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Dies bestätigten Experimente von Clare et
al. (2005), die Magermilch auf 138 °C für
10 s (H-Milch) im Technikumsmaßstab (ca.
230 L/h), einerseits allein mittels Mikrowellenerhitzung
(max. 60 kW, 915 MHz), andererseits
indirekt mittels Wärmetauscher
erhitzten. Die sensorische Qualität der mit
Mikrowellen behandelten Milch wurde vom
sensorischen Panel als besser bewertet.
Mikrowellenanlage
Im Technikum der Forschungs- und Lehrmolkerei
Hohenheim wurde im November
2017 eine kontinuierliche Mikrowellenerhitzungsanlage
(μWaveFlow) der Firma
Püschner GmbH & CO in die vorhandene
Technikums-Erhitzungsanlage integriert
(Bild 1). Das im Schaltschrank eingebaute
Magnetron erzeugt Mikrowellen mit einer
Frequenz von 2.450 MHz, wobei der Leistungseintrag
variabel zu steuern ist (0,6
– 6 kW). Über den Hohleiter werden die Mikrowellen
auf die Mikrowellenstrecke eingeleitet.
Diese ist leicht demontierbar und
besteht aus Quarzglas (DN10 und DN3), um
eine Ansatzbildung zu visualisieren und ergänzend
durch Wiegen zu quantifizieren.
Zusätzlich erlaubt das Quarzglas die Infrarot
Temperaturmessung in der Erhitzerstrecke.
Am Produkteingang sowie -ausgang
befinden sich Temperatursensoren
(PT100) sowie zusätzlich ein Drucksensor
am Eingang. Außerdem kann das Quarzglasrohr
durch den Anschluss von Druckluft
an der Außenseite gekühlt werden.
Die Mikrowelleneinheit kann über ein
Schaltpanel flexibel z. B. nach dem Vorwärmer
und vor dem Kühler in die Technikum-
Erhitzungsanlage integriert werden (Bild 2).
Somit können verschiedene Erhitzungsverfahren
miteinander verglichen werden.
Milchkonzentrat
Milch- und Molkenkonzentrate werden direkt
vermarktet und als Zwischenprodukt
für die Herstellung von pulverförmigen
Produkten erzeugt. Dabei können Konzentrate
über Vakuumeindampfung (50 bis
70 °C) sowie in Kombination mit Membrantrennverfahren
hergestellt werden. Beim
Konzentrieren kann der Gehalt an Bakterien,
insbesondere Sporenbildnern und deren
Endosporen ansteigen, was wiederum zu
einem hohen Gehalt an Sporen im Konzentrat
und damit auch im Pulver führen kann
(Yuan et al. 2012, AiF 18356N 2015). Eine
Hocherhitzung (ca. 85 °C) von Milch- oder
Molkekonzentraten nach dem Eindampfen
zur Reduktion der vegetativen thermophilen
Bakterien ist in den bisher existierenden
indirekten und direkten Anlagen (z. B. Schabewärmetauscher
zur Konzentraterhitzung)
begrenzt möglich, wobei bereits bei diesen
Temperaturen die Standzeit (meist < 6 h)
durch Fouling limitiert ist (Tacke 2013). Endosporen
werden dabei jedoch nicht inaktiviert.
Problematisch sind hohe Gehalte an
thermophilen Endosporen vor allem für den
Export, da z. B. in China Milchpulver mit einer
Keimzahl von > 103 KbE/g abgelehnt wird.
Projektansatz
Durch Einsatz einer Mikrowelle zum Hocherhitzen
von Milchkonzentraten könnte die
mikrobiologische Qualität der Konzentrate
erhöht und die Anlagenstandzeit verlängert
werden. Bild 3 zeigt den postulierten
Prozess: Das Konzentrat mit einer Trockenmasse
von z. B. 36 % wird mittels Mikrowellentechnologie
erhitzt (ca. 85 °C), um
vegetative thermophile Bakterien zu inak-
Bild 2: Integration des Mikrowellensystems über das Panel in der vorhandenen
Technikums-Erhitzungsanlage zum Vergleich verschiedener Erhitzungsverfahren
Bild 3: Postulierter Prozess zur Reduktion
thermophiler Keime bei gleichzeitig verminderter
Ansatzbildung. TS = Trockensubstanz
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