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Innovatives Verfahren

10/16/18

Endlich eine Lösung für Milchpulver

Milch in Form von Pulver zu konservieren, ist für die Lebensmittelindustrie seit vielen Jahren gängige Praxis. Es für die Weiterverarbeitung wieder aufzulösen, ist noch immer eine Herausforderung. An einer idealen Methode arbeiten derzeit Wissenschaftler*innen der Hochschulen Anhalt, der Universität Hohenheim und Unternehmen des Milchindustrie-Verbandes erstmals gemeinsam. 

Milch in der Lebensmittelindustrie

Wurden noch bis Mitte des vergangenen Jahrhunderts nur Überschüsse von Milch in Pulver verwandelt, handelt man heute die meisten Milchprodukte getrocknet und verpackt. Wissenschaftler*innen der Hochschule Anhalt gestalten diese Veränderungsprozesse in der Lebensmittelindustrie seit den 1970ern Jahren mit. Es gibt kaum ein größeres industrienahes Forschungsprojekt im Bereich der Milchwirtschaft, an dem sie nicht beteiligt sind. 

Hochschule Anhalt und Universität Hohenheim in Kooperation

"Zur Bestimmung der Pulverlöslichkeit wollen wir bis 2019 gemeinsam eine standardisierte Methode entwickeln", beschreibt Dr.-Ing. Sebastian Kleinschmidt das Ziel des neusten, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsvorhabens. Sebastian Kleinschmidt ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Hochschule Anhalt im Bereich Verfahrensentwicklung I Technologietransfer (KAT). Das Problem sei vergleichbar mit Erfahrungen, die jeder zu Hause macht: Milchbasiertes Pulver löst sich – je nachdem welche Temperatur das Wasser hat, wie und womit man rührt – gut oder schlecht auf.   

Dr. Sebastian Kleinschmidt (links) in den Laboren der Arbeitsgruppe Lebensmitteltechnologie. Im Center of Life Sciences der Hochschule Anhalt arbeitet er eng mit Mario Scharmer (rechts) im Institute of Bioanalytical Sciences (IBAS) zusammen. Ihre Stellen werden durch KAT-Mittel unterstützt.
KAT Hochschule Anhalt AG Bioanalytical Sciences Bernburg 3 Web
Industriepartner Milchwerke „Mittelelbe“ Stendal

Im industriellen Alltag ist das Problem weitaus komplexer: "Die Löslichkeit von Pulverprodukten wird beeinflusst von verschiedenen Inhaltsstoffen in Pulverprodukten und -mischungen wie Zucker und Mineralstoffen, der Pulvermorphologie wie Sinkvermögen, Benetzbarkeit, kristallinen Strukturen sowie Mechanik, Zeit und Temperaturen im Mischprozess", erklärt Claudia Krines von der Produktentwicklung der Milchwerke "Mittelelbe" GmbH. Das Stendaler Unternehmen gehört zu den Industriepartnern, die das Forschungsvorhaben co-finanzieren. Für den Traditionsbetrieb im Norden von Sachsen-Anhalt ist es bereits das sechste größere Projekt in Kooperation mit der Hochschule Anhalt.

Milchpulver – Probleme bei der Lösung

Durch verschiedene Bachelor-Arbeiten hatten die Milchwerke "Mittelelbe" und die Anhalter Wissenschaftler*innen bereits erste Erkenntnisse auf dem Gebiet der Pulverlöslichkeit.  "Für einen modernen Sprühtrocknungsbetrieb ist das Thema Rehydratation aber nicht nur eine Frage, wie wir selbst in unseren Prozessen Rohstoffe verarbeiten, sondern auch wie wir kontinuierlich die Löslichkeit unserer eigenen Produkte prüfen und optimieren können", beschreibt Claudia Krines die Bedeutung des Forschungsvorhabens: "Darüber hinaus ergeben sich neue Herausforderungen dadurch, dass Pulverprodukte sich über Lagerbedingungen wie Zeit und Temperaturen stark verändern und zu unterschiedlichsten Ergebnissen führen können." 

Milchpulverrückstände in einer Kapsel nach der Zubereitung mit Heißwasser. In beiden Fällen wurde ein Milchpulver in eine Kapsel gefüllt, versiegelt und in einer entsprechenden Kapsel-Maschine mit heißem Wasser zubereitet.
KAT_Hochschule Anhalt Projekt zur Pulverlöslichkeit Bild 1
Im linken Bild sind deutliche Rückstände des Milchpulvers zu erkennen, ein Großteil konnte hier nicht gelöst werden. Im rechten Bild sind kaum derartige Rückstände zu erkennen.
KAT_Hochschule Anhalt Projekt zur Pulverlöslichkeit Bild 2
Milchindustrie-Verband: Neue Messtechnik gesucht

Jedes der an dem Forschungsvorhaben beteiligten Unternehmen - von den Milchwerken in Stendal über Mondeléz Deutschland und Dr. Oetker Nahrungsmittel bis hin zu den Frischli Milchwerken und Müller – nutzt eigene Rührer bzw. Dispergieapparate, um die milchbasierten Pulver zu verarbeiten. Deshalb verfolgen die Anhalter und Hohenheimer Wissenschaftler*innen den Ansatz, eine neue Messtechnik zu entwickeln, "die in der Lage ist, sowohl die Dispergiebedingungen wie auch den Temperatureinfluss widerzuspiegeln und die Kinetik des Prozesses zu erfassen", erklärt Dr.-Ing. Sebastian Kleinschmidt. Dies leiste momentan keiner der in der Industrie eingesetzten Löslichkeitstests. 

Nach dem Projekt ist vor dem Projekt

Zurzeit wird im Labor untersucht, wie sich die milchbasierten Pulver am besten lösen lassen: Laserlichtstreuung, Photometrie, Kernresonanzspektroskopie und Röntgentomografie kommen dabei zum Einsatz. Die zu entwickelnde Messapparatur soll den Betrieben schließlich helfen, ihre Löslichkeitsverfahren ideal zu steuern und dauerhaft bessere Ergebnisse zu erzielen. "Wie in vielen anderen Projekten ist es uns auch dieses Mal wichtig, ein möglichst kostengünstiges Verfahren zu entwickeln, das sowohl kleine als auch große Betriebe einsetzen können", sagt Dr.-Ing. Sebastian Kleinschmidt, der zudem gute Chancen sieht, dass die wissenschaftlichen Ergebnisse interessante Ansätze für weitere Forschungsvorhaben bieten. 

Versuchsstand zur Bestimmung der Löslichkeit nach alter Norm
KAT_Hochschule Anhalt Projekt zur Pulverlöslichkeit Bild 3
Versuchsstand zur photometrischen Echtzeitüberwachung des Auflöseverhaltens
KAT_Hochschule Anhalt Projekt zur Pulverlöslichkeit Bild 4