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Verfahren zur Gewinnung von in sauren Elektrolyten kolloid gelösten bzw. dispers verteilten Eiweissstoffen
Die Reinigung von Flüssigkeiten, welche dispers verteilte Schwebestoffe insbesondere Eiweissstoffe enthalten, ist ein Problem, zu dessen Lösung schon die verschiedensten Methoden vorgeschlagen wurden. Eine Umwandlung in der Form der
Schwebestoffe muss unbedingt vor jeder Filtration,
Zentrifugierung usw. vorgenommen werden, da sonst einerseits die Filter verlegt werden und dadurch ein Bremsen des Scheidevorganges ein- tritt oder die Schwebestoffe von dem Filter nicht zurückgehalten werden und wenigstens teilweise, im Filtrat wieder erscheinen.
Dabei soll unter- schieden werden, ob es sich um disperse, die
Flüssigkeit verunreinigende Schwebestoffe han- delt, wie beispielsweise die als Melassebildner wirkenden Eiweissprodukte in der Zuckerindustrie oder um Schwebestoffe, welche die Ausbeute an der zu gewinnenden Materie vermindern, wie z. B. in der Gewinnung des Eiweisses in Milch oder Molke verarbeitenden Industrie, in der
Sojabohnenindustrie usw. Gleichgültig jedoch, ob die Schwebestoffe aus dem Prozess als Abfall ausgeschieden werden sollen oder ob deren mehr oder minder reine Gewinnung als Ziel erstrebt werden soll, ist die Überführung derselben aus ihrem dispersen in einen filtrierbaren Zustand eine Notwendigkeit, da sonst eine Trennung von der Mutterlauge eine Unmöglichkeit ist.
Es sind durch die Patentliteratur eine Unzahl von Verfahren bekannt, die diesem Zwecke dienen und es sei vorerst auf die vielen Scheideverfahren der Zuckerindustrie verwiesen. Die meisten dieser Verfahren arbeiten auf chemischem Wege, ältere Verfahren stützen sich auf osmotische oder elektroosmotische Methoden.
Es ist auch bekannt, kolloidale Verunreinigungen komplexer Elektrolyten dadurch von der Stammflüssigkeit zu trennen, dass man die Flüssigkeit z. B. Milch der Wirkung des elektrischen Gleichstromes zwischen weit gespannten Elektroden aussetzt, wodurch das Kasein in diesem speziellen Falle gleich den Säureresten zur positiven Elektrode getrieben wurde und in dem dortigen sauren Medium in Form von denaturiertem Eiweiss in koaguliertem Zustande sich ballte und daher leichter filtrierbar wurde.
Es ist ferner durch einen älteren Vorschlag des Erfinders bekannt, kolloidale, dispers verteilte
Schwebestoffe, im speziellen Eiweissstoffe, da- durch in ihrer kolloidalen Form zu verändern, dass man den Elektrolyten durch Verwendung von elektrischem Gleichstrom auf ein solches PH einstellt, dass die Schwebestoffe in Lösung gehen und dadurch kochfest gemacht werden. Es wird in diesem Falle also mittels eines den sonstigen
Verfahren konträren Verfahrens gearbeitet, bzw. eine Filtration oder ein Verlust dieser Stoffe über- haupt vermieden.
Das letztere Verfahren, welches überhaupt nur dann sinngemäss verwendbar ist, wenn es sich darum handelt, die Schwebestoffe als wertvollsten
Bestandteil der Flüssigkeit zu gewinnen, ist aber nur dann anwendbar, wenn es sich
1. um noch nicht durch Hitze oder Säure dena- turierte Schwebestoffe, u. zw. Eiweisskörper handelt ;
2. wenn es möglich ist, den Elektrolyten durch elektrischen Strom allein auf das für die Löslich- machung des Eiweisses nötige PH hinaufzusetzen.
Im Gegensatz zur bisher in der Literatur ver- breiteten Meinung, dass sich z. B. Alfa-Oxysäuren allein elektrolytisch aufspalten lassen, geschieht dies nur bei Verwendung löslicher Elektroden in
Gegenwart von Phosphaten und Chloriden, wobei die letzteren eine scheinbar katalytische Wirkung haben, während die Phosphate mit dem löslichen Metall der Elektroden das betreffende Salz bilden.
Nur in diesem Falle ist es möglich, Alfa-Oxysäuren elektrolytisch über die Form ihres Aldehydes in CO2, CO und H20 aufzuspalten.
Wie bereits oben erwähnt, gelingt die Löslichmachung des Eiweisses nur auf elektrolytischem Wege bei Vermeidung chemischer Zusätze.
Andererseits hört die elektrolytische Wirkung auf, wenn die natürlichen, im Elektrolyten vorhandenen Phosphate erschöpft sind. Demnach ist diesem Prozess durch das ursprüngliche PH der zu behandelnden Flüssigkeit eine natürliche Grenze gesetzt.
Soll beispielsweise das Eiweiss aus Molke gewonnen werden, so kann die Löslichmachung und damit seine restlose Gewinnung nur dann geschehen, wenn die Molke noch unter einem Säuregrad von zirka 12 bis 14 SH, entsprechend einem pH-Wert von 5-45 bis 5-6 liegt. Im anderen Falle ist es mangels an Phosphaten nicht möglich, auf rein elektrolytischem Wege die Molke auf
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jenes PH einzustellen, welches für die Löslich- machung des Eiweisses nötig ist.
Ein rein chemisches Verfahren, z. B. das Nieder- schlagen von Eiweissstoffen durch Kalk führt zu keinem Resultat. Der durch Zusatz von Kalk und nachträgliche Erhitzung erreichbare Nieder- schlag ist leicht aufwirbelbar, schleimig und prak- tisch unfiltrierbar bzw. nur unter grossen Ver- lusten filtrierbar, d. h. dieser Niederschlag unter- scheidet sich nur in seiner chemischen Zusammen- setzung, aber nicht in seiner Struktur von einem durch Säure und Erhitzung gewonnenen Nieder- schlag.
Die vorstehenden Erwägungen gelten praktisch für alle Flüssigkeiten, die in irgendeiner Form
Eiweissstoffe in disperser Form als Schwebestoffe enthalten.
Erfindungsgemäss wird nun für solche Flüssig- keiten ein Verfahren vorgeschlagen, welches aus einer Kombination der bekannten Behandlung von Eiweissstoffen mit fällend wirkenden Chemi- kalien und darauffolgender elektrolytischer Ent- säuerung besteht.
Die elektrochemische Ausflockung von Kol- loiden und Schwebstoffen ist zwar im Zusammen- hang mit einem Filtrierprozess an sich bekannt, jedoch nicht in Verbindung mit einer voran- gehenden chemischen Neutralisation wie bei dem vorliegenden Verfahren. Durch die erfindung- gemässe Arbeitsweise wird der Effekt erreicht, dass die Eiweissstoffe nach weitgehender Annäherung an den isoelektrischen Punkt dortselbst elektrochemisch zur Abscheidung gebracht werden können. Im Gegensatz zu der nahe dem Neutralpunkt erfolgenden Stabilisierung kolloidaler Eiweisslösungen bzw. der Auflösung von Eiweisskörpern, wie dies z.
B. nach dem älteren Vorschlag des Erfinders durch elektrolytische Behandlung bewirkt werden kann, gehen bei dem vorliegenden Verfahren die Eiweisskörper des mit Kalk weitgehend neutralisierten Elektrolyten, offenbar infolge Unwirksamwerdens der vorhandenen natürlichen Puffersubstanzen bei gleichzeitiger Erhöhung der Salzkonzentration, in einen instabilen Zustand über, wodurch bei der darauffolgenden Elektrolyse schon bei geringerer weiterer Erhöhung des PH-Wertes die Eiweissstoffe zur Ausscheidung gelangen. Durch die bei der Elektrolyse erfolgende nur ganz allmähliche Entsäuerung findet auch eine für die Ausfällung der Eiweissstoffe sehr vorteilhafte allmähliche Annäherung an den optimalen PH-Wert statt.
Im Nachstehenden wird ein speziell zur Aufarbeitung von Sauermolke bestimmtes Verfahren beschrieben, wobei aber ausdrücklich hervorgehoben werden muss, dass dieses Verfahren in analoger Weise auch bei allen übrigen, Eiweisskörper tierischer oder pflanzlicher Herkunft enthaltenden Flüssigkeiten verwendet werden kann, sofeme die Gewinnung der Schwebestoffe angestrebt werden soll.
Durch eine Kombination der beiden Verfahren einer chemischen Neutralisierung durch Kalk bis zu einem gewissen erniedrigten Säuregrad, bei welchem gerade noch keine Eiweissfällung stattfindet, und nachfolgende Elektrolyse bis zur Erreichung eines PH) welches das Optimum darstellt, gelingt es, eine derartige Ballung der dispersen Eiweisskörper herbeizuführen, dass dieselben bereits während der Elektrolyse grob-
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Ballung des schneeflockigen Niederschlages zu einem topfenähnlichen Gebilde, das jede Filtration überflüssig macht. Nach wahlweisem Abhebern oder Ablassen der Schotte-je nach verwendeter Temperatur-bekommt man daher einerseits das gesamte Eiweiss in topfenähnlicher Form, andererseits eine klare, beim Eindicken nicht absetzbare bzw. nicht anbrennbare Rückstände enthaltende Flüssigkeit.
Ausführungsbeispiel : Saure Molke mit einem beliebigen Säuregrad (von z. B. 350 SH) wird mittels Kalk abneutralisiert, bis ein Säuregrad von zirka 7 bis 8 SH (pH=5-95-6-05) erreicht wird. Dann wird die Molke dem elektrolytischen Entsäuerungsverfahren nach dem älteren Vorschlag des Erfinders unterworfen, bis ein Säuregrad von 3 SH (pH=6'6) erreicht wird. Die so erhaltene Flüssigkeit wird auf 800 C erhitzt. Dabei bildet sich ein topfen- ähnlicher Niederschlag, welcher das gesamte Eiweiss der Molke enthält. Die verbleibende Schotte kann dann ohne das bekannte lästige Schäumen und ohne die Gefahr einer Milchsteinbildung eingedampft werden und nach Wahl auf weitere Produkte z. B. Milchzucker verarbeitet werden oder in Vermischung mit dem zuerst gewonnenen Eiweiss als Kraftfutter Verwendung finden.
Natürlich ist auch eine Kombination in dem Sinne, dass nur ein Teil des Milchzuckers extrahiert wird und der restliche Teil allein oder in Mischung mit dem Eiweiss zur Verfütterung gelangt, möglich.
Bei einem Vergleichsversuch, bei dem die
Sauermolke nur bis auf 15 SH (pH=5-35) neutralisiert worden war, erwies sich der nach der Elektrolyse erhaltene Eiweissniederschlag als wesentlich schlechter filtrierbar wie bei der zuvor beschriebenen ausreichenden Neutralisation. Gegenüber einer mit Kalk allein vorgenommenen Ausfällung ergab das erfindungsgemässe Verfahren mindestens die zehnfache Filtrationsgeschwindigkeit.
Sinngemäss lässt sich das Verfahren, wie bereits ausgeführt, auf alle Flüssigkeiten anwenden, die kolloid gelöste bzw. dispers verteilte Eiweissstoffe beinhalten, wobei es gleichgültig ist, ob die Eiweisskörper als solche die zu gewinnende Materie darstellen (Milchindustrie, Sojabohnenindustrie usw. ) oder ob sie als schädliche Bestandteile (Me- lassebildner) aus den Flüssigkeiten entfernt werden sollen. Durch Variation des PH durch chemische Neutralisierung vorzugsweise mit Kalk bzw. durch weitere Erhöhung des PH durch Elektrolyse und die damit verbundene Aufspaltung gewisser organischer Säuren, lässt sich immer der gewünschte technische Effekt erreichen.