DE2047139A1 - Verfahren zur Gewinnung von Lactose und Protein aus Kasemolke - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von Lactose und Protein aus KasemolkeInfo
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Description
DR, ING. F. AVUESTHQFF
BIFL, ING. G. FUXS
8 MÜNCHEN 8O SCHWEIOEHSTHASSB 2
TXUrox 28 08 91
TELIOU)I M JLDXESSS ΡΒΟΤΚΟΤΡλΤΕΗΤ
U-38 278
Beschreibung zu der Patentanmeldung
MILES LABORATORIES, INC. Elkhart, Indiana 465H, U.S.A.
Verfahren zur Gewinnung von Lactose und
Protein aus Käsemolke
Lactose und Protein können aus Käseniolke, die bei der
Käseherstellung mit Rennin anfällt, gewonnen werden, indem man die Molke unter Druck gegen eine -selektiv permeable
Membran preßt, die einen großen Teil der Ivlolkeriflüssigkeit
sowie deutliche mengen an Lactose und Salzen, die in der Ivlolke enthalten sind, hindurchgehen läßt, wobei ein Rückstand
entsteht, der die Molkenproteine enthält und eine durch die Membran hindurchgegangene Flüssigkeit, die die Lactose ent-,
hält.
— 2 —
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Bei den im allgemeinen angewandten Herstellungsverfahren
von Käse bringt man die Milch mit Hilfe von Rennin
zum Gerinnen, wobei ein Quark bzw., ein &el entsteht, das in
yiele Stücke geschnitten wird, die zusammen gekocht werden.
Die flüssige Molke wird dann von dem Käsebruch abgetrennt, der anschließend zu dem gewünschten Käseprodukt weiterverarbeitet
wird. Die entstehende flüssige Molke ist ein hauptsächliches Nebenprodukt bei der Käseherstellung und besteht
großenteils aus Lactose, Proteinen, anorganischen Salzen
und Wasser. Die Lactose und Protein-Bestandteile der Molke wären wertvolle Substanzen, wenn sie getrennt gewonnen werden
könnten. Es wurden in der Vergangenheit beachtliche Anstrengungen unternommen, um wirtschaftlich verwendbare Mengen
Lactose aus Molke zu gewinnen, die bei der Käseherstellung mit Rennin erhalten worden ist. Derartige Versuche waren in
gewissen Maße erfolgreich. Es war jedoch nicht möglich, das
wertvolle Protein in praktisch verwertbaren Mengen.zu gewinnen,
- ~*. ' . *
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren
zur Gewinnung von Lactose und Protein aus Molke, die bei der Käseherstellung mit Rennin erhalten wird, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß"man eine derartige Molke unter Druck
gegen eine selektiv«, permeable Membran-preßt, die einen großen Teil der Molkenflüsaigkeit sowie eine beachtliche Iienge der
Lactose, die in der Molke enthalten ist, hindurchgehen läßt, wobei ein Rückstand entsteht, der die Molken-Proteine enthält, und eine hindurchgegangene Flüssigkeit, die Lactose
enthält, und wobei man eine selektiv permeable Membran verwendet, die mindestens 50 Gew.-^ des in einer l^igen (Gewicht/
Volumen) wäßrigen Lösung von Dextrin mit einem mittleren
Molekulargewicht von 10 000 enthaltenen Dextrinsbei einer
Druckdifferenz von ungefähr 2,46 bia 2,81 kg/cm2 (35 -*40 psig)
hindurchgehen läßt. .·
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Die "bei der Käseherstellung mit Rennin anfallende Molke,
die als Rohmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, ist eine bekannte Substanz und wird in bekannter
Weise bei der Herstellung von Käse, besonders bei der Herstellung von Cheddar-Käse erhalten.
Jede selektiv permeable Membran, die Wasser, lactose und anorganische Salze hindurchgehen läßt, aber die Molkenproteine
zurückhält, kann für dieses Verfahren verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß ein 'geeigneter Test zur Bestimmung einer
geeigneten Membran darin besteht, daß man eine I5&ige (Gewicht
pro Volumen) wäßrige Lösung von Dextrin mit einem mittleren
Molekulargewicht.von 10 000 bei einer Druckdifferenz
von ungefähr 2,46 bis 2,81 kg/cm gegen die Membran preßt.
Jede Membran, die mindestens 50 Gew.-S& des in der oben angegebenen
Dextrin-Sestlösung enthaltenen Dextrin's hindurchgehen
läßt, ist für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet.
Cellulose-aeetat-Meinbranen haben sich für diesen Zv/eck
als besonders geeignet erwiesen. Andere geeignete Ivlembran-Materialien
sind Cellulosetriacetat, Celluloseacetatbutyrat, /3 -Glukanacetat und Cellulosepropionat. Die spezifische Porosität
derartiger Membranen, die für das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet werden können, kann bei der Herstellung durch bekannte Verfahren reguliert werden. Zum Beispiel kann eine
Membran aus einem Gemisch aus Celluloseacetat, Aceton und Formamid gegossen werden. V*enn die Lösungsmittel verdampfen,
besitzt der entstehende Celluloseacetat-Pilm semipermeable
Eigenschaften. Die Permeabilität ist eine bekannte Punktion
der Viskosität und der Molekulargewichts-Verteilung des Celluloseacetats.
Die Permeabilität der Membran kann auch dadurch reguliert werden, daß man den Wassergehalt der aus einer
wäßrigen Celluloseacetatlösung hergestellten Membran verändert..
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Dieser Wassergehalt kann reguliert werden, indem man einen · anorganischen Elektrolyten, wie Magnesiumperchlorat oder ein
organisches Quellmittel wie Weinsäure zu der die Membran bildende Masse zusetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei einer Druckdifferenz
durch die semipermeable Membran von ungefähr 0,7 biß ungefähr 35»2 kg/cm durchgeführt. Bei den normalerweise
zu erwartenden Arbeitsbedingungen, bei denen an der Außenseite der Membran im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht, beträgt
daher der Druck, mit dem die Käsemolke gegen die Membran gepreßt wird, zwischen ungefähr 0,7 und ungefähr 35,2 kg/cm .
Die bevorzugte Druckdifferenz durch die Membran und daher der
bevorzugte Druck, mit dem die Molke gegen die Membran gepreßt
wird, beträgt zwischen ungefähr 2,81 und ungefänr 28,1 kg/cm
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher
erläutert. .
189 ml einer Käsemolke, die bei der Herstellung von
Cheddar mit Rennin- erhalten wurde, wurde1· in eine Ultrafiltrationskammer
auf einer Seite eine selektiv permeablen Membran gegeben. Diese Membran war aus Celluloseacetat und
besaß einen wirksamen Filtrationsbereich von 45,6 cm und war 0,127 MQ dick. Diese Membran läßt 85j4 Gew.-^S des in einer
1$agen (Gewicht/Volumen) wäßrigen Lösung von Dextrin mit einem
mittleren Molekulargewicht von 10 000 enthaltenen Dextrins bei einer Druckdifferenz von 2,46 bis 2,81 kg/cm durch
(Hi1A 300 der Abcor, Inc.). Auf die Molke auf der feinen Seite
p der Mambran wurde ein Druck von 5>62 kg/cm angewandt, während
auf der anderen Seite der Membran Atmosphärendruck herrschte. Man ließ solange Flüssigkeit durch die Membran hindurchtreten,
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bis das ursprüngliche Volumen auf ungefähr 26 ml vermindert war. Die erhaltenen 163 ml der durch die Membran hindurchgegangenen
Flüssigkeit enthielten ungefähr 83 Gew.-^ der gesamten
Lactose, während die in der Ultrafiltrationskammer zurückbleibende
Lösung iin wesentlichen das gesamte Molkenprotein enthielt. Die Stickstoff-Bestimmung in der durchgegangenen '
Flüssigkeit zeigte das Vorhandensein von stickstoffhaltigen Verbindungen an. Diese waren jedoch eher Aminosäuren als
Molkenproteine. Kristalline Lactose konnte aus der durch die Membran durchgegangene Flüssigkeit leicht gewonnen werden,
während ein technisch wertvolles Protein leicht aus der .
zurückbleibenden Lösung gewonnen werden konnte.
Bei der Herstellung von Cheddar-Kase mit Rennin anfallende
Molke wurde durch ein Y/hatman-Filter Kr. 1 filtriert, um
etwaige unlösliche Bestandteile zu entfernen. 100 ml dieser filtrierten Molke wurden dann in eine Ultrafiltrationskammer
auf einer Seite einer selektiv permeablen Membran mit der gleichen Größe und den gleichen allgemeinen Charakteristika,
wie sie für die Membran des Beispiels 1 angegeben sind, gegeben. Diese besondere Celluloseaceta±»Meiiibran ist unter der
Handelsbezeichnung HFA 200 der Abcor Inc. erhältlich. Auf die
Molke auf der einen Seite der Membran wurde ein Druck!, von
3,52 kg/cm angewandt, während auf der anderen Seite der Membran Atmosphärendruck herrschte. Nachdem 50 ml Flüssigkeit
durchgegangen waren, wurden weitere 50 ml der filtrierten Molke in die Filtrationskaramer gegeben und wieder der ursprüngliche
Druck hergestellt. Nachdem weitere 50 ml Flüssigkeit
durch die Membran gegangen waren, wurden weitere 50 ml -neuer Molke in die Filtrationskamiuer gegeben» Dieses Verfahren
•wurde ein drittes Mal wiederholt. Nachdem das vierte Mal 50 ml Flüssigkeit, die durch die Membran gegangen war, ge-
- 6 - ■
sammelt worden waren, wurden 50 ml Wasser in die Filtrationskammer gegeben. Dieses Verfahren wurde wiederholt, Ms ein
fünftes Mal 50 ml Flüssigkeit hindurchgegangen war (gesamte durchgegangene Flüssigkeitsmenge :2 5QmI), In der Filtrationskammer verblieben 24 ml Konzentrat. Die hindurchgegangene
Flüssigkeit enthielt ungefähr 92fo der gesamten. Lactose und
ungefähr 2Tfa der gesamten stickstoffhaltigen Substanzen»
Das Konzentrat enthielt nur ungefähr 8^ der gesamten Lactose
und ungefähr 73$ der gesamten stickstoffhaltigen Substanzen.
DäB Konzentrat enthielt das gesamte Molkenprotein und den
größten Teil der Aminosäuren der Molke. :
Pur diesen Versuch wurde eine tiltrafiltrations-Apparatur
mit einer Celluloseacetat-Membran mit einem nützlichen
2
Filtrationsbereicb von 2,538 a (27,3 sq.ft.) und einer Dicke von 0,127 mm (0,005. inch) verwendet. Die Membran Iäi3t 52 Gew.-ja des in einer 1^igen Dextrinlösung (Gewicht/Volumen) enthaltenen Dextrins mit einem mittleren Molekulargewicht von 10 000 bei einer Druckdifferenz über die Membran von 2,46 bis 2,81 kg/cm hindurch (AS 207 der American Standard, Ine). 100 1 einer bei der Herstellung von Cheddar mit Hennin anfällenden Molke wurden mit einer Geschwindigkeit von 2,1. 1 pro Minute (0*55 gal. per min.) unter einem Druck von 28,1 bis 29t5 kg/cm gegen die oben angegebene Membran gepreßt, während auf der anderen Seite der Membran Atmosphärendruck herrschte. Nachdem 80 1 Flüssigkeit durch die Membran hindurchgegangen waren, wurden 24 1 Wasser zu dein Konzentrat hinter der Membran zugegeben und das Verfahren unter .'dem oben angegebenen Druck fortgesetzt, bis daß Konzentrat ein Volumen von 7,87 1 besaß. Insgesamt vmren 116,15 1 hindurchgegangen. Die hindurchgegangene Flüssigkeit enthielt 92^ der gesamten Lactose und das Konzentrat enthielt das gesamte iioikenprotein. Das Konzentrat wurde aprüh-^etrocknet, wobei ein
Filtrationsbereicb von 2,538 a (27,3 sq.ft.) und einer Dicke von 0,127 mm (0,005. inch) verwendet. Die Membran Iäi3t 52 Gew.-ja des in einer 1^igen Dextrinlösung (Gewicht/Volumen) enthaltenen Dextrins mit einem mittleren Molekulargewicht von 10 000 bei einer Druckdifferenz über die Membran von 2,46 bis 2,81 kg/cm hindurch (AS 207 der American Standard, Ine). 100 1 einer bei der Herstellung von Cheddar mit Hennin anfällenden Molke wurden mit einer Geschwindigkeit von 2,1. 1 pro Minute (0*55 gal. per min.) unter einem Druck von 28,1 bis 29t5 kg/cm gegen die oben angegebene Membran gepreßt, während auf der anderen Seite der Membran Atmosphärendruck herrschte. Nachdem 80 1 Flüssigkeit durch die Membran hindurchgegangen waren, wurden 24 1 Wasser zu dein Konzentrat hinter der Membran zugegeben und das Verfahren unter .'dem oben angegebenen Druck fortgesetzt, bis daß Konzentrat ein Volumen von 7,87 1 besaß. Insgesamt vmren 116,15 1 hindurchgegangen. Die hindurchgegangene Flüssigkeit enthielt 92^ der gesamten Lactose und das Konzentrat enthielt das gesamte iioikenprotein. Das Konzentrat wurde aprüh-^etrocknet, wobei ein
• - 7 ~\
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leicht wasserlösliches Pulver entstand, das einen milden Geschmack "besaß und 61,5 $ Protein enthielt. Aus der hindurchgegangenen
Flüssigkeit konnte leicht kristalline Lactose gewonnen
werden. · ,
Bei den oben angegebenen Beispielen wurde jeweils Molke verwendet, die bei der Cheddar-Herstellung erhalten worden war.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch Molke
verwendet werden, die bei der Herstellung von italienischem Käse, Schweizer Käse und anderen Käsesorten erhalten worden
ist. -
Wenn gewünscht, können die in der Molke enthaltenen anorganischen Salze durch Elektrodialyse z.B. vor der Behandlung
der Molke an der oben angegebenen selektiv permeablen Membran entfernt werden oder "die hindurchgegangene Flüssigkeit,
die Lactose und die anorganischen Salze enthält, kann elektrodialysiert werden, um die Salze von der lactose zu
.entfernen, bevor die Lactose durch Kristallisation gewonnen
wird.
Das bei der erfindungsgemäßen Ultrafiltration erhaltene
Konzentrat kann mit V/asser verdünnt und nochmals in einem
getrennten Schritt gegen eine gleichartige selektiv, permeable Membran gepreßt werden, um die Molkenproteine weiter zu
reinigen.
Patentans prüche
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Claims (6)
1. Verfahren zur Gewinnung von Lactose und Protein aus Molke, die bei der Käse-Herstellung mit Bennin erhalten wird, dadurch
gekennzeichnet , daß man eine derartige Käsemolke
unter Druck gegen eine selektiv permeable Membran preßt,
die einen großen Anteil der Molkenflüssigkeit sowie eine große Menge der in der Molke enthaltenen Lactose hindurchläßt,
wobei man eine selektiv permeable Membran verwendet, die mindestens 50 Gew.~c/a des in einer 1</Sigen (Gewicht/Volumen)
wäßrigen Lösung von Dextrin mit einem mittleren Molekulargewicht von 10 000 enthaltenen Dextrins unter einer Druckdifferenz
von 2,46 bis 2,81 kg/cm hindurchläßt.
2. Verfahren nach^Anspruch 1, dadurch- g e k e η η zeichnet,
daß man eine selektiv permeable laembran
aus Celluloseacetat ver\vendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Molke mit einem Druck, der
ungefähr 0,7 bis ungefähr 35,2 kg/ciü£" höher ist als der Druck
auf der anderen Seite der membran, gegen die iuembran preßt.
1 09 81fi/1 BIS
BAD QBIÄINAL
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man die Molke mit einem Druck, der
ungefähr 2,81 bis 28,1 kg/cm höher ist als der Druck auf
der anderen Seite der Kernuran,gegen die membran preßt.
ungefähr 2,81 bis 28,1 kg/cm höher ist als der Druck auf
der anderen Seite der Kernuran,gegen die membran preßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,· aaß man zusätzlich die in der lüolke enthaltenen
anorganischen Salze durch Elektrodialyse entfernt.
6. Verfaßfön·.nach Anspruch 1 bis 5* dadurch g e k e η η ζ,e
i c h η e t , daß man die bei der Ultrafiltration zurückbleibende lösung, die die Idolkenproteine enthält, mit
Wasser verdünnt, und nochmals gegen eine selektiv permeable Membran preßt.
Wasser verdünnt, und nochmals gegen eine selektiv permeable Membran preßt.
ΐ09βιa r 1rιs
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Family Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2462519A1 (de) * | 1973-03-09 | 1977-05-18 | Morinaga Milk Industry Co Ltd | Verfahren zur herstellung raffinierter lactose |
| DE2402272C3 (de) | 1973-03-09 | 1978-02-16 | Ausscheidung in: 24 62 51θ Morinaga Milk Industry Co. Ltd, Tokio | Verfahren zur Entfernung von Vitamin B2 aus Molke |
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- 1970-09-24 DE DE19702047139 patent/DE2047139A1/de active Pending
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