيرة نسبيًا من اللاكتوفيرين النقي التي تعين علينا العمل بها."
كان حجم المجفف عاملًا حاسمًا في نجاح المشروع. باستخدام مجفف ذو حجم مثالي، كان الشركاء قادرين على تجنب تعريض اللاكتوفيرين للحرارة الزائدة. قلل حجم المجفف المختار أيضًا من كمية المسحوق الملامس للأسطح الساخنة، والتي يمكن أن تحدث عند استخدام معدات أصغر.
لذلك، رغم الافتراض السابق أن الحرارة المرتبطة بأي تقنية تجفيف بالرذاذ ستدمر بروتين اللاكتوفيرين، كما أشار دانيال، "في الواقع، لم تواجهنا هذه المشكلة مع مجفف الرذاذ من GEA. لم يكن هناك تمسخ يذكر للبروتين".
فحص عملية التجفيف بالرذاذ في Cremo. الصور: STEMUTZ PHOTO
حل GEA…
يتم تنفيذ عملية التجفيف بالرذاذ التي طورتها الشركات GEA وValfoo وCremo في مجفف الرذاذ GEA VSD® أحادي المرحلة بحجم 12.5، والذي يتميز بوقت تجفيف قصير، المكون باستخدام الدوامات الحلزونية التي تصنعها GEA CEE لتحقيق إنتاجية عالية. برغم أن مجفف اللاكتوفيرين بالرذاذ الجديد أصغر من مجففات الرذاذ الأخرى في Cremo، إلا أنه يوفر نفس الميزات التي تفي بمتطلبات محطة معالجة الأغذية الصناعية.
يقول دانيال: "مجفف الرذاذ الذي لدينا الآن هو في الواقع ذو حجم مثالي لمنتجنا وقد تم تحسينه فيما يتعلق بميزات مثل سقوط المسحوق من ارتفاع مما يجعله يخرج من المجفف، والضغط، وتصميم الفوهة، ومدخل ومخرج الحرارة". "يساعد الضبط الدقيق لهذه المعلمات على ضمان المعالجة القابلة للتكرار من أجل تحقيق التأثيرات الدقيقة المطلوبة للتجفيف بالرذاذ، وبالتالي خلق حجم جسيمات توزيع وخصائص محددة بدقة."
تشغيل بلا عيوب...
في عام 2020، بعد الانتهاء من إعداد العملية من البداية إلى النهاية، بدءًا من معالجة الحليب وحتى تعبئة مسحوق اللاكتوفيرين المجفف بالرذاذ في منشأة Cremo، أجرت Valfoo لاحقًا بعض الاختبارات الإضافية والضبط الدقيق للعملية بأكملها. بعد تركيب مجفف الرذاذ في Cremo، كان لابد من تحديد العمليات في الموقع من قِبل المتخصصين في Cremo وGEA. تعمل المحطة بدون أخطاء منذ ربيع عام 2022، حيث تنتج حاليًا 10,000 كجم من اللاكتوفيرين سنويًا، مع إمكانية زيادة الإنتاج إلى 25,000 كجم. وأشار أوليفر: "الأهم من ذلك، أن مصنع التجفيف بالرذاذ من GEA يمنحنا نطاقًا كبيرًا للنمو والتوسع".
قال إدغار فاسيل، في Cremo: "تطوير عملية إنتاج تتيح تصنيع اللاكتوفيرين الوظيفي عالي النقاء باستخدام تقنية التجفيف بالرذاذ يعتمد على الصناعة المدمجة والعملية والمنتجات والخبرة الهندسية لشركات Cremo وValfoo وGEA التي تعمل بشكل مشترك،"
أوليفر كرايل، الشريك المؤسس لشركة Valfoo (على اليسار)، ومدير المصنع إدغار فاسيل في منشأة التجفيف بالرذاذ Cremo. الصور: STEMUTZ PHOTO
"لدينا بالفعل البنية التحتية المادية والمعرفة العملية، وكنا واثقين أن GEA يمكنها تكوين حل التجفيف بالرذاذ الذي من شأنه أن يولد مسحوقًا عالي الجودة بالخصائص المرغوبة. الشكل النهائي للمحطة يلبي جميع توقعاتنا". - إدغار فاسيل، مدير المحطة في Cremo
- إدغار فاسيل، مدير المحطة في Cremo
النقاط الإضافية للاكتوفيرين المجفف بالرذاذ...
يتميز التجفيف بالرذاذ ببعض المزايا الرئيسية مقارنةً بالتجفيف من خلال التجميد لإنتاج مسحوق اللاكتوفيرين، بدون ذكر التكلفة. بالمقارنة مع عمليات التجفيف بالتجميد، يسمح التجفيف بالرذاذ بتحكم أكثر دقة وثباتًا في حجم جزيئات المسحوق. وهذا يعني أنه يمكن تحديد توزيع حجم الجسيمات بدقة، مما يتيح إنتاج منتج مسحوق سهل الإذابة في الماء. هذه الميزة مهمة لحليب الأطفال. بالإضافة إلى ذلك، مسحوق اللاكتوفيرين المجفف بالرذاذ هو أكثر شحوبًا من اللاكتوفيرين المجفف بالتجميد ذو اللون الأحمر، وبالتالي فإن أي منتج مسحوق يحتوي على البروتين سيكون أفضل من المنظور البصري.
وبشكل منفصل، مقارنةً باللاكتوفيرين المجفف بالتجميد، تظهر التركيبات المجففة بالرذاذ خصائص تسهل ضغط المسحوق في الأقراص، أو تعبئته في الكبسولات. تتطلب تعبئة اللاكتوفيرين المجفف بالرذاذ استخدامًا أقل للسليلوز أو ثاني أكسيد السيليكون أو السواغات الأخرى، لذلك يمكن أن يكون محتوى البروتين لكل قرص أعلى، مما يتيح منتجاً بجودة أعلى للتطبيقات التغذوية.
قال جوني بونكي، مدير معرفة تطبيقات منتجات الألبان، GEA: "لقد كان تحقيق هدف هذا المشروع المهم مع شريكنا طويل الأمد Cremo SA ومع Valfoo AG مثالًا مثاليًا للعمل الجماعي الرائع". "من تجارب الاختبار الأولى في منشأة اختبار GEA، عملت الشركات الثلاث بشكل وثيق معًا لتطوير إعداد المحطة وظروف التشغيل، أولًا على نطاق تجريبي، ثم تأكيد جميع نتائج الاختبار لمحطة الإنتاج التجاري. سنواصل في GEA تقديم الدعم المستمر لشركتا Valfoo وCremo، وزيادة إنتاج اللاكتوفيرين السويسري باستخدام تقنياتنا مثبتة الفعالية".
الشريك المؤسس لشركة Valfoo أوليفر كرايل (على اليسار) ومدير مصنع Cremo إدغار فاسيل. الصور: STEMUTZ PHOTO
