In der Lebensmittel- und Getränkeproduktion ist eine präzise Trennung der Inhaltsstoffe sehr wichtig, beispielsweise bei der Herstellung von Bier, Apfelsaft und vielen Milchprodukten. Membranfiltration ist ein gutes Beispiel für eine einfache und effiziente Technologie mit exzellenten Zukunftsaussichten, die zur Verbesserung der Lebensmittelqualität genutzt wird.

Was ist Membranfiltration?

Membranfiltration ist ein Verfahren, das physikalische Barrieren wie poröse Membranen oder Filter nutzt, um Partikel von einer Flüssigkeit zu trennen. Die Partikel werden auf der Basis ihrer Größe und Form, unter Verwendung von Druck und speziellen Membranen mit unterschiedlichen Porengrößen, getrennt. Obwohl es unterschiedliche Filtrationsmethoden gibt (Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration und Mikrofiltration, hier nach steigender Porengröße geordnet) haben alle das Ziel, Substanzen in einer Flüssigkeit zu trennen oder aufzukonzentrieren.

Hauptverwendung bei Lebensmitteln

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist die Membranfiltration die derzeit wichtigste Technologie zur Klärung von Trübstoffen, Aufkonzentration, Fraktion (Trennung von Komponenten), Entsalzung und Reinigung von Getränken. Sie wird auch genutzt, um die Lebensmittelsicherheit von Produkten zu verbessern, bei denen eine Hitzebehandlung vermieden werden muss. Einige Beispiele für Endprodukte, bei denen diese Technologie angewendet wird, sind Frucht- und Gemüsesäfte (Apfel oder Karotten), Käse (Ricotta), Eiskrem, Butter oder einige fermentierte Milchsorten, entrahmte Milch oder Milchprodukte mit niedrigem Laktosegehalt, mikrogefilterte Milch, nichtalkoholisches Bier, Weine und Most, etc.

Käse

Ultrafiltration von Milch stellt die erste wirkliche Innovation in der Geschichte der Käseproduktion dar, die substanzielle Vorteile sowohl für den Produzenten als auch den Konsumenten anbietet. Während der Käseherstellung bleiben einige der natürlichen Bestandteile der Milch, wie Kohlenhydrate, lösliche Vitamine und Mineralstoffe in der Molke. Diese Verluste haben einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Verarbeitungsprozesses. Ultrafiltration ist ein effektiver Weg, diese Nebenprodukte der Käseproduktion wiederzugewinnen, um sie für weitere Verarbeitungsprozesse nutzen zu können. Gleichzeitig besitzen die fertigen Käseprodukte einen höheren Nährwert zu einem besseren Preis. Eine andere Anwendung bei der Käseherstellung ist der Einsatz von Mikrofiltern, um unerwünschte Mikroorganismen aus der Milch zu entfernen, die bei der Produktion von Rohkäseprodukten verwendet werden.

Mikrogefilterte Milch

Klassische Verfahren zur Verbesserung der Haltbarkeit und Sicherheit von Milch, wie Pasteurisation und Sterilisation, basieren hauptsächlich auf der Behandlung mit Hitze. Diese Verfahren verändern allerdings einige Eigenschaften der Milch, zum Beispiel ihren Geschmack. Mikrofiltration stellt zunehmend eine Alternative zur Hitzebehandlung dar. Durch Mikrofiltration können Bakterien reduziert und die mikrobiologische Sicherheit von Milchprodukten verbessert werden, während der Geschmack erhalten bleibt. Frische mikrogefilterte Milch hat eine längere Haltbarkeit als traditionell pasteurisierte frische Milch. Zudem gibt es neue Entwicklungen in der Membrantechnologie die zu einer äquivalenten hygienischen Sicherheit im Vergleich zur „Wärmebehandlung“ von entrahmter Milch bei 50o C führen. Dies wird den Vertrieb von gefilterter Milch ermöglichen, die bei Raumtemperatur über 6 Monate gelagert werden kann und den Geschmack frischer pasteurisierter Milch aufweist.

Vielfältiger Nutzen

Der Einsatz von Membranfiltration hat sowohl für den Produzenten als auch für den Konsumenten eine Reihe von Vorteilen. Zum einen bietet die Filtrationstechnologie einen effizienten Weg für beste Qualität und Sicherheit ohne die grundlegende sensorische Qualität des Produktes zu zerstören. Ungewollte Inhaltstoffe wie Mikroorganismen, Bodensatz oder Ablagerungen, die einen negativen Einfluss auf die Produktqualität haben können, werden entfernt. Dadurch wird das Endprodukt in seiner Textur verbessert sowie seine Haltbarkeit erhöht. Zum anderen können Produktionsschritte reduziert, die Erträge erhöht und die Kontrolle über die Produktionsprozesse verbessert werden. Daneben besitzt der Prozess der Membranfiltration einen hohen Grad an Selektivität und zeichnet sich durch niedrige Energiekosten aus.

Die Erforschung von Filtrationstechniken und deren Einsatzgebiete sind noch längst nicht abgeschlossen. Die Entwicklung neuer Anwendungen auf Basis dieser Technologie geht kontinuierlich weiter. Neue Methoden, insbesondere die Entwicklung verbesserter und langlebigerer Membranen eröffnen neue Perspektiven.

Literatur

• Thomet, A. und Gallmann, P. (2003): Neue Milchprodukte dank Membrantrenntechnik (Hrsg): FAM in: FAM – Info, April 2003, Nr. 453
• Eichhammer, W. (1995): Energy efficiency in industry: cross-cutting technologies, in: K. Blok, W.C. Turkenburg, W. Eichhammer, U Farinelli and T.B. Johansson, Overview of Energy RD&D Options for a Sustainable Future, European Commission DG XII, Science, Research and Development, June 1995

FOOD TODAY 09/2005