Dünne Filter für Orangensaft kommen ins Rollen
Dresdner Forschende entwickeln ein Verfahren, um dünne Filtermembranen in großer Stückzahl herzustellen. Sie könnten künftig auch helfen, Saft schonender zu konzentrieren.
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Damit Orangensaft als Konzentrat transportiert werden kann, wird ihm Wasser entzogen. Neuartige Filter könnten das künftig schonender ermöglichen. © Jan Vašek/pixabay
Kaufen wir im Supermarkt Orangensaft aus Konzentrat, hat dieser schon eine längere Reise hinter sich. Um frisch gepressten Saft aus den Ursprungsländern besser transportieren zu können, wird ihm Wasser entzogen. Das geschieht durch Verdampfen. Dieses Verfahren spart Platz. Den empfindlichen Aromen und Inhaltsstoffe setzt es aber zu.
In Dresden wird an einem Filter gearbeitet, der zwar Wasser durchlässt, darin gelöste Stoffe aber zurückhält. Am Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP beschäftigen sich die Forschenden vor allem mit der Frage, wie so ein Filter in großer Stückzahl produziert werden kann.
Ein Sieb, das Salz zurückhält
Ein erster Prototyp ist gemeinsam mit dem Bielefelder Start-up CNM Technologies bereits entstanden. Das Besondere an ihm ist eine sehr dünne Schicht. Sie besteht aus miteinander verbundenen Molekülen. Fachleute nennen sie Carbon-Nanomembran.
Wassermoleküle schaffen es durch diese Schicht. Salze und viele andere gelöste Stoffe können sie jedoch nicht passieren. Im Labor wiesen die Forschenden bereits nach, wie gut diese Lösung funktioniert. Bei gleicher Wassermenge, die hindurchfloss, konnte Kochsalz mindestens fünfmal besser zurückgehalten werden als bei herkömmlichen Filter-Membranen.
Über diesen Weg ließen sich künftig zum Beispiel Fruchtsäfte schonend eindicken. Der Saft würde durch den Filter von einem Teil seines Wassers getrennt. Zucker, Aromen und andere Inhaltsstoffe blieben weitgehend zurück. So entstünde ein Konzentrat, ohne dass der Saft dafür stark erhitzt werden müsste.
Auch für die Herstellung von besonders reinem Wasser wäre die Technik interessant. Hier wäre es umgekehrt: Nicht das Konzentrat, sondern das Wasser, das durch den Filter gelangt, wäre das gewünschte Produkt.
Vom Labor auf die Rolle
Die Idee hinter solchen Filtern ist nicht neu. An der Universität Bielefeld beschäftigen sich Forschende schon länger mit Carbon-Nanomembranen. Bereits 2018 zeigten sie, wie sie funktionieren. Aus der Forschung ging das Unternehmen CNM Technologies hervor, das nun Partner im Projekt ist.
Schwieriger ist es, solche Membranen in großen Mengen herzustellen. Genau daran hat das Dresdner Fraunhofer FEP gearbeitet. Erstmals gelang es, alle Schritte für die Herstellung in einem Verfahren miteinander zu verbinden. Das erinnert im Prinzip an eine Druckmaschine. Ein Materialband läuft von einer Rolle zur nächsten. Währenddessen wird darauf eine dünne Schichte aufgebracht, die anschließend mit Elektronenstrahlen behandelt wird. Dadurch verbinden sich die Moleküle zu einer stabilen Membran.
Bisher waren für dieses Ergebnis mehrere getrennte Arbeitsschritte notwendig. Mit der neuen Methode könnten große Mengen hergestellt werden. Ob sie tatsächlich kostengünstiger ist, muss sich jedoch noch zeigen.
Die guten Messwerte stammen erst einmal aus dem Labor. Für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie oder bei der Wasseraufbereitung ist die neue Filtertechnik also noch nicht bereit. Wie zuverlässig die Membranen im längeren Betrieb arbeiten, müssen die Forschenden künftig untersuchen.
Wissen zum Weitersagen:
Damit Orangensaft weniger Platz beim Transport braucht, wird ihm Wassers entzogen. Das Verdampfen ist aber nicht gut für die Aromen. Mit speziellen Filtern könnten sie vom Wasser besser getrennt werden. Dresdner Forschende haben einen Weg gefunden, wie die in großer Stückzahl produziert werden könnten. Ob das auch Kosten spart, müssen sie noch herausfinden.
