Energieeffizient zum Milchkonzentrat – Forscher-Team macht’s möglich

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Energiesparen mit verschiedenen Filtertechniken

Das Team um Kulozik hat dafür eine Lösung gefunden: eine Kombination der Membrantrennverfahren Ultrafiltration, Umkehrosmose und Nanofiltration. Mit Hilfe der Ultrafiltration werden die Proteine aus der Flüssigkeit entfernt, bevor die gelösten Stoffe mittels Umkehrosmose bzw. Nanofiltration konzentriert werden. Durch das Abtrennen der Proteine lassen sich Umkehrosmose und Nanofiltration um den Faktor 2 bis 5 beschleunigen. Im Vergleich zur alleinigen Umkehrosmose lässt mit dem Einsatz der Ultrafiltration 20 % Energie sparen. Proteine und gelöste Stoffe können anschließend wieder zugesetzt werden.

Den Wissenschaftlern gelang es außerdem, den Trockenmassegehalt auf das Doppelte zu steigern, indem sie die Ultra- und Nanofiltration in Reihe schalteten. „Wir konnten zeigen, dass die Herstellung von Milch- und Molkenpulver ein hohes Einsparpotenzial birgt, wenn man Membrantrennverfahren intelligent kombiniert“, so Kulozik. „Ziel ist es, die Milch möglichst hoch zu konzentrieren, bevor man sie eindampft und trocknet.“

Fokus auf Nachhaltigkeit

Während Pulver bis zu zwei Jahre haltbar ist, beträgt die Haltbarkeit von flüssigem Milchkonzentrat bisher höchstens zehn Tage. Auch daran arbeiten die Wissenschaftler: „Wir prüfen verschiedene Erhitzungsverfahren für Konzentrate. So wollen wir eine Haltbarkeitsdauer erzielen, die das Milchkonzentrat künftig zur attraktiven Alternative für Pulver werden lässt“, erklärt Kulozik.

Den Forschern gelang es, Konzentrate mit 30 % Trockenmasse bei unter 10 °C mehrere Wochen lagerfähig zu machen – ohne dass sie an Qualität eingebüßt hätten. „Konzentrate haben den Vorteil, dass sie nicht wieder in Wasser aufgelöst werden müssen, da sie ja noch flüssig sind“, erklärt Kulozik. „Ganz abgesehen von den Energie- und Kostenvorteilen, die sich aus dem Verzicht auf die Trocknung der Konzentrate ergeben.“

Zusammen mit dem Lehrstuhl Supply Chain Management von Prof. Martin Grunow untersucht Kuloziks Team die Vorteile von Konzentraten. Sie evaluieren Wertschöpfungspotenziale von Konzentraten gegenüber Pulvern und prüfen die Markt- und Logistikanforderungen der Industrie. Das besondere Interesse gilt dabei der Nachhaltigkeit und Klimaeffizienz der verschiedenen Technologien – diese sollen mit einer Ökobilanz-Software evaluiert werden. An diesem Teilprojekt beteiligen sich neben den TUM-Teams auch zwei Unternehmen der Milchwirtschaft.

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