每天，乳品行業都會產生大量乳清作為副產品。僅在德國，這一數字就達到每年1260萬噸。例如，每千克奶酪生產9千克乳清。其中一些被進一步加工，例如被加工成含有水果添加劑的乳清基飲料或其他混合飲料。乳清中所含的乳糖和蛋白質也可以分離并以其他方式使用，例如，作為藥品或嬰兒食品的原料。然而，一旦蛋白質和乳糖被分離，糖蜜仍然存在。由于其相對高的鹽含量，處理該物質非常復雜且昂貴。

位于赫姆斯多夫的弗勞恩霍夫陶瓷技術和系統研究所IKTS的研究人員與德累斯頓大學一起，現在已經開發出一種從糖蜜中提取有價值的乙酸乙酯（一種無色溶劑）的方法。乙酸乙酯通常用于制造粘合劑、印刷油墨或清漆。它也可用于清潔表面。

迄今為止，乙酸乙酯一直由天然氣和石油衍生物生產。另一方面，從乳清中生產乙酸乙酯的產品與環境有害溶劑相比明顯優越，因為其易于微生物降解，而且不受天然氣和原油價格波動的影響。另一個優勢：德累斯頓大學和Fraunhofer-IKTS開發的工藝使得不需要昂貴的糖蜜處理。分離出的乙酸乙酯具有97.5%的高純度，因此可以立即用作原料而無需進一步加工步驟。

糖蜜發酵和膜分離

原則上，分離過程是直接的。首先，糖蜜在生物反應器中發酵，該反應器通風以允許有氧條件。反應形成含有乙酸乙酯的氣體-蒸汽混合物。然后使用特殊復合膜將其分離。“氣體和水蒸氣的混合物仍然是一種廢物，可以毫無問題地釋放到環境中，”膜處理技術和建模小組經理Marcus Weyd博士說。

在膜的開發過程中，Fraunhofer IKTS的研究人員貢獻了他們在材料領域，特別是膜技術領域的數十年專業知識。專門為該工藝開發的復合膜由聚合物和基于沸石的無機顆粒組成。“我們使用液體硅橡膠作為聚合物。它與沸石（硅質巖-1）混合，應用于支撐聚酯羊毛并固化。膜只有10碌沸石膜和納米復合材料領域的專家Thomas Hoyer博士解釋說：“總厚度為0.5μm，孔徑為0.5nm。

即使膜上有孔，分離乙酸乙酯的實際分離過程也不像篩子那樣工作。相反，氣體分離效果是由沸石和乙酸乙酯之間的相互作用產生的。“分子被沸石吸附，沿著孔表面滑動，導致它們通過復合膜擴散，”霍耶博士解釋說。也不需要施加高壓以“迫使”乙酸乙酯通過膜。“產生一定的分壓差足以引發化學反應和隨后的擴散。”

通緝：糖蜜的可能用途

這個想法源于德累斯頓大學的一項倡議，該校正在尋找使用糖蜜的方法，并向弗勞恩霍夫IKTS尋求幫助。TU團隊負責發酵過程，而Fraunhofer團隊負責開發和優化膜技術。

Weyd博士總結道：“我們已經成功地通過一種相對簡單且成本效益高的工藝生產出了一種高度先進的微孔膜。”。對于工業公司來說，氣體分離過程僅由一個階段組成，因此只需要少量的膜和控制模塊，這是一個實際優勢。一旦正確配置了發酵和氣體分離的工藝參數，分離過程將以穩定的方式自行運行。

研究人員的下一個議程是擴大膜組件的尺寸，以使該技術可用于工業用途。這項技術的應用范圍不僅限于從糖蜜中提取乙酸乙酯：它可以用于任何需要分離氣體混合物或過濾揮發性成分（如碳氫化合物）的工藝。