DD126478B1

DD126478B1 - Process for recovering casein and casein-containing protein mixtures

Info

Publication number: DD126478B1
Application number: DD19394276A
Authority: DD
Inventors: Joachim Fahr; Hans Dieter Quade
Original assignee: Joachim Fahr; Hans Dieter Quade
Priority date: 1976-07-19
Filing date: 1976-07-19
Publication date: 1983-05-25
Also published as: DD126478A1

Description

Fahr, üoachim, Dr. Dipl.-IngFahr, üoachim, dr. Dipl.-Ing

Quade, Hans-Dieter, Dr. Dipl.-Ing. Quade, Hans-Dieter, dr. Dipl.-Ing.

a) Titel der Erfindung a) Title of the invention

Verfahren zur Gewinnung von Kasein und kaseinhaltigen ProteingemischenProcess for the recovery of casein and casein-containing protein mixtures

b) Anwendungsgebiet der Erfindung b) Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Kasein und kaseinhaltigen Proteingemischen mittels Zentrifugen, insbesondere Horizontalschneckenzentrifugen.The invention relates to a process for the production of casein and casein-containing protein mixtures by means of centrifuges, in particular horizontal screw centrifuges.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen c) Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, die in Milch kolloidal gelösten Proteine durch Zugabe eines Fällungsmittels in eine unlösliche Form zu überführen und das ausgefällte Eiweiß durch geeignete Mittel vom Serum abzutrennen.It is known to convert the milk-colloidally dissolved proteins into an insoluble form by adding a precipitant and to separate the precipitated protein from the serum by suitable means.

Oe nach Temperaturbehandlung und Art des Fällungsmittels erhält man Kasein, Säure- oder Kalzium-Kopräzipitat. (Muller, L.L. : Dairy Sei. Abstr. 33 (1971) 9, S. 659) Zur Trennung von Kasein, bzw· Kopräzipitat und Serum werden Filtergewebe (Säcke), schräg angestellte Siebe mit oder ohne Vibration (Buchanan, R.A. : Dairy Engng 79_ (1962) S. 114; Drew, P.G. : XVIII. Int. Dairy Congr. IES. 422 (1970)) oder rotierende Siebtrommeln verwendet (Cerovsky, 0. u. a. : Prumysl Potravin 14 (1958) S. 64; Alfa Laval: Firmenprospekt).After temperature treatment and the nature of the precipitant, casein, acid or calcium coprecipitate are obtained. (Muller, LL: Dairy Sei. Abstr. 33 (1971) 9, p. 659) For the separation of casein or coprecipitate and serum, filter cloths (bags), diagonally placed sieves with or without vibration (Buchanan, RA: Dairy Engng 79 (1962) p. 114; Drew, PG: XVIII., International Dairy Congr., IES, 422 (1970)) or rotary sieve drums (Cerovsky, 0 et al.: Prumysl Potravin 14 (1958) p. 64; Alfa Laval: company brochure).

Bei der Säurekaseinherstellung wird der pH-Wert der Milch durch biologische Säuerung oder durch Zugabe von Mineralsäuren auf den isoelektrischen Punkt, d,h. auf pH 4,6 gesenkt. Das entstehende Koagulum, bzw. die Kaseinsuspension wird erwärmt und eine gewisse Zeit heißgehalten, um die Synärese zu verstärken und die Festigkeit der Kaseinflocken so weit zu erhöhen, daß sie vom Serum abgetrennt werden können.In acid casein production, the pH of the milk is raised to the isoelectric point by dural acidification or by adding mineral acids, d, h. lowered to pH 4.6. The resulting coagulum or casein suspension is heated and kept hot for a period of time to enhance syneresis and to increase the strength of the casein flakes so that they can be separated from the serum.

Da infolge der geringen Festigkeit der Kaseinflocken und der mechanischen Bearbeitung immer ein Teil des Eiweißes als sogenannter "Staub" verloren geht, hat man versucht, Zentrifugen u.a. Horizontalschneckenzentrifugen (Dekanter) zur Trennung von Eiweißsuspension und Serum zu verwenden (Djatschenko, P.F. : Μοίοϊ. prom. IjB (1957) 1, S.5; Voigt, H. Milchforsch./Milchpraxis 14 (1972) 5, S. 116). Dabei tritt folgender Mangel auf:Since due to the low strength of Caseinflocken and the mechanical processing always a part of the protein is lost as so-called "dust", it has been attempted centrifuges u.a. Horizontal screw centrifuges (decanters) for the separation of protein suspension and serum to use (Dyachenko, P.F.: Μοίοϊ prom.IjB (1957) 1, p.5; Voigt, H. Milchforsch./Milchpraxis 14 (1972) 5, p 116). The following defect occurs:

Beim Eintritt einer derartigen Proteinsuspension in eine Zentrifuge treten durch die hohe Beschleunigung dieser Suspension auf die Trommeldrehzahl starke Scherkräfte auf, die die weichen Flocken zum großen Teil zerstören. Die Folge davon sind wieder Staubbildung, eine ungenügende Abtrennung des Kaseins von dem Serum und verringerte Ausbeute.When such a protein suspension enters a centrifuge, the high acceleration of this suspension on the drum speed causes strong shear forces, which destroy the soft flakes for the most part. The result of this is again dust formation, insufficient separation of casein from the serum and reduced yield.

Geringe Abweichungen vom optimalen pH-Wert (0,1 - 0,2) führen zu erheblichen Betriebsstörungen und können die Abtrennung gänzlich verhindern.Small deviations from the optimum pH value (0.1 - 0.2) lead to considerable malfunctions and can completely prevent the separation.

d) Ziel der Erfindung d) Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Vereinfachung des technologischen Prozesses zur Herstellung von Kasein und kaseinhaltigen Proteingemischen, in der Erhöhung der Ausbeute sowie in der Erweiterung und Verbesserung des Einsatzes von Zentrifugen für die Proteingewinnung.The object of the invention is to simplify the technological process for the production of casein and casein-containing protein mixtures, to increase the yield and to expand and improve the use of centrifuges for protein recovery.

- 3 ѳ) Darlegung des Wesens der Erfindung - 3 ѳ) Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels Zentrifugen die bei der Milchproteingewinnung allgemein angewandten VerfahrensstufenThe invention is based on the object by means of centrifuges, the generally used in the milk protein production process stages

- Ansäuern der Milch und Ausfällung der Proteine,Acidification of the milk and precipitation of the proteins,

- Verfestigen der Eiweißflocken durch Temperatur/Zeit-Behandlung- Solidifying the protein flakes by temperature / time treatment

- Trennung des Eiweißes vom Serum- Separation of protein from serum

zu einem Verfahrensschritt zu vereinigen und gleichzeitig die Proteinverluste wesentlich zu senken. Es wurde ein Weg gefunden, Kasein ohne Synärese gleichzeitig auszufällen und abzutrennen.to unite into one process step and at the same time to significantly reduce protein losses. A way was found to simultaneously precipitate and separate casein without syneresis.

Erfindungsgemäß wird in die Zentrifuge die noch kolloide Eiweißlösung mit Fällungstemperatur eingeleitet. Diese Eiweißlösung wird erst in der Zentrifuge mit dem Fällungsmittel versetzt. Durch die auftretende Flüssigkeitsturbulenz erfolgt ein gründliches Vermischen. Die Eiweißflokken entstehen dadurch erst in der rotierenden Zentrifugentrommel und durchlaufen nicht mehr den zerkleinernd wirkenden Eintrittsvorgang in die Zentrifuge. Die auf diese Weise hergestellten Flocken können aufgrund ihrer höheren Dichte und ihres größeren Durchmessers gegenüber den Flocken des herkömmlichen Verfahrens wesentlich leichter in der Trommel sedimentieren und abgetrennt werden. Der Anteil feinster Teilchen, die die Ausbeute des Verfahrens verschlechtern, ist hier sehr gering.According to the still colloidal protein solution is introduced with precipitation temperature in the centrifuge. This protein solution is added to the precipitant in the centrifuge. Due to the fluid turbulence occurring, a thorough mixing takes place. The Eiweißflokken thereby arise only in the rotating centrifuge drum and no longer go through the crushing acting entry into the centrifuge. The flocs produced in this way, due to their higher density and larger diameter compared to the flakes of the conventional method can sediment much easier in the drum and separated. The proportion of very fine particles which worsen the yield of the process is very small here.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der apparative Aufwand für die genannte Eiweißherstellung erheblich verringert, weil mehrere Verfahrensstufen in einem Verfahrensschritt vereinigt werden. Durch das neuartige Fällungsprinzip sind statt teurer Hochleistungsmaschinen Zentrifugen mit normaler Drehzahl einsetzbar, trotzdem ist die Ausbeute gegenüber den herkömmlichen Verfahren merklich verbessert. Ein weiterer Vorteil ist die Erweiterung des optimalen Temperatur- und pH-Bereiches zur Kaseinherstellung. Während bei den bekannten Verfahren eine pH-Abweichung von 0,2 zu erheblichen Eiweißverlusten führt, treten bei dem erfindungsgemäßen VerfahrenWith the help of the method according to the invention, the expenditure on equipment for said protein production is considerably reduced because several process stages are combined in one process step. Due to the novel precipitation principle instead of expensive high-performance centrifuges with normal speed can be used, yet the yield compared to conventional methods is significantly improved. Another advantage is the extension of the optimal temperature and pH range for casein production. While in the known methods, a pH deviation of 0.2 leads to significant protein losses, occur in the inventive method

zwischen pH 4,7 und 4,0 sowie zwischen 40 und 50 ⁰C keine signifikanten Unterschiede in der Ausbeute ein· Das bedeutet, daß das Verfahren leichter zu steuern ist und eine sicherere Betriebsweise garantiert. Es ist möglich, nach dem vorgeschlagenen Verfahren, Eiweiße unterschiedlichster Art zu gewinnen.between pH 4.7 and 4.0 and between 40 and 50 ⁰ C no significant differences in the yield · This means that the process is easier to control and guarantees a safer operation. It is possible, according to the proposed method, to obtain proteins of various kinds.

f) Ausführungsbeispiele f) embodiments

1. Entrahmte Milch mit einer Temperatur von 40 ⁰C wird einem Dekanter durch das Zentralrohr zugeführt. An der Eintrittsatelle der Milch in die Trommel wird 5 %-ige Schwefelsäure zugesetzt und der pH-Wert auf 4,3 gesenkt. Während der Beschleunigung auf die Trommelgeschwindigkeit tritt eine intensive Mischung von Milch und Säure ein. Die in der Trommel gebildeten Kaseinflocken werden im Zentrifugalfeld abgetrennt. Das so hergestellte Kasein hat eine Trockenmasse von 40 bis 50 % und kann nach einem bekannten Verfahren getrocknet werden.1. Skimmed milk with a temperature of 40 ⁰ C is fed to a decanter through the central tube. 5% sulfuric acid is added to the inlet of the milk into the drum and the pH is lowered to 4.3. During the acceleration to the drum speed, an intense mixture of milk and acid occurs. The casein flakes formed in the drum are separated in the centrifugal field. The casein thus produced has a dry matter content of 40 to 50 % and can be dried by a known method.

2. Entrahmte Milch wird auf 95 ⁰C erhitzt, 10 min heißgehalten und auf 50 ⁰C abgekühlt. Die Fällung und Abtrennung des Eiweißes erfolgt durch Zugabe 5 %-iger Salzsäure unmittelbar in den Trommeleinlauf der Zentrifuge. Das abgetrennte Kopräzipitat hat eine Trockenmasse von 40 bis 50 %. 2. Skimmed milk is heated to 95 ⁰ C, kept hot for 10 min and cooled to 50 ⁰ C. The precipitation and separation of the protein is carried out by adding 5% hydrochloric acid directly into the drum inlet of the centrifuge. The separated coprecipitate has a dry matter content of 40 to 50 %.

3. Eine gemäß Beispiel 2 vorbehandelte Milch wird durch Zugabe von 1 % einer 5 %-igen CaCl_-Lösung in den Dekanter hinein gefällt und gleichzeitig vom Serum abgetrennt. Das Ca-Kopräzipitat mit 40 bis 50 % Trokkenmasse kann nach einem bekannten Verfahren getrocknet werden·3. A pretreated according to Example 2 milk is precipitated by the addition of 1% of a 5% CaCl_ solution into the decanter and simultaneously separated from the serum. The Ca coprecipitate with 40 % to 50 % dry mass can be dried by a known method.

Claims

invention claim

1. A process for the production of casein and kaseinhaltigen protein mixtures by way of precipitation and separation by centrifuges, characterized in that the fur means is added directly in the centrifuge drum to the colloidal, heated to precipitation, protein solution and the precipitated flakes simultaneously without Synäresezeit from the formed Proteinsuspension be separated by centrifugal force.