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MicroMilk - Schonende Pasteurisierung von Milch – mit Mikrowellen
Projekt
Förderkennzeichen: 262603
Laufzeit: 01.11.2010
- 31.10.2012
Fördersumme: 960.522 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Um die Haltbarkeit frischer Milch zu erhöhen und pathogene Keime abzutöten, wird Milch üblicherweise erhitzt. Das schonendste Verfahren ist die Pasteurisierung, bei der die Milch zunächst durch aus dem Produktabfluss zurückgewonnene Wärme auf 68 °C vorgewärmt und dann, in einer separaten Einheit, für ein paar Sekunden auf 72 °C erhitzt wird. Ein großer Teil der in der Milch enthaltenen Mikroorganismen wird hierbei abgetötet, so dass sie gekühlt bis zu 10 Tage haltbar ist. Derzeit wird die Milch meist über Plattenwärmetauscher erhitzt, in denen vorgewärmte Milch im Gegenstrom zu heißem Wasser oder Dampf geführt und hierbei auf die gewünschte Pasteurisierungstemperatur gebracht wird. Beim anschließenden Abkühlen der pasteurisierten Milch wird die Wärme für die Vortemperierung kalter Milch zurückgewonnen. Die Wärmetauscher haben allerdings Nachteile: Die Erhitzungszeit ist lang und auf ihren großen Oberflächen lagert sich ein Belag ab, Fouling genannt, so dass sich die Wärmeübertragung verschlechtert. Sie müssen daher regelmäßig gereinigt werden. Hierbei werden Energie, Wasser und Reinigungsmittel verbraucht.
Im EU-Projekt MicroMilk haben verschiedene Partner unter der Koordination des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB ein System entwickelt, das die Haltbarmachung von Milch und Milchprodukten mit Mikrowellen ermöglicht. Ein Prototyp für die kontinuierliche Mikrowellenpasteurisierung mit einem Durchsatz von 400 Liter Milch pro Stunde wurde in eine existierende Pasteurisierungsanlage der Versuchsmolkerei an der Universität Hohenheim integriert. Im Probebetrieb zeigte sich ein großer Vorteil: Da die Wärmetauscherfläche und damit das Fouling entfällt, konnten die Betriebszeiten zwischen den Reinigungen der Anlage verlängert und Wasser gespart werden. Ein weiterer Pluspunkt: Die Erhitzung der Milch für die Pasteurisierungsstufe von 68 °C auf die erforderlichen 72 °C erfolgt nicht nur wesentlich gleichmäßiger, sondern auch dreimal schneller als mit einem Plattenwärmetauscher. Durch diese extrem schnelle, quasi sprunghafte Erwärmung (»flash heating«) ist die Milch insgesamt nur kurze Zeit den hohen Temperaturen ausgesetzt. Kernstück des Mikrowellenverfahrens und Ergebnis umfangreicher Simulationen ist ein Kompaktreaktor, der in verschiedene Kompartimente unterteilt ist. Jedes Kompartiment ist mit einem eigenen Magnetron, welches die elektromagnetischen Wellen erzeugt, ausgerüstet. Die Mikrowellen werden in einen Hohlleiter eingekoppelt, der gleichzeitig als Reaktionsraum fungiert. Durch diesen Reaktionsraum fließt die Milch in einer speziellen Rohrleitung, deren Material die Mikrowellen nicht absorbiert, aber hitzebeständig und druckstabil ist.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
Rahmenprogramm
Förderprogramm
Ausführende Einrichtung
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB)
