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Nachhaltigkeit im Labor: Neue technische Entwicklungen erhöhen die «good vibrations» bei der Routineanalytik
Einleitung
Die NIR-Spektroskopie misst in Sekundenschnelle, zerstörungsfrei und ohne zusätzlichen Chemikalienverbrauch. Mehrere Parameter und einige physikalische Eigenschaften können gleichzeitig bestimmt werden. Die Methode ist einfach in der Routineanwendung und kann von angelerntem Personal im Schichtbetrieb genutzt werden.
Herausforderung
NIR ist eine seit Jahrzehnten etablierte Methode, hat aber den Ruf, für neue Anwendungen hohe Investitionen zu benötigen. NIR-Spektren müssen mit Primärmethoden korreliert werden, um mathematische Modelle zu erstellen, die Aussagen über molekulare Informationen ermöglichen.
Es ist einfacher geworden
Fertige Kalibriermodelle (Precalibrations) machen NIR-Systeme zu «Plug-and-Play»-Lösungen. Moderne Algorithmen ermöglichen den einfachen Modelltransfer zwischen alten und neuen Geräten. Auch die Erstellung neuer Modelle wurde durch die automatische Verknüpfung mit Primärmethoden stark vereinfacht.
NIR ist nicht nur für die Routineanwendung, sondern auch für die Modellentwicklung deutlich benutzerfreundlicher geworden.
Speiseöle etwa können mit NIR-Spektroskopie effizient auf Jodzahl, freie Fettsäuren (FFA), Brechungsindex und Fettsäurezusammensetzung untersucht werden. Herkömmliche Methoden wie Titration und Gaschromatographie sind aufwendig und kostenintensiv. Mit dem «OMNIS NIR Analyzer Liquid» lassen sich diese Parameter gleichzeitig und ohne Probenvorbereitung messen. Dafür wurden im Vorfeld über 1000 Proben verschiedener Öle im Transmissionsmodus (1000–2250 nm) bei 40 °C analysiert.
Mit NIRS lassen sich acht Ölqualitätsparameter gleichzeitig messen. Die Bestimmungsmodelle zeigen hohe Korrelationen (R² > 0,94) mit Standardmethoden wie Gaschromatographie. 25 % der Spektren wurden zur Validierung, 75 % zur Kalibrierung herangezogen.
Für die 8 genannten Qualitätsparameter ergeben sich sehr gute Modelle, die mit nur einer Messung gleichzeitig und in Sekundenschnelle bestimmt werden.
Die Analyse spart etwa zwei Stunden im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wie Brechzahlmessung, Titration und Gaschromatographie. Sie reduziert auch den Einsatz von Verbrauchsmaterialien wie Säulen und Chemikalien und die damit verbundenen Entsorgungskosten.
Korrelationsdiagramm der mit NIR gemessenen und der mittels Gaschromatographie ermittelten Referenzwerte.
Die NIR-Spektroskopie ist damit nicht nur umweltfreundlich, sondern auch kosteneffizient.
Metrohm Schweiz AG
Industriestrasse 13
4800 Zofingen
Telefon 062 745 28 28
Fax 062 745 28 00
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Seit 1969 planen, konstruieren und bauen wir für unsere Kunden Prozessanlagen, Tanks und Spezialmaschinen nach Mass. Ob Hersteller von Nahrungsmitteln, Getränken, Medikamenten, Chemikalien oder auch Forschungsanstalten und Ingenieurschulen: Wir stehen seit Jahrzehnten für die Erfolge unserer Kunden Pate. Gemeinsam mit unseren Schwesterfirmen MTS Prozesstechnik AG in Speicher/Appenzell und Sinox srl in Domodossola/Italien gehören wir zur CPD Holding AG.
Know-how, Innovationskraft und lösungsorientiertes Denken sind ebenso wichtig wie Nachhaltigkeit und Verantwortung. Dabei setzen wir vor allem auf Eigenleistung. So verfügen wir über eine Engineering- und Konstruktionsabteilung, wodurch wir unsere Kunden beraten und unterstützen können. Die gesamte Fertigungstiefe und die Schweizertreue inkl. der Zertifizierung nach ISO 3834 ermöglichen die Umsetzung der komplexesten Anlagenkomponenten oder Module, inklusive Tests in unserem Prüffeld. Die eigenen Montageteams sind in der Lage, die vorgefertigten Anlagenteile zu integrieren, sie können die Anlagen auch in Betrieb nehmen oder optimal warten.
Als eigenständiges Familienunternehmen in der zweiten Generation planen wir angstfrei und beraten uns auf allen Ebenen. Die nachfolgenden Zeilen sollen Ihnen einen Einblick in unser Schaffen geben.
Engineering – Von der Idee zur Turn-Key-Anlage
Dank jahrelanger Erfahrung in der Prozesstechnik sind wir in der Lage, Prozesse mit dem Kunden zu entwickeln oder bestehende Prozesse zu untersuchen, zu optimieren und weiterzuentwickeln. Die Art der Zusammenarbeit und die Schwerpunkte werden jeweils mit dem Kunden individuell definiert. Dies kann das Ausarbeiten der Idee sein, die Beschreibung einer ganzen Produktion oder die Vor-Ort-Planung einer neuen Prozessintegration. Bei grösseren Unternehmungen unterstützen wir gerne auch bei der Koordination der Gesamtplanung, zum Beispiel mit der Verarbeitung von 3D-Daten inklusive Kollisionsprüfung. In einem Neubauprojekt können die Leistungen vom Bau, Innenausbau und Prozessanlagen autonom oder abgestimmt werden und Prozesswege bereits virtuell geprüft werden, noch bevor der erste Spatenstich getan wurde.
Wenn Sie Fragen haben, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren.
Modulbau – Punktgenaues Wachstum durch extern erstellte Module
Der Einsatz von Modulen (Skids) ist ideal, um bestehende Anlagen zu ergänzen oder eine neue Anlage in einzelnen Bauabschnitten zu erstellen. Ein wesentlicher Vorteil des Modulbaus ist, dass das komplette Element bei uns in der Fertigung verdrahtet und nach Bedarf verkabelt werden kann, sodass sich die Montage in Ihrem Unternehmen auf die reine Installation beschränkt.
Dies erhöht die Flexibilität der kompletten Produktionslinien, minimiert mögliche Störungen des Produktionsablaufs und reduziert signifikant die Montagekosten.
Wir bieten Skids für folgende Prozesse:
– Hygiene
– Filtration
– Ventilation
– CIP
– Sterilisation
Tanks für alles!
Zusätzlich zu den Tanks, die wir für unsere Prozessanlagen benötigen, fertigen wir auch Tanklösungen, die entweder direkt von unseren erfahrenen Montageteams oder von unseren Kunden selbst angebaut werden. Seit 1991 geniesst unser eigenes Tankwerk in Norditalien, welches exklusiv für uns fertigt, einen ausgezeichneten Ruf für den Bau von Druckbehältern.
Ein moderner Maschinenpark und der hohe Automatisierungsgrad ermöglichen es uns, Behälter ganz nach den spezifischen Erfordernissen unserer Kunden zu bauen.
– Steriltanks/Drucktanks
– Mischtanks
– Fermentationstanks
– CIP-Tanks
– Gefahrguttanks
– Kühlbehälter
– Spezialbehälter
– Pharmatanks
ruvastar® – Ein Star, der alle rührt
Die Anlagenbau AG ist exklusiv in der Lage, Rührsysteme anzubieten. Das beinhaltet nicht nur Rührwerke, sondern auch den dazu passenden Behälter. So sind Sie sicher, für Ihre Rühraufgaben den richtigen Partner gewählt zu haben.
Nebst konventionellen Propeller-, Anker- und Gatterrührwerken bietet die Anlagenbau AG die einzigartigen Hohlkörperrührwerke «ruvastar®» an. Diese Rührwerke ermöglichen schonendes Mischen und Homogenisieren, ohne das Produkt zu zerstören oder ihm Luft beizumischen. Daher feiert diese Art von Rührwerk gerade in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie grosse Erfolge.
– ruvastar®
– Spezialrührsysteme nach Kundenwunsch
– Ankerrührwerke
– Schrägblattrührwerke
– Propellerrührwerke
– Magnetrührwerke
Montagearbeiten: überall für Sie vor Ort
Hauptsächlich montieren unsere Montageteams Anlagen aus unserer eigenen Fertigung. Sie können aber auch für Rohrleitungsmontagen, Umzüge von Anlagen etc. eingesetzt werden:
– Rohrleitungssysteme
– Montageplanung
– Regiemontagen
Service: Unterhalt für die gesamte Produktion
Unsere Kundschaft schätzt unsere Serviceteams, die sowohl Unterhaltsarbeiten an von uns gelieferten Anlagen ausführen als auch für Instandhaltungsarbeiten an anderen Prozessanlagen eingesetzt werden können:
– Reparaturen
– Inbetriebnahme
– Koordination, Integration
Wir haben, was Sie brauchen
Wir führen ein breites Sortiment an Armaturen, Ventilen und Fittingen sowohl in AISI 304L als auch in AISI 316L:
– Tankausrüstung
– Ersatzteile
– Fittinge, Armaturen, Pumpen
– Halbfabrikate
– Lagerung
Anlagenbau AG
Industrie Neuhof 30
3422 Kirchberg
Telefon 034 447 70 00
Fax 034 447 70 07
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Suisselab AG führt national und flächendeckend die Milchleistungsprüfung im Auftrag der Zuchtorganisationen, die Milchprüfung im Auftrag der Milchbranche, sowie Tierseuchendiagnostik im Auftrag von Bund und Kantonen durch. Zudem profitieren Milchproduzenten und Milchverarbeiter von diversen Zusatzanalysen wie der Milch-Trächtigkeitstest (FERTALYS), die Mastitis-Identifikation (MID), Gehalts- und Qualitätsparameter, die Untersuchung auf Buttersäuresporen, sowie neu die Bestimmung von Kappa-Kasein Typ B (FROMALYS).
Gehalts- und Qualitätsuntersuchung von Rohmilch
Mittels Infrarotspektroskopie können die Gehalte an Fett, Protein, Laktose, Kasein, Harnstoff, freien Fettsäuren, Aceton sowie der Gefrierpunkt bestimmt werden. Die Qualitätsparameter «somatische Zellzahl» und «Gesamtkeimzahl» werden mittels fluoreszenzoptischer Methoden gemessen. Für den Nachweis von Antibiotika-Rückständen in Tankmilch wird ein mikrobiologischer Inhibitionstest (Brillantschwarz-Reduktionstest, BRT) eingesetzt. Gehalts- und Qualitätsuntersuchungen werden mehrheitlich im Rahmen der öffentlich-rechtlichen Milchprüfung für die Milchbranche und des Untersuchungsprogramms für die Zuchtorganisationen (Milchleistungsprüfung) durchgeführt; sie können aber auch von einzelnen Milchproduzenten und Milchverarbeitern in Auftrag gegeben werden.
Buttersäuresporen
Bei Suisselab AG kann die Belastung mit käseschädlichen Sporen einfach, präzis und kostengünstig mittels der neuen MPN-Methode der Firma SY-LAB überwacht werden. Das neue Verfahren vereint den breiten Messbereich einer MPN-Methode mit einer hohen Selektivität für Clostridien (vergleichbar mit der Filtrationsmethode). Die Untersuchung kann anhand der Proben der Milchprüfung oder jederzeit mittels Direkteinsendung von Milchproben an Suisselab AG durchgeführt werden.
FROMALYS
Die Zusammensetzung des Kappa-Kaseins ist ein Qualitätsmerkmal von Käsereimilch. Kappa-Kasein B-Milch hat im Vergleich zu Kappa-Kasein A- oder E-Milch bessere Gerinnungseigenschaften und führt zu einer höheren Käseausbeute. Dies führt zu einem bedeutenden Mehrwert der Milch für die Käseherstellung. Bei Suisselab AG kann der Gehalt an Kappa-Kasein Typ B anhand der Proben der Milchprüfung oder jederzeit mittels Direkteinsendung von Milchproben bestimmt werden.
Mastitisdiagnostik
Im Rahmen der Mastitis-Identifikation (MID) bietet Suisselab AG zusätzlich zum bewährten C16 PCR-Test neu auch eine bakteriologische Untersuchung – auf Wunsch mit Antibiogramm – an. Der C16 PCR-Test umfasst den Nachweis der wichtigsten Mastitis-Erreger sowie des Penicillin-Resistenzgens der Staphylokokken mittels der Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Der C16-Test zeichnet sich durch ein rasches Vorliegen der Resultate und eine hohe Empfindlichkeit für den Problemkeim Staphylococcus aureus aus. Die bakteriologische Untersuchung erlaubt einen kostengünstigen Nachweis aller kultivierbaren Mastitis-Erreger und die Durchführung eines Antibiogramms mit den gängigen in der Nutztiermedizin eingesetzten Antibiotika. Die MID-Dienstleistungen von Suisselab AG unterstützen Tierärztinnen und Tierärzte bei der Wahl von wirksamen Antibiotika und leisten somit einen wichtigen Beitrag zur Reduktion von Antibiotika-Resistenzen.
Tierseuchendiagnostik
Seit dem Jahr 2012 werden die milchliefernden Betriebe der Schweiz im Auftrag des Bundeamtes für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen (BLV) mittels Untersuchung von Tankmilchproben auf die auszurottenden Tierseuchen Bovine Virus-Diarrhoe (BVD), Infektiöse Bovine Rhinotracheitis (IBR) und Enzootische Leukose der Rinder (EBL) überwacht. Die Überwachung basiert auf dem Nachweis von Antikörpern mittels des ELISA-Verfahrens in den Tankmilchproben der Milchprüfung. Die Analysen auf Tierseuchenerreger können auch von Tierärzten, Tierhaltern und Vollzugsstellen angefordert werden.
Milch-Trächtigkeitstest FERTALYS
Der Milch-Trächtigkeitstest FERTALYS erlaubt eine schonende und zuverlässige Bestimmung der Trächtigkeit von Kühen, Schafen, Ziegen und Wasserbüffeln. Die Untersuchung der Milchproben erfolgt mittels des ELISA-Verfahrens und kann eine Trächtigkeit mit hoher Zuverlässigkeit bereits ab dem 28. Tag nach der Besamung nachweisen (bei Schafen ab dem 60. Tag der Trächtigkeit). Die Untersuchung kann über die Milchleistungsprüfung der Zuchtorganisationen, den Besamungsdienst von Swissgenetics sowie bei Suisselab AG direkt angefordert werden.
Logistik
Das Logistikteam von Suisselab AG ist unter anderem verantwortlich für das Sammeln der Milchproben in der ganzen Schweiz, die Kontrolle der automatischen Probenentnahmesysteme, die Garantie der Qualitätsmerkmale der Milchproben und deren Kontrolle bei Ankunft im Labor.
Suisselab AG
Schützenstrasse 10
3052 Zollikofen
Telefon 031 919 33 66
Fax 031 919 33 99
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In einer Pilotanlage werden Produktionsprozesse im kleinen Massstab erprobt, verfahrenstechnische Fragen geklärt und Risiken vor grossen Investitionen minimiert, um die Basis für eine spätere Grossanlage zu schaffen. SPE Tech AG ist auf die Entwicklung und den Bau von Pilotanlagen für die Lebensmittelindustrie spezialisiert. Das nachfolgende Beispiel veranschaulicht eine exemplarische Leistung des Unternehmens.
Die innovative Pilotanlage der SPE Tech AG ebnet den Weg zur Gewinnung von Proteinen und Ballaststoffen aus Bierhefe.
Pilotanlage in Betrieb bei Yeastup AG in Lyss; im Hintergrund die demnächst einsatzbereite Grossanlage
Durch den Fokus auf nachhaltige Ernährung erhält die vegane Proteingewinnung zunehmend an Bedeutung. Diese Proteine bieten ökologische und ernährungsphysiologische Vorteile als attraktive Alternative zu tierischen Proteinen. In diesem Zusammenhang nutzt Yeastup AG überschüssige Bierhefe aus der Brauindustrie, um hochwertige Proteine und Ballaststoffe für die Sporternährung zu entwickeln.
SPE Tech AG unterstützt Yeastup AG seit Projektbeginn bei der Forschung und Entwicklung mit ihrem langjährigen Know-how aus der Lebensmittelindustrie. Die Filtrations-Pilotanlage von SPE Tech AG vereint Mikrofiltration und Ultrafiltration in einem System. Sie ist mit modernsten Messinstrumenten ausgestattet und lässt sich mit wenigen Handgriffen flexibel anpassen.
Im Interview spricht Anna Möller, Head of R&D and Engineering der Yeastup AG, über die entscheidende Rolle der Pilotanlage und die Zusammenarbeit mit SPE Tech AG. Anna Möller ist von Anfang an die Schlüsselfigur bei der Entwicklung des Verfahrens und bei der Durchführung der Versuche mit der Pilotanlage.
Was ist das Besondere an Ihrem neuen Verfahren?
Die Gewinnung von nährstoffreichem Hefeextrakt aus alter Bierhefe ist schon lange bekannt. Neu für uns ist jedoch, dass wir durch ein Downstream-Verfahren aus einem einzigen Rohstoff drei verschiedene Inhaltsstoffe gewinnen können. Dabei bleiben die Proteine funktional und vor allem löslich, was sie flexibel für den Einsatz in Lebensmitteln macht.
Was sind die technischen Herausforderungen des gesamten Prozesses?
Die technischen Herausforderungen sind äusserst vielfältig. Ein Beispiel dafür ist, dass Bierhefe kein standardisiertes Rohmaterial ist. Dadurch beginnt unsere erste Herausforderung bereits mit der Variabilität des Rohstoffs. Dennoch streben wir an, gleichbleibende Produkte hinsichtlich Proteinen und Ballaststoffen zu erzeugen, was bedeutet, dass wir in unserem Prozess eine gewisse Flexibilität benötigen. Um konstant hochwertige Endprodukte zu gewährleisten, extrahieren wir drei Inhaltsstoffe aus einem Rohstoff in einem einzigen Prozess. Dabei ist entscheidend, den Einfluss jeder einzelnen Massnahme auf den gesamten Prozess zu berücksichtigen.
Inwieweit hat die enge Zusammenarbeit mit SPE Tech AG zu den gewünschten Ergebnissen geführt?
SPE Tech AG hat uns umfassend bei der Umsetzung unseres Projekts unterstützt. Die Zusammenarbeit begann mit dem Aufbau unserer Pilotanlage in einer ehemaligen Käserei. Das liegt jetzt zwei Jahre zurück. In dieser Zeit haben wir dort mit der Unterstützung von SPE Tech AG unsere Pilotanlage betrieben. Dadurch konnten wir entscheidende Meilensteine erreichen und unseren Prozess im Pilotanlagenmassstab erfolgreich weiterentwickeln.
Welche Erfahrungen haben Sie mit der Pilotanlage gemacht?
Unsere Erfahrungen mit der neuen, modern ausgestatteten Pilotanlage sind durchwegs positiv. Sie ermöglicht eine umfassende Analyse der Filtrationsparameter, was uns hilft, die erforderliche Ausstattung für die spätere Skalierung festzulegen. So können wir genau bestimmen, welche Sensoren nötig sind, um entscheidende Parameter zur Bewertung der Filtrationsleistung zu erfassen. Diese Erkenntnisse fliessen direkt in unsere Skalierungsstrategie ein.
Würden Sie die Pilotanlage der SPE Tech AG weiterempfehlen?
Auf jeden Fall. Wie bereits erwähnt, bietet die Pilotanlage eine hervorragende Ausstattung an Messelementen, die wertvolle Erkenntnisse für die Prozessentwicklung ermöglichen. Besonders empfehle ich die Zusammenarbeit mit SPE Tech AG, da sie für uns eine durchwegs positive Erfahrung war. Wir schätzen die offene und lösungsorientierte Arbeitsweise von SPE Tech AG und ihren Mitarbeitern. Dank ihrer langjährigen Erfahrung ist SPE Tech AG in der Lage, Startups umfassend zu unterstützen. Die daraus entstehenden Synergien sind entscheidend für den Erfolg.
SPE Tech AG
Murtenstrasse 116
3202 Frauenkappelen
Telefon +41 31 740 50 10
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