Verfahren zur Gewinnung von nicht für Nahrungszwecke bestimmtem 1VTilchzucker aus Holke. Es ist bekannt, Milchzucker aus Molke dadurch zu gewinnen, da.ss die Molke über freiem Feuer in Kesseln eingedampft wird. Hierbei resultiert ein braungelber, sehr un reiner Rohzucker in einer Ausbeute von 55 bis 60 %. Weitere Zuckerverluste treten bei der nachfolgenden Reinigung auf.
Es ist ferner bekannt, die Molke mit Neutrali- sationsmitteln bis zur fast verschwindenden Säurereaktion zu behandeln, hierauf im Vakuum bis auf etwa '/" des ursprüng lichen Volumens einzudampfen. Beim Ab kühlen der konzentrierten Molke kristallisiert die haktose aus. Man erhält nach dieser Arbeitsweise Rohzuckerausbeuten bis zu 75 % des in der Molke vorhandenen Zuckers. Auch hier führt die anschliessende Raffina- tion zu weiteren Zuckerverlusten.
Gemäss dem Verfahren der Erfindung wird die Molke vor dem Eindampfen ent- eiweisst, indem man die Molke bis fast zum wahren Neutralpunkt neutralisiert, auf eine die Koagulierung der Eiweissstoffe fördernde Temperatur bringt, sowie bei einer solchen Temperatur schrittweise ansäuert und nach Entfernung der ausgefällten Eiweissstoffe zwecks Entfernung der Elektrolyte elektro- osmotisch behandelt.
Das Verfahren kann so ausgeführt werden, dass man die bis fast zum wahren Neutralpunkt neutralisierte Molke ganz kurze Zeit aufkocht, hierauf mit einer starken Säure, wie zum Beispiel Salz säure, Schwefelsäure, ansäuert, das Koagulat abfiltriert und das Filtrat mit einem Ad sorptionsmittel, wie zum Beispiel Ton, Kao lin, behandelt und nach erfolgter Filtration das Filtrat, nachdem es zwischen Dia- phra.gmen in einer in der Richtung des elektrischen Stromes dünnen Schicht der Einwirkung 'des elektrischen Gleichstromes bis zur praktischen Salzfreiheit aus gesetzt wurde,
zur Trockne verdampft. Als Anodendiaphragma kann man tierische Membranen, wie zum Beispiel Haut, Blasen, Därme, und als, Kathodendiaphragma vege tabilische Stoffe, zum Beispiel Baumwoll gewebe, verwenden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden: Die Molke wird zunächst bei verschiede nen p" -Werten Temperaturen über 60 C ausgesetzt, und zwar derart, dass die ziem lich saure Rohmolke mit Soda oder einem andern Neutralisationsmittel bis annähernd zu dem wahren Neutralpunkt neutralisiert wird. Dann wird kurz aufgekocht und hierauf die Molke allmählich während des Abkühlens mit einer starken, Säure, wie Salzsäure, Schwefelsäure, angesäuert.
Die Molke durchläuft hierbei einen grossen p " Bereich, und der grösste Teil der Eiweiss stoffe, die bei den verschiedenen pH -Werten ihr Koagulationsoptimum besitzen, wird zur Fällung gebracht. Die Enteiweissung geht hierbei bedeutend weiter, als wenn nur bei einem einzigen pH -Wert koaguliert wird. Ausserdem befindet sich die Molke während des Auf kochens auf einem p<B>11,</B> das dicht an dem wahren Neutralpunkt liegt, so dass eine Umwandlung des Milchzuckers fast ausgeschlossen ist.
Das Koagulat wird nun abfiltriert und das Filtrat sofort mit einem Adsorptionsmittel, wie Ton oder Kaolin, in einer Menge von 1 bis 2 %, zwecks weiterer Enteiweissung und Entfärbung, einige Zeit verrührt.
Nach erfolgter Filtration wird das Fil trat zwecks Entfernung der Elektrolyte und der diffusiblen Eiweissabbauprodukte der elektroosmotischen Behandlung unterworfen. Die elektroosmotische Behandlung wird zweckmässig derart ausgeführt, dass ein nennenswerter Verlust an Milchzucli:er nicht eintritt. Um Verluste zu vermeiden, darf die Molke während der elektroosmotischen Behandlung nie zu sauer werden, das heisst die Wasserstoffionenkonzentration darf nicht unter das p<B>1,</B> des primären Phosphates sin ken.
Es tritt sonst leicht eine Invertierung des Milchzuckers ein. Ferner sind hohe Tem peraturen über 40 C auszuschalten, da die selben ebenfalls in Verbindung mit einer hohen Wa.sserstofionenkonzentration zu einer Umwandlung Anlass geben. Ferner muss eine zu lange Osmosedauer vermieden werden, da sonst Diffusionsverluste an Zucker auftreten.
Diese Bedingungen können für eine elektroosmotische Behandlung, bei der Ver luste an Milchzucker vermieden werden sol len, dadurch erreicht werden, dass die Molke zwischen Diaphrabmmen in einer in der Rich tung des elektrischen Stromes dünnen Schicht der Einwirkung des elektrischen Gleich stromes ausgesetzt wird. Durch diese An ordnung der Diaphragmen, durch die erzielt wird, da.ss die Anionen bezw. Kationen rasch aus der zu behandelnden Flüssigkeit abwan dern, wird vermieden, dass die Molke wKh- rend der elektroosmotischen Behandlung stark sauer wird.
Durch die Arbeitsweise in dünner Schicht wird die Behandlungsdauer erheblich verkürzt. Die Verwendung einer dünnen Schicht hat ausserdem den Vorteil, dass bei geringer Betriebsspannung eine grosse Stromdichte erzielt, wird, so dass die elektroosmotischeBehandlung der erfindungs gemäss vorbehandelten Molke ohne Erwär mung rasch verläuft.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen beispielsweise eine zur Durchführung der elektroosmotischen Behandlung geeignete Vor richtung in schematischer Darstellung.
In dem Sammelgefäss S befindet sieh die von den Ei -eisskörpern befreite, mit einem Adsorptionsmittel behandelte und filtrierte Molke, die über das Rohr E durch eigenes .Gefälle in den Mittelraum 111 des Elektroosmoseapparates fliesst. Der Mittel raum M dieses Apparates ist von den beiden Seitenräumen 37z, und Kri, durch ein Anoden- und ein Kathodendiaphragma ge trennt. Im Seitenraum 17a befindet sich die Anode, im Seitenraum K-rz die Kathode.
Die die einzelnen Räume abgrenzenden Rahmen sind filterpressenartig- zusammengesetzt. Die zu behandelnde Molke tritt durch einen Über lauf bei Z aus dem Mittelraum aus und wird durch eine Pumpe P in das Sammel- gefäss S' befördert.
Es findet eine kon tinuierliche Zirkulation der im Sa,mmel- raum S sich befindenden Flüssigkeit durch den Mittelraum 1Z statt, so dass ein bestimm- tes Flüssigkeitsquantum mehrmals den Raum M durchfliesst, bis es vollständig von Elek trolyten befreit ist.
Damit sich während der elektroosmoti- sehen Behandlung die anodisch und katho- disch abgewanderten Elektrolyte nicht zu sehr konzentrieren, findet in den Seiten räumen An und Kn eine dauernde Spülung mit Wasser statt. Der Zutritt des Spülwas sers erfolgt über die Rohre D und der Aus tritt durch die Rohre F. Durch das Wasser werden die an den Elektroden sich bilden den elektrolytischen Zersetzungsprodukte der Molke beseitigt und abgeführt.
Man kann mehrere der oben beschriebe nen Einzelapparate filterpressenartig hinter einander schalten und so, unter Ausschal tung des Sammelgefässes S, einen kontinuier lichen Betrieb erzielen, wobei die vorbehan delte Molke dauernd, entsalzen und ent- eiweisst, den Apparat verlässt. Ausführungsbeispiel: Es wurde von einem Liter Rohmolke mit folgender Zusammensetzung ausgegangen: Asche 0,57 % Protein 0,84 % Zucker 4,20% Gesamtrückstand 5,91 % Säuregrad 7,2.
Die Bestimmung des Säuregrades erfolgte nach einer speziell für den Milchzucker üblichen Skala, von der ein Grad der An zahl Kubikzentimeter irgend einer n/4-Lauge entspricht, die man zum Neutralisieren von 100 cm' Molke braucht. Beispielsweise hat eine Molke einen Säuregrad 2, wenn 'man, um 100 cm' davon zu neutralisieren, 2 cm' 1/4 normaler Natronlauge nötig hat.
Die angegebene Menge Rohmolke wurde durch Zusatz von 0,69 gr wasserfreier Soda auf den Säuregrad 2 gebracht, drei Minuten gekocht, während des Abkühlens allmählich mit 10 cm' n/Salzsäure auf den Säuregrad 6 übergeführt und dann blank filtriert. Nach der Filtration war der Proteingehalt des Filtrates auf 0,87 % zurückgegangen. Das blanke Filtrat wurde darauf mit 2 % Os- moton versetzt und 30 Minuten gerührt. Nach erfolgter Filtration betrug der Eiweiss gehalt des Filtrates 0,30 %, und war das Filtrat weitgehend entfärbt.
Das Filtrat wurde nun im Elektroosmoseapparat bei einer Anfangsspannung von 10 Volt und einer Endspannung von 110 Volt und durch schnittlich 2,26 Ampere bis zur praktischen Salzfreiheit behandelt. (Stromverbrauch 0,13 KWSt. pro Liter.) Nach der elektro- osmotischen Behandlung war die Zusammen setzung der Mittelraumflüssigkeit folgende: Asche 0,01% Protein 0,14% Zucker 4,10 Gesamtrückstand 4,28 %. Zur Trockne im Vakuum eingedampft, ergab sich ein 96,5 %iger Milchzucker.
Process for the production of 1V lactose not intended for food from Holke. It is known that milk sugar can be obtained from whey by evaporating the whey over an open fire in kettles. This results in a brownish-yellow, very unclean raw sugar in a yield of 55 to 60%. Further sugar losses occur during the subsequent cleaning.
It is also known to treat the whey with neutralizing agents until the acid reaction almost disappears, then to evaporate it in vacuo to about 1/2 "of the original volume. When the concentrated whey cools, the haktose crystallizes out. This procedure gives Raw sugar yields up to 75% of the sugar present in the whey. Here, too, the subsequent refining leads to further sugar losses.
According to the method of the invention, the whey is deprotected before evaporation by neutralizing the whey to almost the true neutral point, bringing it to a temperature that promotes the coagulation of the proteins, and gradually acidifying it at such a temperature and after removing the precipitated proteins Electro-osmotically treated removal of electrolytes.
The process can be carried out in such a way that the whey, which has been neutralized almost to the true neutral point, is boiled for a very short time, then acidified with a strong acid, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, the coagulate is filtered off and the filtrate with an adsorbent such as for example clay, kaolin, and after filtration the filtrate, after it has been exposed to the action of the direct current until practically salt-free, between diaphragms in a thin layer in the direction of the electric current,
evaporated to dryness. Animal membranes, such as skin, bladders, intestines, can be used as the anode diaphragm, and stable materials such as cotton fabric can be used as the cathode diaphragm.
The method according to the invention can be carried out, for example, as follows: The whey is first exposed to temperatures above 60 ° C. at various p "values, in such a way that the fairly acidic raw whey with soda or another neutralizing agent almost reaches the true value It is then briefly boiled and the whey is then gradually acidified with a strong acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid while cooling.
The whey passes through a large p "range, and the majority of the proteins, which have their optimum coagulation at the various pH values, are precipitated. The deproteinization goes significantly further than if only a single pH value In addition, during boiling, the whey is on a p <B> 11 </B> which is close to the true neutral point, so that conversion of the milk sugar is almost impossible.
The coagulate is then filtered off and the filtrate is immediately stirred for some time with an adsorbent such as clay or kaolin in an amount of 1 to 2% for the purpose of further deproteinization and decolouration.
After filtration, the Fil is subjected to electroosmotic treatment to remove the electrolytes and the diffusible protein degradation products. The electro-osmotic treatment is expediently carried out in such a way that a significant loss of milk sugar does not occur. In order to avoid losses, the whey must never become too acidic during the electroosmotic treatment, i.e. the hydrogen ion concentration must not drop below the p <B> 1 </B> of the primary phosphate.
Otherwise, the milk sugar is easily inverted. In addition, high temperatures above 40 C must be switched off, since these also give rise to a conversion in connection with a high hydrogen ion concentration. Furthermore, an osmosis time that is too long must be avoided, since otherwise diffusion losses of sugar occur.
These conditions can be achieved for an electroosmotic treatment, in which loss of lactose should be avoided, by exposing the whey between diaphragms in a thin layer in the direction of the electrical current to the action of the electrical direct current. Through this arrangement of the diaphragms, it is achieved that the anions respectively. If cations migrate quickly from the liquid to be treated, this prevents the whey from becoming strongly acidic during the electroosmotic treatment.
By working in a thin layer, the duration of the treatment is shortened considerably. The use of a thin layer also has the advantage that a large current density is achieved with a low operating voltage, so that the electroosmotic treatment of the whey pretreated according to the invention proceeds quickly without heating.
1 and 2 of the drawing show, for example, a suitable device for carrying out the electroosmotic treatment in a schematic representation.
In the collecting vessel S you can see the whey which has been freed from the egg-ice bodies, treated with an adsorbent and filtered, which flows through the pipe E through its own gradient into the central space 111 of the electroosmotic apparatus. The middle space M of this apparatus is separated from the two side spaces 37z, and Kri, by an anode and a cathode diaphragm. The anode is located in the side space 17a, the cathode in the side space K-rz.
The frames delimiting the individual rooms are put together like a filter press. The whey to be treated emerges from the central space through an overflow at Z and is conveyed by a pump P into the collecting vessel S '.
There is a continuous circulation of the liquid in the Sa, mmel space S through the middle space 1Z, so that a certain quantity of liquid flows through the space M several times until it is completely freed of electrolytes.
In order that the electrolytes that have migrated anodically and cathodically do not concentrate too much during the electroosmotic treatment, the sides An and Kn are continuously rinsed with water. The rinsing water enters through pipes D and exits through pipes F. The electrolytic decomposition products of the whey that form on the electrodes are removed and carried away by the water.
Several of the individual devices described above can be switched one behind the other like a filter press and thus, with the collection vessel S switched off, continuous operation is achieved, with the pretreated whey continuously leaving the device, desalted and de-proteinised. Exemplary embodiment: One liter of raw whey with the following composition was assumed: ash 0.57% protein 0.84% sugar 4.20% total residue 5.91% acidity 7.2.
The degree of acidity was determined according to a scale customary especially for milk sugar, of which one degree corresponds to the number of cubic centimeters of any ¼ of a lye that is needed to neutralize 100 cm of whey. For example, a whey has a degree of acidity of 2 if 'to neutralize 100 cm' of it, you need 2 cm '1/4 normal sodium hydroxide solution.
The stated amount of raw whey was brought to acidity 2 by adding 0.69 g of anhydrous soda, boiled for three minutes, while cooling was gradually converted to acidity 6 with 10 cm / hydrochloric acid and then filtered until clear. After the filtration, the protein content of the filtrate had decreased to 0.87%. The bare filtrate was then treated with 2% osmotone and stirred for 30 minutes. After filtration, the protein content of the filtrate was 0.30% and the filtrate was largely discolored.
The filtrate was then treated in the electro-osmosis apparatus at an initial voltage of 10 volts and a final voltage of 110 volts and an average of 2.26 amperes until it was practically salt-free. (Electricity consumption 0.13 KWSt. Per liter.) After the electro-osmotic treatment, the composition of the central fluid was as follows: Ash 0.01% protein 0.14% sugar 4.10 total residue 4.28%. Evaporated to dryness in vacuo gave a 96.5% lactose.