Maximierung des Wertes und der Qualität von Produkten auf Milchbasis
Die Membranfiltration ermöglicht die Fraktionierung der Milch in ihre Komponenten, die dann zur Herstellung eines breiten Produktspektrums verwendet werden können. Die Membranfiltration ist auch bei der Entfernung von Bakterien und Sporen wirksam und wird häufig zur Standardisierung des Protein- und Kaseingehalts verwendet.
Darüber hinaus setzen Milchproduzenten Membranfiltration ein, um ihr Produkt auf ein kleineres Volumen zu konzentrieren und so Kosten während des Transports zu sparen.
Verwendungen
Entfernen von Sporen und Bakterien
Effektive Eliminierung
Die Entfernung von Bakterien oder Sporen ist ein häufiger Verarbeitungsschritt bei der Käsemilchproduktion und bei der Milchpulverproduktion. Es ist auch eine Möglichkeit, die Haltbarkeit des Produkts zu verlängern.
Die engen Poren der Filtrationsmembranen entfernen effizient Bakterien und Sporen, während alle anderen fettfreien Milchkomponenten durchgelassen werden.
Standardisieren von Protein und Kasein
Effektive Verarbeitung
Proteinprodukte auf Milchbasis sind ein schnell wachsendes Segment in der Milchproduktion. Dazu gehören Milchproteinkonzentrat, Milchproteinisolat, Mizellen-Kasein-Konzentrat und Mizellen-Kasein-Isolat.
Die Membrantechnologie spielt eine wesentliche Rolle bei der Verarbeitung dieser Produkte, die in Säuglingsnahrung, verschiedenen Lebensmitteln und Sporternährungsprodukten zum Einsatz kommen.
Bei der Verarbeitung von roher oder pasteurisierter Voll- oder Magermilch durch Filtrationsmembranen werden die Milchproteine in zwei verschiedene Ströme getrennt, nämlich einen Kaseinstrom und einen Serumproteinstrom.
Die Poren der Membran halten große Kaseinmizellen zurück, während kleinere Serumproteine als Permeat durchgelassen werden. Typischerweise wird Kaseinkonzentrat mittels Mikrofiltration hergestellt. Häufig wird dieses Verfahren durch einen Waschschritt (Diafiltration) ergänzt, um die Produktströme weiter zu verfeinern und den Ertrag an Proteinserum zu erhöhen.
Milchströme können auch zur Herstellung einer Reihe von Produkten verwendet werden, darunter Mineralien wie Lactoferrin und Calciumphosphat sowie Laktose, Permeatpulver und Hydrolysate.
Mineralische Inhaltsstoffe dienen als Komponente von Nahrungsergänzungsmitteln, Laktose-Inhaltsstoffe kommen in Snacks, Süßwaren und Nahrungsergänzungsmitteln vor und Hydrolysate sind in Säuglingsnahrung und Nahrungsergänzungsmitteln enthalten.
Abtrennen von Molke und anderen wichtigen Komponenten
Molkenproteinisolat, Laktose und mehr
Die Membranfiltration ist wirksam bei der Konzentration von Molkereiprodukten wie Käse und kultivierten Produkten. Sie ist auch nützlich zur Isolierung von Zielkomponenten für hochwertige Inhaltsstoffe auf Molkenbasis.
Permeatströme, die native Molkenproteine enthalten, können zu höherwertigen Proteinprodukten wie Molkenproteinisolat oder verschiedenen Sorten von Molkenproteinkonzentrat weiterverarbeitet werden.
Filtrationspermeat aus der Ultrafiltration und Mikrofiltration von Milch besteht hauptsächlich aus Laktose, einem beliebten Bestandteil der Milchpulverstandardisierung.
Zutaten auf Molkenbasis sind ein schnell wachsendes Molkereisegment. Zu den Produkten gehören Lactoferrin, Calciumphosphat, Laktose, Permeatpulver und Hydrolysate.
Mineralische Inhaltsstoffe dienen als Komponenten von Nahrungsergänzungsmitteln, laktosebasierte Inhaltsstoffe kommen in Snacks, Süßwaren und Nahrungsmitteln vor, und Hydrolysate sind Bestandteil von Säuglingsnahrung und diätetischen Produkten.
Technologien
Anfängliche Konzentration
Umkehrosmose
Die Umkehrosmosefiltration wird für die erste Konzentration vor anderen Prozessen oder vor dem Transport eingesetzt, wodurch die Kosten für den Volumentransport gesenkt werden.
Bei der Umkehrosmosefiltration werden feinste Membranen verwendet, die im Wesentlichen nur Wasser passieren lassen. Alle anderen flüssigen oder suspendierten Komponenten, einschließlich Bakterien, Fette, Proteine, Zucker und Mineralien, werden als Retentat herausgefiltert.
Während der Umkehrosmosefiltration wird Hochdruck auf die Flüssigkeit ausgeübt.
Entfernung von Ionen und Mineralien
Nanofiltration
Die verdünnten Ströme aus Mikrofiltrations- und Ultrafiltrationsverfahren werden häufig durch Nanofiltration oder Umkehrosmose – oder eine Kombination aus beidem – aufkonzentriert.
Der Nanofiltrationsprozess entfernt oder gewinnt Wasser zurück und trennt auch einwertige Ionen ab, wodurch ein Produkt entmineralisiert wird.
Nanofiltration spielt eine Rolle bei der Herstellung von Produkten wie Milchproteinkonzentrat, Milchproteinisolat und Säuglingsnahrung.
Diese Technologie verwendet etwas offenere Membranporen als die Umkehrosmose. Diese lassen kleine Ionen wie gelöste Mineralien passieren, schließen aber größere Ionen und die meisten organischen Bestandteile wie Bakterien, Sporen, Fette, Proteine, Gummi und Zucker aus.
Fett- und Proteintrennung
Ultrafiltration
Die Ultrafiltration wird zur Aufkonzentrierung großer Moleküle wie Fett und Eiweiß in roher oder pasteurisierter Voll- oder Magermilch und zur Reduzierung des Laktose- und Mineralstoffgehalts eingesetzt.
Typische Produkte sind Milchproteinkonzentrat und Milchproteinisolat. Diese werden mit polymeren Spiralmembranen hergestellt. Die Diafiltration wird hier häufig eingesetzt, um das Verhältnis von Protein zu Trockenmasse zu erhöhen und so hochwertige Sorten wie MPC 85 zu erhalten, während die Ultrafiltration zur Konzentrierung von Vollmilch oder standardisierter Milch für die Herstellung von voll- oder teilkonzentriertem Käse verwendet wird.
Die Poren der Ultrafiltrationsmembran sind größer als bei der Nanofiltration und der angewandte Druck ist relativ gering. Salze, Zucker, organische Säuren und kleinere Peptide passieren als Permeat. Proteine, Fette und Polysaccharide bleiben als Retentat erhalten.
Verarbeitung von Magermilch
Mikrofiltration
Die Mikrofiltration dient in erster Linie zwei Zwecken: Entfernen von Bakterien und Sporen aus der Magermilch und Trennen der Magermilchproteine in einen Kaseinstrom und einen Serumproteinstrom.
Mikrofiltrationsmembranen haben die größte Porengröße der vier wichtigsten Filtrationstechnologien für Milchprodukte. Sie lassen die meisten Stoffe passieren, mit Ausnahme von Schwebstoffen, Bakterien und Fettkügelchen.
Bei der Kaseintrennung halten die Membranen große Kaseinmizellen zurück und lassen kleinere Serumproteine passieren. Kaseinkonzentrat wird je nach Anwendung entweder mit polymeren Spiralmembranen oder mit Keramikmembranen hergestellt.
