DE2012675A1

DE2012675A1 - Verfahren zur Gewinnung von Eiweiß

Info

Publication number: DE2012675A1
Application number: DE19702012675
Authority: DE
Inventors: Carl S.; Attebery James M.; Minneapolis Minn. Dienst (V.St.A.)
Original assignee: Swanson, Emery Carlton, Minneapolis, Minn. (V.St.A.)
Priority date: 1969-03-18
Filing date: 1970-03-17
Publication date: 1970-09-24
Also published as: CH535266A; BE747494A; GB1307899A; IE34057B1; NL7003762A; DE2012675C2; FR2039603A5; US3547900A; IE34057L; ZA701803B

Description

" Verfahren	zur	Gewinnung von	Eiweiß	It	808	189
Priorität:.	18.	März 1969, V,	,St.A.,	Nr.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur v/irksamen Trennung proteinhaltigen Materials von Materialien mit niedrigerem Molekulargewicht, wie Salzen. In einer Beziehung beschreibt die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung geniessbaren Proteins aus proteinhaltigen Lösungen von geringem-4siert,. wie beispielsweise Magermilch, Käsewasser, Brauereihefe, Torula-Hefe una anderen Protein enthaltenden, aus Herstellungsverfahren stammenden Rückständen.

Vor-wenigen Jahren sind Molekularsiebtrennungs- oder -abtrennungstechniken als brauchbar bei der fraktionierung von Gemischen aus Materialien mit* unterschiedliehen Molekulargewichten und Dimensionen beschrieben worden* Beispielhaft für derartige Techniken steht das Verfahren nach der. USA-Patentschrift 3 002 825, nach dem das Molekularsiebmaterial in Form von Gelkörnchen Substanzen aus der Besehickungslosung aelektiv absorbiert. Substanzen mit unterschiedlichen Molekulargewichten werden zwischen dyn

BADOftfGfNAL

Gelkörrcheii uni aer umgebenden Lösung wegen ihrer untersehied-1icheii Fähigkeit, in die Gelkörnchen einzudringen, die von ihren Molekulargewichten abhängt, unterschiedlich verteilt. Das wässrige Medium, d.h. die Beschickungslösung, in die die Gelkörnchen eingetaucht werden, wird aus der Gelschicht verdrängt, und danach wird die wässrige Flüssigkeit, normalerweise Wasser, der Schicht zur Verdrängung oder Eluierung der Beschickungslosung aus der Schicht zugeführt. Nachfolgende Fraktionen der verdrängten, aus der Schicht ausfliessenden Flüssigkeit (der "Abfluss" oder das "Eluat") werden gesammelt, wobei man mindestens eine Fraktion mit einem Gehalt an einem grösseren Anteil an Substanz von umfangreicherer Molekülgrösse und wenigstens eine nachfolgende Fraktion mit einem grösseren Anteil an Substanz von geringerer Molekülgrösse erhält.In einem derartigen Verfahren kann man verschiedene Gelmaterialien, beispielsweise Dextrangel, verwenden.

Er-st kürzlich sind derartige Molekularsieb-Abtrennungstechniken bei der Abtrennung von geniessbarem Protein von Salzen in Magermilch uad Käsewasser angewendet worden. Nach der Broschüre "Gel Filtration, A liew Way of Recovering Protein From Milk and Whey", einem Informationsblatt (SIQ92E/3) der Verkaufsabteilung der Pir.ua Alfa-Laval Go., wird zuerst Käsewasser auf einen ungefähren Feststcffgehalt von 23 >£ konzentriert und dann einer Schicht von Melekularsie'ükörnchen zugeführt. .Nachdem die Beschickung in der Scnicht <? üortisrt ist, wird Wasser verwendet, um die Proteinmoleküle von citn. festgehaltenen Salzen zu eluieren. Obwohl wirksame Tr^nauvip-^ri verwirklicht werde·; können, hat dieses Verfahren

, ein^ohliea·:. lieh der Neigung der Bescbik-009839/1585

BAD ORIGINAL

kungj ein Verstopfen der Schicht, ein. Unwirksamwerden des Molekular siebma.terials usw. zu verursachen.

Jedes Protein hat in einer wässrigen lösung einer feststehenden Saizkcnzentration und eines bestimmten p_H-Wertes eine definierte und charakteristische Löslichkeit. Unter gegebenen Bedingungen ist die Proteinmenge, die zur Bildung einer gesättigten-Losung im Gleichgewicht gelöst werden kann, von der Menge überschüssigen, ungelösten, in dem Medium suspendiertem Protein unabhängig. Das die Löslichkeit von globularem Protein durch den p_H-Wert beeinflusst wird, könnte von seinem amphotären Verhalten erwartet werden. Die Löslichkeit liegt beim isoelektrischem Punkt bei einem Minimum und steigt, wenn, der p^-Wert saurer oder basischer v/ird. Wenn Proteinmoleküle .vornehmlich entweder als Anionen oder als Kationen existieren, sind die Rückstosskräfte hoch und die Moleküle löslicher als beim isoelektrischem Punkt. Beispielsweise ändert sich die Löslichkeit von ^ß-Lactoglobulin., d'em Hauptbestandteil von' Käsewasser, als eine Punktion der Salzkonzentrationc_: DUirjcft; eine erhöht^¹, §alzkonzentra;t;ipn wird di"e,;ii^;s;lichkeit in bemerkenswerter Weise erhöht und liegt in der Jiähe des isoelektiischen Punktes von .'einem p^—Wert von 5,2 bis" 5,4 bei einem Minimum. Globuline, als eine Klasse von Proteinen, sind.in Wasser wenig löslich und ihre Löslichkeit wird in bezeichnender Wei^· se durch die Anwesenheit von Ueutralsalzen erhöht. Tatsächlich können Globuline oftmals durch Verdünnen einer Proteinlösung mit destilliertem V/asser ausgefällt werden. Diese Wirkung von Keutralsalzen, beispielsweise von neutralen Alkalimetalle oder Erdalkalimetallsalzen, zur Erhöhung der Löslichkeit von Globulin wird als der sogenannte "salting in^-Effekt bezeichnet.

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Bei der vorstehend erwähnten bekannten Molekularsiebabtrennung von Milcheiweiß aus Käsewasser wird angenommen, dass das alimähliche Entfernen der Salze aus dem Protein, wenn die Molkebeschickung durch die Schicht des Molekularsiebmaterials bewegt wird, das Unlöslichwerden des _Proteins veranlassen kann, und dass diese Wirkung die Neigung nach einer niedrigen Wirksamkeit der Schicht wegen einer Herabsetzung der Durchflussgeschwindigkeit (oder des Aufkommens von höherem Druck in der Trennschicht), das Verstopfen der Schicht, den längeren Trennungsgang, die weniger wirksame Verwendung des Molekularsiebmaterials usw. erklären kann. In einigen Fällen können diese Probleme die Verwendung einer Molkenzuführung mit einem geringeren Feststoffgehalt (die oben genannte Informationsbroschüre schlägt die Verwendung einer Molkenbeschickung mit 22,8 $ Trockensubstanz in eine Schicht eines Molekularsiebmaterials von 60 bis 150' cm Höhe vor) und/oder eine niedrigere Schichtbeladung, d.h. 30 % oder weniger, erfordern.

Figur 1 zeigt in graphischer Darstellung die Ultraviolettabsorption und die Leitfähigkeit des Eluats gegenüber dem EIutionsvolumen.

Figur 2 ist eine graphische Darstellung der Schichtbeladung gegenüber dem Prozentsatz des wiedergewonnenen Gesamteiweißes, bevor sich der Salznöchstwert zu entwickeln beginnt.

Figur 3 ist eine graphische Darstellung von Gramm Protein,

Gramm Gesamt feststoffe und Leitfähigkeit des Eluats gegenüber dem'

JiI u 11 on a ν ο 1 u:;. o/i »

009839/1585 bad OR₁₀₁NAL

PigUr 4 stellt eine graphische Darstellung der Reinheit des eluierten Proteins und der Leitfähigkeit des Eluats gegenüber •dem Elut ions volumen dar»

Figur 5 ist eine graphische Darstellung der Ultraviolett-Ab-. sorption-und der Leitfähigkeit des Eluats gegenüber dem EIutionsvolumen. - ■ * .

Figur 6 zeigt eine graphische Darstellung der prozentualen Durchlässigkeit und leitfähigkeit des Eluats gegenüber dem EIutions— volumen. ■ * ■

Figur 7 zeigt eine graphische Darstellung des Prozentsatzes des durch Zentrifugieren entfernten Ultraviolett-Absorptionsmaterials und der Leitfähigkeit des Eluats gegenüber dem Είμΐionsvolumen,

Figur 8 ist eine graphische Darstellung der Schichttiefe gegenüber der prozentualen Proteinausbeute, wenn die Salzfront aus der Schicht auszutreten beginnt« % "

Es wurde jetzt gefunden, dass wenigstens einige der vorerwähnten Kachteile bei der Proteinabtrennung von Salzen übeTwunden werden können, wenn man eine dünne Schicht von Molekularsiebteilchen, die Protein von den Salzmolekülen abtrennen können, verwendet, wobei die Schichtdicke (oder Schichthöhe) 10 bis 100, vorzugsweise 10 bis 60 mm und die Schichtbeladung (d.h. das Verhältnis des Volumens der Beschickung der proteinhaltigen Flüssigkeit zum Gesamtschichtvolumen, einschliesslich sowohl der Teilchenals auch üer Schichtlücken, ausgedrückt in $)oberhalb 25 bis 65 fo_f vorBugsweiae 30 bis 50 "/> und am meisten bevorzugt oberiialb 30 ^B/o₉ betragen«,. Obwohl der Peststoffgehalt der flüssigen

009839/158S . ».

BAD ORfGlWAi

- ο

Jl

Eeschiokungslösung nur hinsicn-clich einer ausreichenden Viskosität begrenzt wird, die die Beschickung durch die Schicht des I'.oiekularsiebmaterials hindurchtreten lässt (das von der Grosse der Külekularsiebteilchen, der Packung der Scnicht, den Druckabfallbeaingungen usw. abhängt),weisen die Beschickungslösungen im allgemeinen einen ?eststoffgehalt bis zu ungefähr 45 ^c/° des Gesamtgewichts der trockenen Peststoffe auf (vorzugsweise, mit einem Minimum von wenigstens 20 ^c/o, am meisten· bevorzugt wenigstens 25 ^cp), wenn man Käsewässer verwendet. Dieses'"Dünnschicht"-Verfahren verbessert die betriebliche Nutzleistung beim Proteinabtrennungsverfahren, wobei die Fähigkeit zur Herstellung einer hohen Proteinausbeute oder Proteinreinheit beibehalten wird. Durch Verändern des Gesamtvolumens des gesammelten Eluats, wenn es aus der Schicht austritt, ist es möglich, die prozentuale Proteinausbeute oder die prozentuale Proteinreinheit zu steuern, d.h. die Menge des wiedergewonnenen Proteins bezüglich der Gesamtfeststoffe in dem Eluat. Diese Steuerung kann man zweckmässigerweise durch Messen oder Überwachen der Leitfähigkeit des L'luats, die ein Anzeichen für die Salzkonzentration darstellt, oder durch Messung der Ultraviolett-Absorption vervollständigen, die - wie später beschrieben wird - ein Anzeichen für die Protein onz en tr at ion ist.

box der Arbeitsweise des Verfahrens führt man eine wässrige proieinhalti;:e Beschickungalösung in eine Schicht eines Molekular- :■;.· ebmaterials mit einer Porengrötse ein, die lediglich Moleküle, die kleiner als das Protein sind, aurchlässt und jene kleineren Moleküle in Molekularsiebmateriai einfängt, treibt das gelöste Protein durch"die Schicht in die Flüssigkeit ausserhalb des Mo-

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BAD ORIGINAL

lh

lekularsiebmaterials, eluiert das Protein selektiv aus der Schicht.,und gewinnt das im Eluat enthaltene Protein. Bei den Dünnschichten vorliegender Erfindung ist es wichtig, die Beschickung sorgfältig auf die Schicht zu bringen, um die Bildung von Kanälen oder ein Zerbrechen der Schicht zu vermeiden- Die . Verwendung einer perforierten Verteilerplatte ist 'eine Massnahme, um den Zusammenhang der Schicht aufrechtzuerhalten, und um die Beschickungslösung gleichmässig mit der Eingangsoberfläche der Schicht in Berührung zu bringen, obwohl verschiedene Techniken in zahlreichen Ausführungsformen verwendet werden können, bei-* spielsweise Zentrifuge, Säule, Vakuum- oder Druckfilter usw. Weitere Einzelheiten der für eine Molekularsieb-Abtrennung verwendbaren Ausrüstung sind in der Literatur beschrieben. Wie in jedem Abtrennungsverfahren mittels Molekularsieben" müssen Mittel zur Probeentnahme und Sammlung des Eluats vorgesehen sein. Bei den verhältnismässig kurzen Dünnschichteyelen ist' es sogar noch wesentlicher, dass das Auffangen des Eluats im wesentlichen augenblicklich beendet werden kann, um eine optimale\\Fraktionierung zu erreichen.' ' ' ' " ''

Bei der Schicht kann man beliebiges Molekularsiebmaterial verwenden, das nicht das in der Flüssigkeit enthaltene' Protein abbaut oder zerstört und das Moleküle, die kleiner als Protein sind, selektiv einfängt. Ein Molekularsieb mit einer Abtrennungsgrenze für kugelförmige Proteine von einem Molekulargewicht von 5000 bis 30 000 wird für die Abtrennung von Lactose und Salzbestandteilen von Molkenprotein besonders bevorzugt, da ungefähr 76 fo des Käsewasserproteins ein Molekulargewicht oberhalb 30 besitzt. Eines der arn meisten zufriedenstellenden Molekularsieb-

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materialien ist ein stabiles, modifiziertes Dextrangel, das aus vernetzten linearen Makromolekülen von Polysaccharidketten in einer dreidimensionalen Vernetzung besteht. Derartige modifizierte Dextranmolekularsiebe und ihre Herstellung 'sind in den USA-Patentschriften 3 042 667 und 3 208 994 sowie in der im Dezember I966 erschienenen Broschüre "Sephadex-Gel Filtration in Theory and Practice" der Firma Pharmacia Fine Chemicals of Uppsula, Schweden, beschrieben, Dextrangelmolekularsiebmaterialien sind unter dem eingetragenen Warenzeichen "Sephadex" der Firma Pharmacia Fine Chemicals, Inc. erhältlich. Für die Proteinabtrennung sind Dextrangele verwendbar, die nachfolgend als "Gel A" bzw. als "Gel B" bezeichnet werden. Unter "Gel A" wird das unter dem Warenzeichen "Sephadex G-25" gehandelte Produkt verstanden, das eine ungefähre Grenze für die vollständige Abtrennung von Molekulargewichten von ungefähr 5 000 aufweist, während man unter "Gel B" das unter dem Warenzeichen "Sephadex G-50" vertriebene Produkt versteht, das eine ungefähre Grenze für die vollständige Abtrennung von Molekulargewichten von oberhalb 30 000 besitzt. Trockenes Gel A kann zur Bildung eines Gele ungefähr 2,5 mal seines Gewichts über einen Zeitraum von Stunden Wasser aufnehmen. Das Gel B kann ungefähr 5 mal seines Gewichts vii ^a^cer aufnehmen. Molekularsiebmaterialien in der Gröi'jeiiOrc :;_;r.g ro;. 30 bis 300 u, trocken gemessen, sind bei dem erfindungSi;;-.',-:.?^----■?,*', 7er:^:'ar:"ßn zur Behandlung von Molke besonders nüt^l.;.};, ,v\/,;ei can rormalerweise bevorzugte Ergebnisse mit einem GrcGsenbereioh von ungefähr 50 bis 150 u erhält.

Obwohl c&H .-;.-.J:.,-:au:";gsgemäßöe Verfahren auf beliebige wässrige proteiiihrlr: .-„.e ",Äsungen abwendbar ist, üi;i gelöstes Material von <J Q v- ^i c f . ^ ti W

mi 9 —

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niedrigerem Molekulargewicht als das Protein (wie beispielsweise Salze) enthalten, sind Magermilch und Käsewässer, beispielsweise Quarkmolke (Weißkäsemölke) und Cheddarkäsemolke, bei geringen Kosten leicht verfügbar und deshalb bei dem "Dünnschicht"-Verfahren mit Vorteil anzuwenden. Man kann auch Brauereihefe, Sojamolke, tierisches Blut, Protein aus mikrobiologischem Prozessen enthaltende Fermentationsmedien und Torula-Hefe nach "dem erfindungsgemässen Verfahren behandeln, ·

In den meisten Fällen kann die Wirksamkeit der Eiweißabtrennung mittels Molekularsieben aus wässrigen Salz enthaltenden Lösungen durch eine Vorbehandlung verbessert werden, um unlösliche Produkte und Materialien von höherem Molekulargewicht als das Protein, insbesondere Lipuide und/oder Lactose zu entfernen, falls als Beschickung ein Milchderivat verwendet wird. Es sind zahlreiche Verfahren zur Entfernung von Lactose bekannt, beispielsweise durch Kristallisation öder Ausfällung, wie aus den USA-PatentSchriften 2 088 606, 2 116 931, 2 129 222, 2 477 558, 2 768 912 und 2 778 750 hervorgeht« In ähnlicher Weise sind Techniken für die Entfernung von Lipuiden oder Casein-Lipuid-Komplexe bekannt, wie aus der USA-Patentschrift 2 606 181 zu ersehen ist.

Aufgrund der mit Schichtdicken von 5 bis 40 mm erhaltenen Ergebnisse fand man, dass Leitfähigkeitsme.ssungen an αβτ aus der Schicht eluierten Flüssigkeit effektiv mit den Konzentrationen 'des Materials, von niedrigem Molekulargewicht (im wesentliciieai Salze und Lactose) übereinstimmen. Figur 1 veranschaulichi; das Beispiel des Elutionsverhältnisses von Eiweiß (dargestellt durch " die Ultraviolett-Adsorption bei 280 mu) und von Material mit niedrigem Molekulargewicht (dargestellt durch die Leitfähigkeit)

. 0 09839/1B85 · "

bei einer 30 ram dicken Schicht eines Molekularsiebmaterials vom Gel B bei Verwendung einer 25 °/>-igen Schicht be ladung und von 112 ml Weißkäsemolke (40 Gew.-^ Gesamtfeststoffe und zur Entfernung von Lipoiden und Lactose vorbehandelt und aus einem sprühgetrockneten Molkenpulver gewonnen) und anschliessender Zugabe von Wasser. Das Material mit niedrigem Molekulargewicht (hier auch als "Salz" bezeichnet) erscheint bei einem Gesamtelutionsvolumen von 297 ml.

Bei einer gegebenen Schichtbeladung gehen das Protein und die· Salzmoleküle ohne Rücksicht auf die eigentliche Schichttiefe durch eine Dünnschicht in einem festen Verhältnis zueinander, dass sich auf ihre Molekulargewichte und die ihr eigenen Geschwindigkeiten in der mobilen Phase beziehen. Figur 2 zeigt die Wirkung auf die Gesamtproteingewinnung in tfo (bevor das Salz aus der Schicht austritt) von verschiedenen Schichtbeladungen bei Schichtdicken von 10 und 30 mm und unter Verwendung einer Beschickung mit 40 ^a/o Pestbestandteilen, wie in Figur 1. Oberhalb ungefähr 65 $ Schichtbeladung fängt die Leistungsfähigkeit der Schicht zur Trennung der Proteinmoleküle vom Salz an geringer zu werden, obwohl die Abtrennungswirksamkeit im wesentlichen unabhängig von der Schicht■ "beladung über einen Bereich von 20 bis 65 ^σ/> ist. Man kann daraus schliessen, dass, wenn Protein und Salz in der Molkebeschickung im gleichen Verhältnis anwesend sind, die Proteingewinnung in $ im wesentlichen die gleiche innerhalb dieser Schichtbeladungsgrenzen ist.

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Slution&beisOiele bei den Schichten

Es werden in einer Heihe von Versuchen mit einem 30 mm dicken Dexträngel (Gel B, 50 bis 15O_xU Teilchendurchmesser) unter Verwendung von 112 ml (40 &ew„-$ Pestbestandteile, gleiche Beschickung, wie sie vorher bei den Daten in den Figuren 1 und 2 verwendet wurde) von Weißkäsemolke (25 $-ige Schichtbeladung)' mit anschliessender Elution mit Wasser durchgeführt. Der Quer-

2
schnitt der Schicht beträgt 5 027 cm . Wie aus Figur 3 zu sehen ist, beginnt das Protein sofort auszutreten, wenn sich"der Fest— Btof-fgehalt in den Eluatproben erhöht« Im wesentlichen wird das gesamte Protein eluiert, wenn die Leitfähigkeit de"r angesammel—

—1 ten und vereinigten Eluatproben ungefähr 3 500 m XL· erreicht.

Die Reinheit des Proteins bei einer Leitfähigkeit von

s^ -1
3 500 x&xl beträgt 55 Gew.-$>, wie aus Figur 4 hervorgeht.

Bei-anderen ähnlichen Versuchsreihen wird die UltravioTett-Ab= sorption bei 280 mu und die prozentuale Durchlässigkeit der Eluatproben sowohl vor als auch nach einem 90 minütigem Zentrifugieren mit 2 400 U/Min, gemessen. Wie bereits oben" orwähnt, bezieht sich die Ultraviolett-Absorption unmittelbar auf die Proteinkonzentration * und die prozentuale Durchlässigkeit umgekehrt auf die Menge unlöslichen Eiweißes* Es ist aus den in den Figuren 5 bis 7 angegebenen Daten ersichtlich, dass ein'^bemerkenswert ter Teil des vor dem Salz aus der Schicht eluierten Proteins in " einem Ausmass unlöslich wird, dass er aus der zentrifugierten Lösung ausfallen kann. In der Zentrifuge werden beträchtliche Mengen eines weissen Niederschlages beobachtet«, Wie aus Figur 8 hervorgehts reicht unter den gleichen Bedingungen eine Schicht·= dicke von ungefähr 90 mm aus, um eine ungefähr 80 fähige Prote-

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(h

inausbeute zu liefern (gemessen durch Ultraviolett-Absorption bei 280 mu), bevor das Salz beginnt, aus der Schicht auszutreten. Der Austritt der Salzfront wird als Wendepunkt oder als ·' halbe Höhe" des ansteigenden Astes der Salzelutionskurve bezeichnet, wie auf Seite 48 der oben genannten Broschüre "Sephadex-Gel Filtration in Theory and Practice % berichtet wird.

Obwohl die prozentuale Proteinausbeute ohne eine bemerkenswerte Änderung der Proteinreinheit bis zu einer Schichtdicke von ungefähr 90 bis 100 mm ansteigt, wird eine Schichtdicke im unteren Teil dieses Bereiches, d.h. 1Ö bis 60 mm, bevorzugt, wenn keine hohe Proteinausbeute erwünscht wird, oder wenn das Eluat im Kreislauf geführt oder - üblicher Weise nach Aufkonzentrierung in eine andere Dünnschicht vom Molekularsiebmaterial für eine weitere Auftrennung überführt wird. Eine grössere Schichtdicke (d.h. oberhalb lOO mm) ergibt unter diesen Bedingungen eine grössere Proteinunlöslichkeit innerhalb der Schicht selbst, was zu einer Herabsetzung der Proteindurchflussgeschwindigkeit (und demgemäss zu einer Herabsetzung der Abtrennung vom Salz) und zu einer Verstopfung der Schicht und/oder zur Förderung einer Kanalausbildung durch die Schicht hindurch führen kann. Irgendwelche Patte oder Lipoide in der Molkebeschickung können weiterhin die gewünschte Auftrennung bei Schichtdicken oberhalb ungefähr 100 mm erschweren.

Die Pliessgeschwindigkeiten durch die erfindungsgemässen Dünnschichten können in Abhängigkeit von Faktoren, wie beispielsweise der Schichtdicke, des freien Schichtvolumens, der Viskosität der flüssigen Beschickung usw., in weiten Grenzen schwanken. Im all-

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ge'meinen jedoch sind Fliessgeseiiwindigkeiten unter ungefähr . ■ 3,5 cm/Sekunde am vorteilhaftesten! wobei Fliessgeschwindigkeiten um ungefähr 3 cm/Sekunde "bei einer 30 mm dicken Schicht bevorzugt sind.

Verg.leichsv.ersuche über -die.-.Wirkung, der .Schichtdiek& Die Tabellen I und II zeigen Vergleichsergebhisse hinsi-ehtlieh der Wirkung der Schichtdicke bei Molkebehahdluiigo In den Versuchen 1 bis 10 sind übliche Schichtdicken verwendet «orden¹ j während in den Versuchen Il bis 15 die' erfihdürigsg'e'mässeri Düniischichten Verwendung fanden.'In den Versuchen. 11 bis Ϊ5 hat man eine Schicht von quadratischem Querschnitt (70,87 cm oc 70>87 cm) verwendet. In den Versuchen 1 bis 12 hat man eine Käsewasserbeschickung verwendet, und zwar mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 23 $ bei den Versuchen 1 bis 10 und mit eihem Feststoffgehalt von ungefähr 40 fo bei den Versuchen 11 und 12; Die Beschickungen zu den Versuchen 11 und 12 wurden zur Entfernung von Lipoideη und Lactose penetriert. Bei Versuch 13 verwendete man rohe Weißkäsemolke mit 23$ Feststoffen als Beschickung·. Die Beschickungen in den Versuchen 14 und 15 waren Cheddarkäsemolke mit 20 $' Feststoffen bzw. rohe Sojamolke mit 20 fo Feststoffen. Die Ergebnisse der Versuche 1 bis 10 wurden aus dem oben genannten Informationsbulletin der Verkaufsabteilung. der Firma Alfa-Laval entnommen, -

Ein Vergleich der Versuche 7bis 9 mit den Versuchen 11 bis 13 . veranschaulicht den Unterschied in den Betriebsergebnissen bei Verwendung von annähernd den gleichen öberflächenbereich des Molekularsiebmaterials in der Schicht (Gel B). Beispielsweise

ρ ·

bei Schichten mit einem Oberflächenbereich von 5 023 cm (d.h.

-."- -■-:"■■ / . " 009833/1585

Versuche 8 und 11 bis 13) und bei 2,36 Cyclen/Stunde zeigen die Versuche unter Verwendung von Dünnschichten (d.h. Versuche 11 bis 13) ein Anwachsen in kg Biweiß/Stunde/500 Liter Sehichtvolumen von 18 fo auf ungefähr 500 fo gegenüber der zu Vergleichszwecken verwendeten üblichen Schicht (d.h. Versuch 8), in Abhängigkeit von der Beschickungszusammensetzung« Der Anstieg in kg Eiweiß/kg Harz/Stunde erstreckt sich von 644 ^c/° auf 3 500 ^a/>. Durch geeignete Auswahl der Eluatfraktion kann die Proteinreinheit des aus der Dünnschicht erhaltenen Produkts so hoch wie jene einer dickeren Schicht sein. Da die Cyclenzahl/Stunde bei dünneren Schichten bedeutend leichter erhöht werden kann, vergrössern sich demgemäss die Vorteile.

Es ist klar ersichtlich, dass das Dünnschichtverfahren eine bemerkenswerte Verbesserung gegenüber dem üblichen Verfahren darstellt und die für einen wirtschaftlichen Erfolg so wichtige zusätzliche Flexibilität und Wirksamkeit bietet.

0 0 9 8 3 9/1585 ^BAD

Tabelle I

Ver- Durch- Höhe, Schicht- Beschickung/ Obersuch messer, cm volumen, Cyclus als fo fläche, Kr.., cm ' Liter Schichtvolu- _

■·.■■■'.. - men

cm

Beschickungsvolumen

(crn⁵x 1O⁵)

Ober- fläche/ Beschickung (cm5/Liter)

Dicke der

flüssigen

Beschikkung, cm

Ober-, fläche/'' Schichttiefe ^;

Bö ho/ Dürc limess er

ο	5
O
Ü3	6
QÖ	7
ω to	8
	9
cn
QO	10
cn

11
12
13
14
15

.

40

60

60
■■80

80
,80
180

70,87*

70,87*
■ 70,87*

60
100
150"

60

.100

150

60

iod

150
100
3
4
3
3
3

75

125

185

170

280

420

300

-500

750
2500
15,1
2.0,1
15,1
15,1
15,1

25,4 ■24,8

25;, 4 25,3 25,0 25,0 25,0 25,0 25,1 25,0 30,0 30,0 30,0 25,0 36,0

■1,255

2.810

5-020

25

5 5 5 5 5

' !9 31 47 43 70 105 75 125 188 625 4,53 6,03 4,53 5,77 5,44

66,0 40,5 26,7 64,0 40,2 26,8 67,0 40,2 26,7 40,7 1109 833 1109 1332 923

15,1 24,7 37,5

15,3 24,9

.37,4

14;

24,9

37,5

24,6 0,902 1,20 0,902

0,75 1,08

21,0 12,6 ',8,4 46,8 \ 28,1 18,8

83,7 50,2

33,5 254,5 1,674 1,256 1,674 1,674 1,674

*■ 70,87· cm Kantenlänge des Quadrats 1,50 2,50 3,80

1,00

1,67

2,50 _t

0,75 ''

1,25

1,88

0,56

0,042

0,0.56

0,042

0,04.2

Versuch Kr« i

Durchmesser, cm .40 Höhe, cm 60

kg Trockenharz 15 pro Schicht

kg Beschickung 20,4-.pro Zyklus

kg Protein 0,51

pro Zyklus

kg Feststoffe' .' 4,65 pro Zyklus

kg Feststoffe/ 0,31 kg Harz

pro ^:Zyklus ι

kg Protein/ 0,034 kg Harz
pro Zyklus

Zyclen pro Stünde 5,90

kg Feststoffe/ 1,83 kg Harz
pro Stunde

kg Pr ο τ. ein/ 0,200

kg Harz
pro Stunde

kg Protein/Stunde ~ pro 500 Liter
Schi ,ihtvclvinnen

kg Feststoffe/ "" Stunde or ο ί^;Ό?· Liter Schichtvciumen

- .Lb -

Tabelle i;

33,3

40

150

37

60
60
34

5 60

100

56

60

150

84

50,5 46,2 75i3 112,9

0,83 1,26 . 1,16 1,88 2,82

7,59 11,5 10,5 ■ 17,2 25,7

0,30 0,31 0,31 0,31 0,31

0,033 0,034 0,034 0,034 0,034

2,81 1,57 4,53 2,50 1,29

0,84 0,49 1,40 0,78 0,40

0,096 C,O53 0,154 0,027 0,014

0 0 9 8 3 9/1585

Versuch Kr. Durchmesser, cm Höhe, cm

kg Erockenharz pro Schicht

kg Beschickung pro Zyklus

kg Pratein pro Zyklus

kg Feststoffe/. pro Zyklus

kg feststoffe/ ' kg Harz pro Zyklus

kg Protein/ kg Harz pro Zyklus

Zyklen pro Stunde

kg Peststoffe/ kg Harz pro Stunde

kg Protein/ kg Harz pro Stunde

kg Protein/Stunde pro 500 Liter i

kg Peststoffe/ Stunde pro 500 Liter Schichtvölumen

Tabelle II .. (pjrtsetzung)

7 8 '9 10 11 12-

80 80 80 . 180 70,87* 70,87*

60 100 150 100 3 4

.60 100 150 500 1,51 2,01

80,6 134,4.202,1 671,9 5,35 7,12

2,02 3,36 5,05 16,8 0,58 0,77

18,4 30,6 46«, 1 153/2

0,044 0,025 0,013

7,92

- 72,2 2,30

0,31 0,31- 0,31 0,31 1,52

0,034 0,034 0,034 0,034 0,384

4,13 2,36 1,22 1,28 0,73 0,38 3,06

1,52

0,383

2,38	—	a)	b)	—	b)	b)
0,74	1,85(	b)	c		c)	c)
	3,O4(	c)	d)	l,85(a)	d)	d)
	3,59(	d)	e)	3,04(	e)	e)
	4,56(	e)	al	3,59(	O,47(a)	a)
	6,08(	a)	b)	4_f56(	0,77(	b)
0,025	O,47(	b)	c).	6,08(	0,91(	c)
	O,77(	c	1,15(	d)
	0,91(	d)	1,54(	e)
	1,15(	e)	23,4(	a)
	1,54(	■' 23,6(a)'	38,5(	b
		38,6(	45,3(	c
	45,6(	57,5(
	57_?9(	76,6(
	77,2(	92,8{
	93y6(	152,3
_	153₉2(	179,6(
	179,8(

229_?8(d) 228,4(d) 306_s4(e) 3O4p5(e).

* 70,87 cm Kantenlänge des Quadrats

009839/15 BAD OBIGtNAt

Versuch Hr. Durchmesser, cm Höhe, cm

kg Trockenharz pro Schicht

kg Beschickung pro Zyklus

kg Protein pro Zyklus

kg Peststoffe pro Zyklus

kg Peststoffe/ kg Harz pro Zyklus

kg Protein/ kg Harz pro Zyklus

Zyklen pro Stunde

kg Peststoffe/ kg Harz pro Stunde

kg Protein/ Kg Harz pro Stunde

Kg Protein/Stunde pro 500 Liter Schichtvolumen

JCfJ- h'e ij tu χ;of Ie/ Jtund-a pro ¹K)O Liter Schichtvolumen

- 18 -"^ Tabelle II	(Portsetzung)	2012675
13	14	15
70,87*	70,87*	70,87*
3	3	3
1,51	1,51	1,51
4,80	- 4,03	5,82
0,12	0,202	0,27
1,09	0,806	1,16
0,722	0,534	0,768

0,079

0,881(a)

1,44 (b) 1,70 (c) 2,17 (d 2,89 (e

0,096(a

0,158(b

0,186(c)

O,237(d)

O,3l6(e)

4,83

7,94

9,37

11,92

15,9

44,0

72,2

85,0

108,2

144,3

^a (b

(c. (d) Ce)

(d) 0,134

O,65l(a
1,07 (b
1,26 (c)
1,60 (d)
2,14 (e)

0,l60(a)
0,268(b)
O,3l6(c)
0,402(d)
O,536(e)

13,4
15,8
20,1
26,7

32,5
53,3
62,9
80,1
106,6

(a

(b

(c)

(d)

(e)

a)

b)

(c)

0,179

O,937(a) 1,54 (b) 1,81 (c) 2,30 (d) 3,07 (e)

0,218(a) 0,358(b) 0,422(c) O,537(d) O,7l6(e)

10,9 17,9 21,1 26,8 35,7

49,0

76,8

90,7

115,2

153,6

70,ül oik Kantenlängü des Quadrats

0 0 9 8 3 9' !585 bad

(a	■)■ -	bei	1,	22	Zyklen/Stunde
(fc	) -	bei	2		Zyklen/Stunde
(c	) —	bei	2,	36	Zyklen/Stunde
(4	bei	3		Zyklen/Stunde
(e	bei	4		Zyklen/Stunde

Tabelle II (Fortsetzung)

009839/1B8 5

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Eiweiß aus einer wässrigen Lösung, die lösliche Materialien mit niedrigerem Molekulargewicht als das Eiweiß enthält, dadurch gekennz e i chne t, dass man

(a) die lösung als Beschickung in einer Schicht eines Molekularsiebmaterials mit einer Porengrösse einbringt, die die Durchdringung lediglich der kleineren Moleküle als das Eiweiß gestattet, wobei die Schicht eine Dicke von ungefähr' 10 bis ungefähr 100 mm besitzt und das Verhältnis des Gesamtvolumens der Lösung zum Volumen der'Schicht oberhalb

25 °fi und nicht mehr als ungefähr 65 i° beträgt,

(b) Moleküle mit kleinerer Grosse als das Protein in dem Molekularsiebmaterial festhält,

(c) das gelöste Protein durch die Schicht in die Flüssigkeit auaserhaib des Molekularsiebmaterials treibt,

(d) das Protein selektiv aus der Schicht eluiert und

(e) das im Sluat erhaltene Protein gewinnt.

V^rirvir-ir na:;h Anspruch 1, dadurch gekenn- z ;- ι ' U - .^: r,, aase man eine Schichtdicke von ungefähr 10

oi a uui^e ί-Λ'ΐν ¹Tf-) luiu verwendet*

'.5. VV-riWi· . η-ΛΟΆ üen Ansprüchen 1 oder 2, dadurch Z e k - λ j : c h η & t, dass man als Beschickungslösung

ein Mi Lcho(e.rLvafc ^ :;-τ. - _; λώ ^in vesentlicher Teil der

uhd i

-■ 21 -

4. Verfahren naeh den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch

g e k.e η η ζ e i cn η e t, dass man als BesQhickungslösung eine Käsemolke, eine Weißkäsemolke, eine Cheddarkäsemolke oder eine Sojamolke verwendete

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch g e k e η η ζ ei ohne t, dass das Verhältnis des Gesamtvolumens der Lösung zum Volumen der Schicht -etwa 30 bis 50 ⁰Ja beträgt. '

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4* d a d u r C h

gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gesamtvolumens der Lösung zum Volumen der Schicht oberhalb 30 °/o liegt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, daduTch gekennzeichnet, dass man die EIuierung des. Proteins beendet, wenn die elektrische Leitfähigkeit des Eluats einen vorbestimmten Wert erreicht.

00,3839/1585

ι»

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