Filtrationslösungen für flüssige Milch

Kostengünstiger und schonender Prozess

Die Membranfiltration spielt bei der Milchverarbeitung eine wichtige Rolle. Mit Ausnahme von normaler, fettstandardisierter, pasteurisierter Trinkmilch wird sie für fast alle Milchprodukte als kostengünstiger und schonender Prozess verwendet, der ohne Einsatz von Wärme auskommt. 

Typische Anwendungen: 

• Entfernen von Sporen und Bakterien
• Standardisieren von Protein/Kasein
• Konzentrieren und Abtrennen einzelner Komponenten für sehr spezifische, hochwertige milchbasierte Zutaten
• Eine ganze Reihe von fermentierten Produkten und Käsesorten (hergestellt durch Teil- oder Vollkonzentrierung)

Prozesse und Applikationen

Mikrofiltration (MF) kommt bei Milch in zwei verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. In beiden Fällen ist Magermilch das Basisprodukt:

1. Entfernung von Bakterien und Sporen. Mögliche Einsatzgebiete sind Kesselmilch oder Milch für die Herstellung von Milchpulver, aber auch Milch mit verlängerter Haltbarkeit (Extended Shelf Life, ESL). Die Porengröße der Membran wird so gewählt, dass Bakterien und Sporen zurückgehalten und alle anderen fettfreien Milchbestandteile durchgelassen werden.
2. Trennung von Milchproteinen in einen Kasein- und einen Molkenproteinstrom zur Herstellung von milchbasierten Zutaten. Die Membranporengröße wird so gewählt, dass die großen Kaseinmizellen zurückgehalten und die kleineren Molkenproteine durchgelassen werden. Dieser Prozess wird häufig mit einem Waschschritt (Diafiltration) kombiniert, um die Teilströme weiter aufzutrennen und die Ausbeute an Molkenproteinen zu erhöhen.

Umkehrosmose (RO) wird zur Vorkonzentrierung vor anderen Prozessen oder zur Volumenreduzierung zur Senkung der Transportkosten eingesetzt. 

Ultrafiltration (UF) wird eingesetzt, um alle großen Moleküle wie die von Fett und Protein aufzukonzentrieren und den Gehalt an Laktose und Mineralien zu reduzieren. Dazu wird eine Membran mit einer spezifische Porengröße zwischen der Größe von Fett/Protein und der von Laktose/Mineralstoffen ausgewählt. Diese Produkte werden üblicherweise als Milchproteinkonzentrat (MPC) oder Milchproteinisolat (MPI) bezeichnet. Die Diafiltration wird hier häufig eingesetzt, um das Verhältnis von Protein zu Trockenmasse zu erhöhen und somit zum Beispiel MPC 85 zu erreichen.

UF wird auch zur Teil- oder Vollkonzentrierung von Vollmilch oder standardisierter Milch zur Herstellung verschiedener Käsesorten verwendet.

Die verdünnten Ströme aus MF- und UF-Prozessen werden oft durch RO oder Nanofiltration (NF) oder eine Kombination aus beiden Verfahren aufkonzentriert, um Wasser zu entfernen/zurückzugewinnen oder um durch NF einwertige Ionen zu entfernen und damit zu entmineralisieren.

Proteinstandardisierung

Für die Proteinstandardisierung von Milch kommen zwei Arten von Membranfiltrationsverfahren, die Ultrafiltration und die Mikrofiltration, zum Einsatz. Während Ultrafiltration verwendet wird, um das Gesamtprotein zu standardisieren, wird Mikrofiltration eingesetzt, um das Kasein zu standardisieren. 

Mittels der Ultrafiltration kann Rohmilch oder pasteurisierte Voll- oder Magermilch aufkonzentriert werden. Durch die Ultrafiltration mit Polymer-Spiralwickelmembranen können aus Magermilch verschiedene Milchproteinkonzentrate (MPC) und Milchproteinisolate (MPI) hergestellt werden. Durch die Mikrofiltration von Magermilch kann je nach der spezifischen Anwendung Kaseinkonzentrat mit Polymer-Spiralwickelmembranen oder Keramikmembranen hergestellt werden.

Wertvolle Nebenprodukte
Wertvoll sind auch die Nebenprodukte (Permeatstrom) aus der Ultrafiltration und Mikrofiltration von Milch. Der Permeatstrom aus dem Ultrafiltrationsverfahren besteht hauptsächlich aus Laktose. Dies ist ein ideales Produkt für die Standardisierung von Milchpulvern. 

Der Permeatstrom aus dem Mikrofiltrationsprozess enthält native Molkenproteine, die zu höherwertigen Proteinprodukten wie Molkenproteinisolat oder anderen Molkenproteinkonzentraten weiterverarbeitet werden können.​