Milchverarbeitung Energieeffizient zum Milchkonzentrat – Forscher-Team macht’s möglich

Für die Herstellung von Milchpulver muss die Milch konzentriert und getrocknet werden – Verarbeitungsschritte, die viel Energie kosten. An der TU München untersuchen Wissenschaftler, wie sich Konzentrate energiegünstig herstellen lassen – mit ersten Erfolgen.

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Fast die Hälfte der in Deutschland erzeugten Milch wird zu Pulver verarbeitet, pro Jahr etwa 830 000 Tonnen. 25 % der in der Milchindustrie verbrauchten Energie fließt in die Produktion von Milch- und Molkenpulver. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TUM haben untersucht, wie sich bei den einzelnen Arbeitsschritten der Pulverherstellung Energie einsparen lässt.

Bei der Produktion von Pulver werden Milch und Molke auf etwa 10 % des Ausgangsvolumens vorkonzentriert. Neben der klassischen Methode des Erhitzens und Eindampfens nutzt die Industrie dafür auch Membrantrennverfahren, zum Beispiel Umkehrosmose und Nanofiltration. Das restliche Wasser im Konzentrat wird durch Trocknung entzogen. Trotz des dann nur noch geringen Wasseranteils fallen für diesen Schritt 50 % des gesamten Energieaufwandes an.

Trennen statt Eindampfen

Bereits bei der Vorkonzentrierung kann viel Energie gespart werden, wie Projektleiter Prof. Ulrich Kulozik vom TUM-Lehrstuhl für Lebensmittelverfahrenstechnik erklärt: „Der Energieverbrauch lässt sich um das zwei- bis vierfache senken, wenn man statt der klassischen Eindampfmethode Umkehrosmose oder Nanofiltration einsetzt.“

Die beiden Verfahren arbeiten mit speziellen Membranen. Diese halten nahezu alle Inhaltsstoffe in der Milch- und Molke zurück, sind aber durchlässig für Wasser. Der Nachteil der Trennverfahren: Je mehr Wasser entfernt wird, umso mehr reichern sich gelöste Stoffe, wie Salze oder Milchzucker, im Konzentrat an. Zudem „verkleben“ Proteine die Membran und bremsen den Durchfluss.

„Daher kann man mit der Umkehrosmose lediglich eine Trockenmasse von bis zu 35 % erreichen“, erläutert Kulozik. „Ein höherer Trockenanteil hätte den Vorteil, dass man in den nachfolgenden Eindampf- und Trocknungsschritten weniger Wasser entziehen muss. Damit ließe sich der Energiebedarf für die Vorkonzentrierung weiter senken.“ Für eine weitere Verdickung des Konzentrats müssten die Hersteller allerdings mit höherem Druck – und entsprechend mehr Energieaufwand – arbeiten.

Die Lösung der Forscher ist eine Kombination von Ultrafiltration, Umkehrosmose und Nanofiltration. Mehr auf der nächsten Seite ...

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