DE1617503A1

DE1617503A1 - Verfahren zur Extraktion von Proteinen aus Milchserum

Info

Publication number: DE1617503A1
Application number: DE19671617503
Authority: DE
Inventors: Jean Pien
Original assignee: Genvrain S A
Current assignee: Genvrain S A
Priority date: 1966-06-27
Filing date: 1967-06-19
Publication date: 1971-04-08
Also published as: FR1536183A; LU53814A1; US3583968A; SE342126B; BE699413A; NL6708855A; GB1190448A

Description

GENVRAIN, 44 rue Louis Blanc, Paris, Frankreich

"Verfahren zur Extraktion von Proteinen aus Milchserum"

Das Milchserum, das sieh bei der Käseherstellung von dem unter der Einwirkung des Labs auf die Milch gebildeten Gerinnsel trennt, umfaßt eine gewisse Anzahl von sich in Lösung befindlichen Stoffen, unter anderen auch Proteinstoffe, die durch das Lab nicht gerinnen. Diese Proteinstoffe sind hauptsächlich durch das Lactalbumin und das Lactoglobulin vertreten, deren Gesamtmenge sich ungefähr auf 5 bis 6 Gramm pro Liter Milchserum beläuft· Diese Menge variiert je nach Milchsorten, Jahreszeiten, den hergestellten Käsesorten usw.

Diese besonderen Proteine können zahlreiche und verschiedenartige Verwendungsmöglichkeiten aufweisen, ζ. Β. : Ernährung von Menschen und Tieren, pharmazeutische und diätetische Produkte, Herstellung bestimmter Käsesorten aus "Serum" und ebenso eine Anreicherung der Milch mit Proteinen mit dem Ziel, die Ergiebigkeit der Milch für die Käseherstellung zu erhöhen. Die zuletzt genannte Anwendung, die es erlaubt,

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den Ergiebigkeitskoeffizienten der zur Käseherstellung verwendeten Milch entscheidend zu erhöhen, und zwar zwischen 12. und 18 %, ist in der Patentanmeldung G 45 785 IVa/55e der Anmelderin beschrieben.

Bei bestimmten Anwendungen, besonders bei der Zugabe von Proteinen aus Milchserum zur Milch in der Käseherstellung, ist es nicht möglich, die klassischen, wohlbekannten und bereits nutzbar gemachten Verfahren der Extraktion von Proteinen für andere weniger wertvolle Verwendungszwecke anzuwenden·

Im großen und ganzen bestehen diese klassischen Verfahren darin, das mehr oder weniger vorher angesäuerte Milchserum ungefähr bis zum Siedepunkt zu erhitzen, das Serum bei dieser Temperatur während einer Zeitdauer heiß zu halten, die ausreicht, um die Proteine hart werden zu lassen und ihre Extraktion zu erleichtern, um schließlich den unlöslichen Bestandteil durch Abgießen oder Filtration zu trennen·

Diese Verfahren weisen zahlreiche Nachteile auf; sie eignen sich nicht zu einer stetigen industriellen Fertigung, und die derartig gewonnenen Produkte besitzen nicht die Qualitäten, die für die meisten obenstehenden Verwendungszwecke auf dem Ernährungssektor erforderlich sind. Im besonderen eignen sich die Produkte nicht sonderlich für eine erneute Zugabe

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in die Milch, die zur Herstellung von Käse verwendet wird.

Die Erfindung hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gegenstand, die es erlauben, aus Milchserum Proteine von ausgezeichneter physikalischer, chemischer und bakteriologischer Qualität zu extrahieren, die uneingeschränkt für alle Zwecke verwendbar sind, wobei Verfahren und Vorrichtung einen kontinuierlichen und praktisch automatischen Arbeitsprozeß gewährleisten.

Die genaue Unlösbarmachung des Lactalbumins und des Lactoglobulins erfordert ein verlängertes Belassen des Serums im sauren Zustand bei einer Temperatur zwischen 90 und 100 C. Bei einem kontinuierlichen Fertigungsprozeß kann diese Einlagerung nicht statisch sein. Sie muß vielmehr dynamisch sein. Ist der aus dieser dynamischen Einlagerung resultierende Prozeß zu heftig, so fällt das Protein in zu feinen oder zn leichten Teilchen aus, um diese wirksam trennen zu können.

Erfindungsgemäß kann diese dynamische Einlagerung, die einen sehr gemäßigt ablaufenden Prozeß zuläßt, durch die Zirkulation des Milchserums verwirklicht werden» Dazu wird das Serum vorher zum Beispiel auf einen pH-Wert von 4,7 angesäuert, darauf auf die erforderliche Temperatur von beispielsweise 95°C gebracht und in ein Leitungsnetz eingeführt. Das Leitungsnetz weist eine angemessene Länge und einen geeigneten Durchmesser auf und wird vorzugsweise aus geradlinigen Rohren gebildet. Die Rohre können untereinander durch Krümmer oder Spiralrohre verbunden sein, die eine oder

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mehrere Windungen bilden. Sie bestehen zweckmäßig aus rostfreien Legierungen oder Plastikmaterial, das ohne Verformung einer Temperatur von 1OO°C widersteht.

Es fällt gleicherweise in den Rahmen der Erfindung, daß diese Rohre im Innern eines Behälters angeordnet sind, der von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit mit der entsprechenden Temperatur durchlaufen wird, oder daß die Rohre von einer Isolierschicht umgeben sind, um ein verfrühtes Erkalten der Flüssigkeit während der Zirkulation in dem Leitungsnetz zu vermeiden.

Eine andere grundlegende Besonderheit der Erfindung besteht darin, das Milchserum auf ungefähr J5O bis 4o°C abzukühlen und dann die so in dem Serum unlöslich gemachten Proteine auf zentrifugalem Wege mittels einer geeigneten Vorrichtung, die eine kontinuierliche Trennung ermöglicht, zu extrahieren, und zwar einerseits durch Abtrennung einer "Proteinmilch",

in dem die durch eine konzentrierte Suspension feinerζMilehserum unlöslich gemachter Teilchen (micelles) des Proteins gebildet wird, und andererseits durch die Abtrennung des proteinlosen Milchserums.

Die auf diese Weise gewonnene Proteinmilch kann einen trokkenen Gesamtextrakt zwischen 12 und 20 Prozent, und zwar vorzugsweise von ca. 16 Prozent, aufweisen. Die zuletzt genannte Zahl entspricht einem Gehalt an nahezu reinen und trockenen

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- 5 -Proteinen in der Größenordnung von 10 Prozent.

Die physikalische Struktur dieser Proteinmilch ist außerordentlich fein, fetthaltig und homogen. Diese Qualität kann durch keines der derzeit bekannten klassischen Ex-. traktionsverfahren erzielt werden. Diese besondere Struktur, deren Gewinnung das wesentliche Merkmal der Erfindung darstellt, ist unerläßlich für den Erfolg der meisten Anwendungen der aus Milchserum gewonnenen Proteine, sei es, daß es sich zum Beispiel um ihre Trocknung durch Zerstäubung zwecks Herstellung von pharmazeutischen oder diätetischen Spezialprodukten, sei es, daß es sich um ihre Zugabe zur Milch in der Käseherstellung handelt, um deren Ergiebigkeit zu steigern, usw.

Eine Anwendung der vorher ausgeführten Grundgedanken, wie sie praktisch verwirklicht worden ist, wird mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf das Beispiel beschränkt ist.

Das Milchserum einer Fabrikation von weicher Käsemasse wird je nach Produktion gesammelt, auf +8⁰C abgekühlt und in einem Aufbewahrungsbehälter 1 aus rostfreiem Stahl mit einem Passungsvermögen von j50 000 Litern bis zum folgenden Tag eingelagert.

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Am nächsten Tag wird die Flüssigkeit nacheinander den folgenden Behandlungen unterworfen:

1. Aufwärmung auf 65 C in einem Plattenwärmetauscher 2 mit einer Leistung von 5 000 Litern pro Stunde.

2. Zweite Aufheizung von 65 auf 95°C durch direkte Dampfeinspritzung 3* die durch ein Regelventil 4 gesteuert wird,

J. Kontinuierliche Säuerung auf einen pH-Wert von 4,7 durch die Einspritzung von Salzsäure mittels einer kleinen Zumeßpumpe 5* wobei die eingespritzten Mengen durch eine bei 6 angedeutete Regelvorrichtung für den pH-Wert gesteuert werden.

4. Einlagerung des Milchserums bei 95°C und einem pH-Wert von 4,7 in einem Leitungsnetz 7 aus Plastikmaterial von entsprechender Länge während einer Dauer von mindestens 15 Minuten. Im Laufe dieser Einlagerung vollzieht sich die Ausfällung der Proteine praktisch vollständig.

5· Kontinuierliche Abkühlung des Serums, das das unlöslich gemachte Protein enthält, in einem Plattenwärmetauscher auf ungefähr 35°C.

6. Zentrifugale Extraktion in einer kontinuierlich arbeitenden Trennvorrichtung 9· Die Vorrichtung verarbeitet das Gemenge Milchserum + Proteine mit einer Leistung von 5 000 Litern pro Stunde und liefert kontinuierlich auf der einen Seite eine "Proteinmilch" in 10 und auf der anderen Seite das proteinlose Serum in 11.

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7. Soll der Verwendungszweck der "Proteinmilch" verschiedenartig sein, muß sie in 12 auf eine niedrige Temperatur vor der Einlagerung in 15 oder vor dem Transport abgekühlt werden.

8. Das proteinlose Milchserum wird nach einer etwaigen Konzentrierung für die Herstellung von Ernährungsprodukten für Vieh, für die Extraktion der Laktose, für die Trocknung usw. verwendet.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist nicht auf das obenstehende Beispiel beschrankt. Die Verwendung der vorzugsweise konzentrierten Seren, die Regelung des pH-Wertes auf einen anderen Wert als 4,7, die zentrifugale Extraktion bei anderen Temperaturen als 35°> oder alle anderen Anwendungsarten und Abwandlungen der Erfindungsprinzipien fallen in den Rahmen der Erfindung*

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Claims

Gr. II

Ansprüche:

1. Automatisches und kontinuierliches Verfahren zur Extraktion von für alle Anwendungszwecke verwendbaren Proteinen aus Milchserum hoher physikalischer, chemischer und bakteriologischer Qualität, dadurch gekennzeichnet, daß das Serum, z.B. auf einen pH-Wert von 4,7» angesäuert, auf eine Temperatur zwischen 90⁰C und 100⁰C oder ungefähr auf diese Temperatur erhitzt und einer dynamischen Einlagerung während einer Dauer von zehn bis dreißig Minuten unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Einlagerung durch Zirkulation des behandelten Milchserums in einem Leitungsnetz verwirklicht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Serum unlöslich gemachten Proteine vorzugsweise nach der Abkühlung auf zentrifugalem Wege mittels einer geeigneten kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung abgesondert werden.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsnetz aus geradlinigen Rohren gebildet wird, die untereinander durch Krümmer oder Windungen aus Spiralrohren

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aus rostfreiem oder plastischem Material verbunden sind«

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre im Innern eines isolierenden oder von einer erhitzten Flüssigkeit durchlaufenen Behälters angeordnet sind.

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