Innovatives Verfahren

Eine bessere Lösung für Pulver der Milchindustrie

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.
Porträt-Bild im Labor Innovatives Verfahren Milchpulver Sebastian Kleinschmidt Hochschule Anhalt Milchwerke Stendal Life Sciences KAT-Netzwerk

16. Oktober 2018

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.

 

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."

Das Problem beim Lösen von Milchpulver im Bild:

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.
Ansicht Probe Innovatives Verfahren Milchpulver Probe I Hochschule Anhalt Milchwerke Stendal Life Sciences KAT-Netzwerk
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.
Ansicht Probe: Innovatives Verfahren Milchpulver Probe II Hochschule Anhalt Milchwerke Stendal Life Sciences KAT-Netzwerk
spc

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.

Aus alt wird digital...

Versuchsstand zur Bestimmung der Löslichkeit nach alter Norm.
Ansicht Laborgerät: Innovatives Verfahren Milchpulver Gerät I Hochschule Anhalt Milchwerke Stendal Life Sciences KAT-Netzwerk
Versuchsstand zur photometrischen Echtzeitüberwachung des Auflöseverhaltens.
Ansicht Labor-Gerät
spc

Informationen und Kontakt

Projekt

Entwicklung einer standardisierten Methode zur Bestimmung der Pulverlöslichkeit

Partner

Universität Hohenheim, Milchindustrie-Verband e.V. (MIV), Milchwerke Mittelelbe GmbH, Hochwald Foods GmbH, Bayerische Milchindustrie eG (BMi), Mondeléz Deutschland GmbH, Dr. August Oetker Nahrungsmittel KG, Milei GmbH, Uelzena eG, Frischli Milchwerke GmbH, Müller Service GmbH, Nutricia Research B.V., DMK Deutsches Milchkontor GmbH, Eckert & Wellmann Anlagentechnik GmbH, Optiferm GmbH, ITA Institut für innovative Technologien GmbH, LeHA Lebensmittel Hartung GmbH, Thüringer Hofkäserei GmbH, Ingenieurs-Büro Dr. Ingo Wirth, Vitamol engineering GmbH

Fördergeber

BMWi / AiF / FEI –IGF; Förderkennzeichen 19360 BG

Laufzeit

Mai 2017 bis Oktober 2019

Projektvolumen

545.790 Euro

Claudia Krines

Milchwerke "Mittelelbe" GmbH, Produktentwicklung / R&D, Tel.:
03931-632170, E-Mail: Claudia.Krines@elb-milch.de

Dr.-Ing. Sebastian Kleinschmidt

Hochschule Anhalt, Fachbereich Angewandte Biowissenschaften und Prozesstechnik, Arbeitsgruppe Lebensmittelverfahrenstechnik / Lebensmittelprozesstechnik, Tel.: 03496-673538, E-Mail: sebastian.kleinschmidt@hs-anhalt.de

Ein Überblick über die Projekte der Arbeitsgruppe, die zum Center of Life Sciences der Hochschule Anhalt gehört, findet sich hinter diesem Link: http://www0.bwp.hs-anhalt.de/lvm/index.php/forschung/aktuelle-projekte

Text und Bilder (soweit nicht anders benannt): Claudia Kusebauch

Wort-Bild-Marke KAT-Netzwerk

Die Forschung der "Life Science" sowie das gleichnamige Kompetenzzentrum mit verschiedenen Arbeitsgruppen an der Hochschule Anhalt werden seit 2006 im Rahmen des KAT-Netzwerks gefördert.