Fachartikel Fleischwirtschaft: Räuchern mit Ionisation folgt anderen Regeln

von | Nov 25, 2022

In eine Räucheranlage lässt sich neuerdings ein elektrostatischer Filter direkt nachrüsten. Der Rauch wird während des Einströmens elektrisch aufgeladen. Durch die elektromagnetischen Kräfte setzt er sich schneller am Produkt ab. Dies bringt nachhaltige und wirtschaftliche Vorteile wie weniger Energieverbrauch, kürzere Rauchzeiten und signifikant weniger Feinstaub emissionen. Das neue System Ionsmoke ist weltweit bereits über 35 Mal im Einsatz.

Dieser Artikel wurde im Original im Magazin Fleischwirtschaft in der Ausgabe vom September 2022 publiziert.

Auch die Veredelung eines Fleischprodukts durch Räuchern ist ein Thema in der Umweltdiskussion. Einerseits durch den Energieverbrauch, andererseits durch die Umweltbelastung durch ausgestoßenen Rauch. Traditioneller Rauch entsteht durch eine unvollständige Verbrennung – nach dem Räucherprozess muss er aufwändig gefiltert werden. Neue gesetzliche Auflagen im Zuge des Umweltschutzes machen
es notwendig, dass neue Ideen auf dem Markt Einzug halten. Eine dieser Ideen kommt aus einer kleinen Metzgerei in einem Dorf in der Schweiz. Der Metzger installierte dort einen elektrostatischen Filter auf dem Dach seiner Metzgerei, um die Feinstaubbelastung seiner offenen Rauchanlage zu reduzieren. Als er das Prinzip des elektrostatischen Filters verstand, kam ihm die Idee, diesen Filter direkt in die Kammer zu bauen.
Schon im Verlauf der letzten Jahrzehnte gab es Tests mit elektrostatischem Räuchern. Aber erst jetzt reichte es zu einem ausgefeilten Patent mit Marktreife. Heute können die Module über Hochleistungschips im Millisekunden-Takt auf die verschiedenen externen Einflüsse in einer Anlage reagieren. Isolatoren und Kabel sind robuster gebaut und halten den extremen Verhältnissen in einer Kammer stand. Und das Verfahren ist ausgereift. Die Verfahrenstechnik und die Behandlungsabläufe beim Räuchern mit Ionisation folgen anderen Regeln als diejenige bei den offenen oder geschlossenen, klassischen Rauchanlagen. Hochspannung muss dynamisch pro Produkt eingefahren werden, und die Behandlung läuft dann komplett automatisch ab. HACCP-Vorgaben werden weiterhin eingehalten.

Wirtschaftliche Vorteile mit Ionsmoke

Der Hauptvorteil ist die schnellere Rauchzeit. Die meisten weiteren Vorteile werden direkt davon abgeleitet. Traditionell wird die Rauchkammer mit Rauch gefüllt. Dann folgt die Einwirkungszeit. Der Rauch setzt sich durch die lange Stehzeit in der Kammer am Produkt ab. Beim Räuchern mit Ionisierung wird der Rauch in der Kammer aktiv aufgebraucht. Deshalb lässt sich die Ionisierung anstatt des bisherigen passiven Räucherns als aktives Räuchern bezeichnen. Empirisch hat sich ergeben, dass die Ionisierung die Rauchzeit in den meisten Fällen halbiert. Da die Rauchzeit tendenziell mit der Trocknungszeit zusammenhängt, ist es möglich, dass diese ebenfalls kürzer wird – beispielsweise, wenn Rauchschritt und Trocknungsschritt in einem Intervall laufen. Dabei lassen sich potenziell ganze Rauch- und Trocknungszyklen wegkürzen. Der Effekt auf die Gesamtzeit kann also größer sein als der reine Effekt der Ionisierung auf die Rauchzeit. Die Empfehlung generell ist, dass die Ionisierung bei einer traditionellen Gesamtrauchzeit ab 30 Minuten effizient wird. Dass beim Warm- und Heißräuchern Gewicht verloren geht, ist durchaus erwünscht. Doch es gibt einen erforderlichen Gewichtsverlust und einen überflüssigen Gewichtsverlust. So kann beispielsweise ein Produkt seinen gewünschten Gewichtsverlust schon erreicht haben, bevor die Farbe stimmt. Mit jeder weiteren Rauchminute wird das Gewicht dann unnötig weiter verringert – das Produkt löst sich buchstäblich in Rauch auf. Mit den schnelleren Räucherzeiten beim Ionisieren kann dieser Gewichtsverlust verhindert oder mindestens besser gesteuert werden. Ein schnellerer Prozess spart außerdem Strom für Raucherzeuger und Heizstäbe. Aus kürzeren Rauchzeiten resultiert eine höhere Lebensdauer. Besteht eine Nachverbrennung, kann Erdgas eingespart werden.

Die Rauchdichte-Überwachung hilft der Qualitätssicherung, über das ganze Jahr hinweg eine gleichmäßige Farbe zu gewährleisten. Die Technik ist sofort informiert, wenn es Probleme mit der Rauchdichte gibt. Die  Kapitalrendite muss individuell ausgerechnet werden. Für die beiden Haupteinsparungskriterien, Zeit und Gewicht, gibt es einen Einsparungsrechner. Die Grafik zeigt den Prozess einer typischen Räucheranlage mit Ionisation in fünf Schritten:

  1. Durch Hochspannung werden die im Rauch enthaltenen Partikel beim Durchströmen der Rauchkammer an der Elektrode elektrostatisch aufgeladen.
  2. Aufgrund dieser Ladung werden die Partikel rasch und gleichmäßig vom Produkt in der Rauchkammer angezogen.
  3. Im Umluftbetrieb werden so in kürzester Zeit praktisch alle Rauchpartikel vom Produkt und der Anlage absorbiert.
  4. Außen an der Rauchkammer ist die Steuerung mit einer Hochspannungsquelle montiert. Die dort erzeugte Hochspannung wird auf die Elektrode im Innern der Rauchkammer geleitet.
  5. Die beiden seitlich montierten Isolatoren verhindern Kurzschlüsse und sind darauf ausgelegt, dass auch bei wechselnden Temperaturen, Feuchtigkeit und Verschmutzung eine stabile Hochspannung anliegen kann.

Rauchdichte analysieren

Mit dem Ionisierungsverfahren lässt sich die Rauchdichte messen. Dabei spielen mehrere Faktoren eine Rolle: Kammergröße, Temperatur und Feuchtigkeit. Die beiden verfügbaren Messgrößen sind Spannung und Strom. Ihr Verhältnis zeigt, wie viel Rauch in der Kammer ist. Wenn viel Rauch in der Kammer ist, müssen die Elektronen weniger weit wandern. Das heißt, es braucht weniger Strom, um die gewünschte Spannung zu erreichen. Ist die Kammer ohne auch, wandern die Elektronen weiter. Es braucht mehr Strom für die gleiche Spannung. Die Kurve von Strom und Spannung wird aufgezeichnet. Bei einer  Glimmrauchinstallation mit Vorschubmotor lässt sich das gut erkennen: Nach der Pausenzeit, wenn neues Glimmmaterial auf die Glühstelle kommt, lässt sich an der Stromkurve ablesen, wann frischer Rauch in die Kammer eintritt. Die Kurven werden automatisch auf typische Indikatoren und mit bestehenden Kurven verglichen. Die Anlage erkennt eine tiefere Rauchdichte. Eine signifikante Abweichung kann auf ein Fehlverhalten des Raucherzeugers hindeuten. Diese Meldung kann schon während des Rauchschritts kommuniziert werden.

Raucherzeuger und Produkte

Inzwischen laufen nachgerüstete Anlagen mit täglicher Produktion mit Glimmrauch, Schwelraucherzeuger oder Friktionsrauch. Beispielsweise werden Rohwürste, Speck oder Sockeye Lachs mit Ionisierung in Kaltrauch-Anlagen behandelt. Gourmet-Schinken und Schweinerippchen (Rippli) werden mit Warmrauch behandelt und Forellen, Wiener und Schinkenwurst (Ham Sausage) mit Heißrauch. Bei der Wurst werden unterschiedlichste Kaliber mit verschiedenen Därmen verarbeitet. Es gibt auch erste Fischfabriken, die nur noch mit Ionisierung arbeiten. Käse wird ebenfalls damit geräuchert. Erste Tests mit Flüssigrauch waren vielversprechend. Die wirtschaftlichen Vorteile sind aber tendenziell geringer – weil durch die hohen Investitionskosten von zugleich Flüssigrauch und Ionisierung die Kapitalrentabilität erst später eintritt. Seit jüngstem werden regelmäßig Produkte mit Dampfraucherzeugern gefahren. Auch das funktioniert mit den neusten Hochspannungsmodulen und gibt eine signifikante Einsparung.

Sicherheit im Betrieb

Bei einer Ionisierung ist die Spannung (Volt) sehr hoch, der Strom (Ampere) hingegen sehr niedrig. Das ist vergleichbar mit einem Elektrozaun: Dieser erzeugt bis zu 15 000 Volt, doch der Stromfluss ist so niedrig, dass er harmlos ist. Freigesetzter Rauch ist mit oder ohne Ionisierung giftig für den Menschen. Anlagen in Räuchereien haben deshalb bereits bestehende Sicherheitsstandards. Die Tür lässt sich von innen öffnen und Notausschalter sind überall angebracht. Mit Ionisation muss zusätzlich bei jeder Anlage für die Sicherheit ein codierter Türschalter installiert werden. Öffnet jemand die Tür im Betrieb, unterbricht die Ionisierung. Zudem braucht jede Anlage eine Erdungsmessung. Reine Näherungsschalter sind nicht erlaubt, da sie zu leicht übergangen werden können. Eine richtige Erdung verhindert, dass die Kammer durch die Hochspannung ein verändertes Potential bekommt. Mit der korrekten Erdung lassen sich Kammer und Kammertür in jedem Fall problemlos anfassen – auch während des laufenden Betriebs. Beim Ionisierungsvorgang entsteht Ozon. Das Ozon ist nur feststellbar, wenn die Ionisierung ohne Rauchzufuhr betrieben wird. Ozon ist in hoher Konzentration für Menschen schädlich. Die Kammer muss nach der Ionisation gut entlüftet werden. Das Ozon hat aber auch einen positiven Nebeneffekt: Durch die desinfizierende Wirkung des Ozons können auch Viren, Bakterien und Schimmelpilze beseitigt werden. Diese Ideen wurden bisher nicht verfolgt. Sie könnten aber interessant sein, da in vielen Klimaräumen die Luft bisher bereits mit UV-Licht behandelt wird.

Umwelteffekt

Der erzeugte Rauch wird nach der Umluftbehandlung des Produkts über den Kamin an die Außenluft abgegeben. Dabei findet eine Feinstaubbelastung der Umwelt statt. In vielen Ländern und Regionen ist das in der Zwischenzeit durch den Gesetzgeber verboten. Um dem Umweltschutz gerecht zu werden, bietet der Markt verschiedene Lösungen an. Oft wird eine thermische Nachverbrennung eingesetzt: Bei einem thermischen Nachverbrenner wird – entweder in einer Kammer oder mit offener Flamme im Kaminrohr – der Rauch bei 800 °C ausgebrannt. Der Energieträger dafür ist typischerweise Erdgas. Und Erdgas ist teuer und trotz der ausbleibenden Belastung durch den Feinstaub bleibt eine CO2- Belastung. Meistens werden zur Messung der Belastung die Gesamtkohlenstoffemissionen gemessen. Ein elektrostatischer Feinstaubfilter, also die Ionisierung, kann den Gesamtkohlenstoff nicht verringern, unabhängig davon, ob er in der Kammer oder im Kamin eingebaut ist. Der Gesamtkohlenstoff taucht in Gasform auf, und Ionisierung filtert nur Partikel aus der Luft heraus. Zumindest in Ländern oder Gebieten jedoch, in denen Partikel statt Gesamtkohlenstoff gemessen werden, kann die Nachverbrennung ausgeschaltet werden, wenn die Anlage mit Ionisation betrieben wird. Der Feinstaub in einem geschlossenen System kann durch Ionisierung um bis zu 98% verringert werden. Was die Ionisierung allerdings auch in Bezug auf Gebiete und Länder, für die der Gesamtkohlenstoff ausschlaggebend ist, einbringen kann: Durch kürzere Rauchzeiten wird weniger Rauch produziert. Das resultiert in weniger Betriebsstunden von beispielsweise einem gasbetriebenen Nachverbrenner und natürlich vom Raucherzeuger selbst.

Lebensmittelsicherheit

Lebensmittelbetriebe schicken ihre Produkte regelmäßig ins Labor, um sie auf Lebensmittelsicherheit zu prüfen. So auch die Kunden, bei denen Ionsmoke eingesetzt wird. Bei geräucherten Produkten sind polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) ebenfalls relevant. Die Lebensmittelsicherheit war bei Ionisierung bisher immer gegeben. Wenn die gleiche Produktfarbe erreicht wurde, waren auch die gemessenen Werte ähnlich. Stoffe wie Benzo[a]pyren waren in Labortests nach knapp zwei Stunden Rauch nicht nachweisbar. In direkten Blindtests war nicht erkennbar, ob das Produkt traditionell oder mit Ionisierung geräuchert wurde.