Engineering in der Membrantechnik –
Speziell für Food & Biotech
Die Membrantechnik ist eine Schlüsseltechnologie in der Lebensmittel- und Biotechnologiebranche. Ob in der Filtration von Molke, der Konzentration von Pflanzenextrakten oder der Reinigung von Fermentationsbrühen – Unsere Mission: Prozesse sicherer, nachhaltiger und wirtschaftlicher machen.
In einer Welt, in der Nachhaltigkeit, Produktsicherheit und Ressourcknappheit immer wichtiger werden, bietet die Membrantechnik entscheidende Vorteile:
- Präzise Trennung auf molekularer Ebene
- Schonende Produktbehandlung (z. B. hitzeempfindliche Substanzen)
- Reduzierter Energie- und Wasserverbrauch
- Flexible Skalierung – von Labor bis Industrie
Jedoch, hinter jedem Membranprozess steht viel mehr als nur ein Filter – nämlich Engineering. Engineering verbindet Technik, Wirtschaft und Nachhaltigkeit.
– Welche Membran?
– Welche Drücke, Flüsse, Temperaturen?
– Labor- und Pilotversuche planen und auswerten
– Laborergebnisse auf Produktionsmassstab übertragbar machen
– Anlagen hygienisch und betriebssicher gestalten, nach Standards wie EHEDG und GMP
– Integration in bestehende Systeme, ohne Unterbrechung der Produktion oder Qualitätseinbussen
→ Herausforderung beim Downstream Processing
Die kompakte Bauweise membrantechnischer Systeme – mit grossen Flächen auf kleinem Raum – erfordert höchste Hygienestandards. Durch durchdachte Konstruktion und langjährige Erfahrung sichern wir eine hygienegerechte Auslegung auf höchstem Niveau.
Nachhaltigkeit betrachten wir ganzheitlich: von der Ausbaubarkeit über ressourcenschonende Konzepte bis hin zur sicheren und langlebigen Betriebsweise. Unsere Systeme sind darauf ausgelegt, langfristig ökologisch und technisch zuverlässig zu funktionieren.
Gleichzeitig verlieren wir nie die Wirtschaftlichkeit aus dem Blick. Wir denken über den gesamten Lebenszyklus hinweg und beziehen Investitions- wie Betriebskosten in unsere Planung mit ein – um Lösungen zu schaffen, die sich für unsere Kunden rechnen: heute und in Zukunft.
Unser Servicemodell ist flexibel und wird an die spezifischen Bedürfnisse jedes Kunden angepasst, wobei wir während der gesamten Zusammenarbeit kontinuierlichen Support bieten. Wir glauben an eine Kultur der gemeinsamen Gestaltung und bieten auch Vor-Ort-Support für die Modellentwicklung, Validierung und Implementierung. Die umfassenden langfristigen „strategischen Partnerschaften“ oder „projektbasierten“ Kooperationen sind auf Kunden und Projekte unterschiedlicher Grösse zugeschnitten.
In der industriellen Membrantechnik ist das Verhältnis von Membranfläche zu Raum enorm und erfordert höchste Sorgfalt in der hygienischen Gestaltung. Den enormen Anforderungen begegnen wir gezielt mit durchdachtem Design und langjähriger Erfahrung.
Nachhaltigkeit schliesst auch Ausbaubarkeit und Betriebssicherheit ein. Lösungen, müssen ökologisch vertretbar sein, aber auch lange sicher und kalkulierbar funktionieren.
Prozesse müssen sich rechnen – heute und morgen. Deshalb behalten wir Investitions- und Betriebskosten stets im Blick.
Moderne Membrantechnik ist viel mehr als nur Filtration:
Membrantechnologie ist längst nicht mehr nur ein Werkzeug zur Stofftrennung – sie ist ein Enabler für nachhaltige, weitschaftliche und zukunftsfähige Prozesse. Besonders in der Lebensmittel- und Biotechnologiebranche steht sie im Zentrum zahlreicher Innovationen, die unsere Welt verändern.
Dabei ist die Prozessoptimierung eines der Hauptziele bei der Prozessgestaltung, im Betrieb und auf Unternehmensebene. Ein optimierter Prozess ist robuster, läuft schneller, erzielt eine höhere Ausbeute und verbraucht weniger Ressourcen.
Bei Messinger Engineering haben wir einen intelligenteren Ansatz für die Prozessentwicklung und -skalierung entwickelt. Traditionell wird von Unternehmen weltweit der Trial-and-Error-Ansatz verfolgt. Diese Strategie beinhaltet mehr oder weniger blindes Experimentieren, ist zeitaufwendig, teuer und ineffizient. Wir hingegen glauben an eine geordnete Prozessentwicklung vom Kleinmassstab über ein modellgeführtes scaling-up in den Prozessmassstab. Das machen wir mit Hilfe intelligenter Engineering-Bausteine und Nutzung von etabliertem Wissen.
Die Nachfrage nach pflanzlichen, mikrobiellen oder zellkulturbasierten Proteinen wächst rasant. Ohne Membranprozesse lassen sich diese Produkte nicht wirtschaftlich herstellen – sei es bei der Isolierung von Proteinfraktionen, der Entfernung von Bitterstoffen oder der Klärung fermentierter Medien.
Membranprozesse machen pflanzliche Ernährung nicht nur möglich, sondern massentauglich.
Wasser ist eine der wertvollsten Ressourcen der Industrie. Moderne Membranverfahren ermöglichen geschlossene Kreisläufe, z. B. bei der Wiederaufbereitung von Prozesswasser oder bei der Rückgewinnung wertvoller Inhaltsstoffe aus Nebenströmen.
Jeder Liter wiederverwendetes Wasser reduziert nicht nur Kosten – sondern CO₂-Fussabdruck.
Von Enzymproduktion bis zur Biopharmazeutik: Biotechnologische Prozesse erzeugen hochkomplexe Medien, die gereinigt, konzentriert und fraktioniert werden müssen. Moderne Membrantechnik bietet hier lösungsorientierte, skalierbare Alternativen zu energieintensiven Trennverfahren.
Innovation braucht Prozesse, die mitwachsen – vom Labor bis zur Grossanlage.
Unsere Aufgabe als Engineering-Partner
Hygiene
Nachhaltigkeit
Wirtschaftlichkeit
Die Zukunft gestalten – mit zeitgemässen, intelligenten Bausteinen
Die Zukunft wird von digitalen Werkzeugen wie Modellierung und Simulation bestimmt. Während diese Werkzeuge in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Halbleiterindustrie bereits seit Jahren effektiv eingesetzt werden, haben die Bio-/Pharma- und Feinchemieindustrie noch keinen Zugang dazu gefunden. Das wollen wir aktiv ändern.
Beispiele & Trends
Alternative Proteine & nachhaltige Ernährung
Wasserwiederverwendung & Kreislaufwirtschaft
Biotechnologische Innovationen & Präzisionsfermentation
Beitragende zur Membrantechnologie (nicht vollständig)
Name
Beitrag
Baker, Rudolf W.
Rudolf W. Baker trug wesentlich zur industriellen Umsetzung von Membranverfahren in der Lebensmittel- und Biotechnologie bei, insbesondere für die Aufreinigung und Konzentration empfindlicher Produkte wie Proteine oder Enzyme. Sein Schwerpunkt lag auf der Skalierung und Integration von Membransystemen in grosstechnische Prozesse.
Blanch, Harold W.
Harold W. Blanch ist ein renommierter US-amerikanischer Bioingenieur, der entscheidend zur Integration von Membrantechnologien in biotechnologische Prozesse beigetragen hat. Sein Fokus lag auf Downstream Processing, insbesondere der Membranfiltration zur Aufreinigung von Proteinen, Enzymen und Zellkulturen, wobei er innovative Konzepte für kontinuierliche und selektive Trennverfahren entwickelte.
Caruthers, James M.
James M. Caruthers ist Professor für Chemieingenieurwesen an der Purdue University und hat bedeutende Beiträge zur Modellierung und zum Verständnis von Polymermaterialien geleistet. Seine Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung stochastischer Modelle zur Beschreibung des thermo-mechanischen Verhaltens von glasartigen Polymeren, insbesondere im Hinblick auf nichtlineare viskoelastische Eigenschaften und das Verhalten unter verschiedenen thermischen und mechanischen Belastungen.
Chmiel, Hans
Professor Hans Chmiel war ein deutscher Verfahrenstechniker, der massgebliche Beiträge zur Anwendung von Membranverfahren in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie zur industriellen Abwasserbehandlung geleistet hat.
Choon Ng, Kim
Professor Kim Choon Ng ist ein führender Experte in der Entwicklung energieeffizienter Membran- und Entsalzungstechnologien, insbesondere im Bereich der thermisch angetriebenen Verfahren. Er entwickelte unter anderem den innovativen MEDAD-Prozess, eine Hybridtechnologie aus Multi-Effekt-Destillation und Adsorptionsentsalzung, die den Energieverbrauch in der Meerwasserentsalzung deutlich senkt. Seine Arbeiten ermöglichen nachhaltige Wassergewinnung durch Nutzung von Solarenergie und Abwärme – besonders relevant für trockene, ressourcenarme Regionen.
De Angelis, Maria Grazia
Professor Maria Grazia De Angelis ist eine führende Wissenschaftlerin auf dem Gebiet der Membrantechnologie mit Schwerpunkt auf Gas- und Flüssigkeitstrennung sowie nachhaltigen Membranmaterialien. Sie kombiniert experimentelle Forschung mit Modellierung, um effiziente Membranen für Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung, Biotechnologie und medizinischen Diagnostik zu entwickeln. Ein besonderes Augenmerk legt sie auf biobasierte, biologisch abbaubare Membranen und die Optimierung von Trennprozessen zur Förderung nachhaltiger industrieller Lösungen.
Drioli, Enrico
Professor Enrico Drioli war ein Pionier der Membrantechnologie und prägte das Feld durch die Entwicklung von Membranverfahren für Anwendungen in der Wasseraufbereitung, Gastrennung und Prozessintensivierung. Er gründete das Institute on Membrane Technology (ITM-CNR) und veröffentlichte über 1000 wissenschaftliche Arbeiten sowie zahlreiche Bücher, darunter das Standardwerk Comprehensive Membrane Science and Engineering. Seine Arbeiten legten den Grundstein für moderne Membranreaktoren und trugen massgeblich zur nachhaltigen Prozessgestaltung in der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie bei.
Elimelech, Menachem
Professor Menachem Elimelech ist ein weltweit führender Experte auf dem Gebiet der Membrantechnologie und der Wasseraufbereitung. Seine Forschung konzentriert sich auf energieeffiziente Entsalzungsprozesse, Wiederverwendung von Abwasser und die Entwicklung fortschrittlicher Materialien für die Wasserreinigung. Er hat bedeutende Beiträge zur Entwicklung von Membranen geleistet, die auf Nanotechnologie basieren, und ist bekannt für seine Arbeiten zur Minimierung von Fouling in Membransystemen. Seine Erkenntnisse haben die Praxis der Wasseraufbereitung und -entsalzung massgeblich beeinflusst.
Fane, Anthony
Professor Anthony (Tony) hat massgeblich zur Entwicklung von Membranbioreaktoren (MBRs) beigetragen und innovative Strategien zur Kontrolle von Membranverblockungen (Fouling) entwickelt, insbesondere für Anwendungen in der Wasser- und Abwasserbehandlung sowie in der Biotechnologie. Als Gründer des Singapore Membrane Technology Centre (SMTC) und ehemaliger Direktor des UNESCO Centre for Membrane Science and Technology an der UNSW hat er die internationale Zusammenarbeit und den Technologietransfer in der Membranforschung entscheidend vorangetrieben.
Hofkens, Lieve
Lieve Hofkens ist eine belgische Ingenieurin, die bedeutende Beiträge zur Anwendung von Membrantechnologien in der Lebensmittel- und Biotechnologieindustrie geleistet hat. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Optimierung von Mikro- und Ultrafiltrationsprozessen zur Fraktionierung und Konzentrierung von Proteinen, insbesondere in der Molkerei- und pflanzlichen Lebensmittelverarbeitung.
Koros, William
Professor William J. Koros ist ein weltweit führender Experte für Membranmaterialien und -prozesse, insbesondere im Bereich der Gastrennung. Als Inhaber des Roberto C. Goizueta Chair for Excellence in Chemical Engineering an der Georgia Tech hat er bahnbrechende Arbeiten zu Mixed Matrix Membranes und Carbon Molecular Sieve-Membranen geleistet, die eine hochselektive und energieeffiziente Trennung von Gasgemischen ermöglichen. Seine Forschung kombiniert Grundlagenstudien zu Sorption, Diffusion und Permeation mit der Entwicklung skalierbarer Membransysteme für industrielle Anwendungen wie die CO₂-Abscheidung, Erdgasaufbereitung und Wasserstoffrückgewinnung.
Loeb, Sidney
Mitentwickler der ersten RO-Membran (Loeb-Sourirajan).
Sidney Loeb war ein amerikanisch-israelischer Chemieingenieur und Pionier der Membrantechnologie. Gemeinsam mit Srinivasa Sourirajan entwickelte er 1959 an der UCLA die erste praktikable Umkehrosmose-Membran, die die Entsalzung von Meerwasser wirtschaftlich machte und damit die Grundlage für moderne Wasseraufbereitungssysteme legte.
Loeb war auch Erfinder des Verfahrens der druckverzögerten Osmose (pressure-retarded-osmosis, PRO), das 1973 an der Ben-Gurion-Universität in Israel entwickelt wurde. Dieses Verfahren nutzt den osmotischen Druckunterschied zwischen Süss- und Salzwasser zur umweltfreundlichen Energiegewinnung.
Loebs Erfindungen sind heute weltweit in der Wasser- und Energieversorgung im Einsatz und haben massgeblich zur Entwicklung nachhaltiger Technologien beigetragen.
Sourirajan, S.
Pionier der asymmetrischen Membran, Grundstein für moderne RO. Srinivasa Sourirajan war ein Wissenschaftler im Bereich der Membrantechnologie und gilt als Mitbegründer der modernen Umkehrosmose (RO). Gemeinsam mit Sidney Loeb entwickelte er 1959 an der UCLA die erste asymmetrische Zelluloseacetat-Membran, die eine effiziente Entsalzung von Meerwasser ermöglichte und somit die Grundlage für die heutige RO-Wasseraufbereitung legte. Seine Entwicklung des Non-Solvent Induced Phase Separation (NIPS)-Verfahrens zur Herstellung asymmetrischer Membranen ist bis heute ein Standard in der Membranproduktion.
Myerson, Allan S.
Professor Allan S. Myerson ist ein führender Experte für Kristallisation und Trennprozesse an der MIT, mit besonderem Fokus auf Anwendungen in der pharmazeutischen Industrie. Er entwickelte kontinuierliche Kristallisationsverfahren und integrierte sie mit Membrantrennungen, um hochreine Wirkstoffe effizienter herzustellen. Seine Arbeiten verbinden klassische Trenntechnik mit modernen Ansätzen wie Nanofiltration zur Entfernung von Verunreinigungen. Damit leistet er einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung durchgängiger, nachhaltiger Produktionssysteme in der Pharmaindustrie.
Strube, Jochen
Professor Jochen Strube ist ein führender Experte auf dem Gebiet der Membrantechnologie und des Downstream-Processings in der Biotechnologie. Als Direktor des Instituts für Separations- und Verfahrenstechnik an der Technischen Universität Clausthal konzentriert er sich auf die modellbasierte Entwicklung und Optimierung von Trennprozessen, insbesondere unter Anwendung von Quality-by-Design (QbD)-Methoden. Seine Forschung umfasst die Integration von Membranverfahren wie der Single-Pass-Tangential-Flow-Filtration (SPTFF) in kontinuierliche biopharmazeutische Produktionsprozesse, um Leistung und Produktqualität zu steigern. Darüber hinaus hat er innovative Ansätze zur Rückgewinnung von Ressourcen und zur Entwicklung nachhaltiger Recyclingstrategien in der biopharmazeutischen Industrie entwickelt.
Ulbricht, Joachim
Professor Mathias Ulbricht ist ein führender Experte auf dem Gebiet der Membrantechnologie und leitet den Lehrstuhl für Technische Chemie II an der Universität Duisburg-Essen. Seine Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung funktionalisierter Polymermembranen mit massgeschneiderten Eigenschaften für Anwendungen in der Wasseraufbereitung, Biotechnologie und Lebensmittelverarbeitung. Besonderes Augenmerk legt er auf die Oberflächenmodifikation von Membranen zur Verbesserung von Selektivität, Antifouling-Eigenschaften und Biokompatibilität. Durch die Kombination von Materialentwicklung und Prozessdesign trägt Professor Ulbricht massgeblich zur Weiterentwicklung nachhaltiger und effizienter Membranverfahren bei.
Van Gulik, Wim
Professor Walter M. van Gulik ist ein führender Experte im Bereich der industriellen Biotechnologie und Systembiologie an der Technischen Universität Delft. Seine Forschung konzentriert sich auf die quantitative Analyse und Modellierung mikrobieller Stoffwechselprozesse, insbesondere bei der Produktion von Antibiotika wie Penicillin. Er hat massgeblich zur Entwicklung von integrierten Fermentations- und Downstream-Prozessen beigetragen.
