Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Hochintensiv-Ultraschall induzierte Reduktion der Konzentratviskosität bei der Herstellung milchbasierter Pulver

Die Herstellung milchbasierter Pulver ist ein energieintensives Verfahren. Etwa ein Viertel des gesamten Energiebedarfs der deutschen Milchindustrie wird alleine zum Wasserentzug während der Konzentrierung und Trocknung benötigt, wobei die Sprühtrocknung im Vergleich zur Vakuumkonzentrierung gut das 20-fache an Energie pro kg Wasserverdampfung erfordert. Um die Energieeffizienz zu verbessern, wird üblicherweise die Trockenmasse vor der Sprühtrocknung soweit wie möglich erhöht. Eine Steigerung der Trockenmasse über ein bestimmtes Niveau ist jedoch häufig problematisch, da die stark steigende Viskosität, eine einsetzende Gelbildung und ein mögliches alterungsbedingtes Nachdicken die Verarbeitbarkeit erheblich beeinträchtigen; dies betrifft vor allem die Pumpfähigkeit, aber auch die für die Sprühtrocknung essenzielle Zerstäubbarkeit.

Durch eine deutliche Viskositätssenkung der Konzentrate könnte sowohl deren Verarbeitbarkeit als auch die Wirtschaftlichkeit der Pulverherstellung verbessert werden. Die in Herstellungsprozessen bereits genutzten konventionellen Erhitzungs- und Homogenisierungsverfahren sind in ihrer viskositätsreduzierenden Wirkung begrenzt und ausgereizt. Eine weitere Möglichkeit, hohe Energie in kurzer Zeit einzutragen, besteht in der Anwendung von hochintensivem Ultraschall mit niedrigen Frequenzen (20-100 kHz).

Ziel des Vorhabens ist eine systematische Untersuchung der viskositätsreduzierenden Wirkung einer Ultraschallbehandlung in milchbasierten Systemen und ihres Einflusses auf die Herstellung von Pulvern. KMU eröffnet sich durch Anwendung der Ultraschalltechnik die Möglichkeit, ihre Produktionspro-zesse energiesparender zu gestalten und für die Funktionalisierung bestehender und zur Entwicklung neuer Produkte zu nutzen.