DE2155696B2

DE2155696B2 - Verfahren zur Ultrafiltration von Molke

Info

Publication number: DE2155696B2
Application number: DE19712155696
Authority: DE
Inventors: Herbert 8091 Edling Becker; Robert Dipl.-Chem. Dr. 8090 Wasserburg Engl; Arie 8094 Reitmehring Kuipers; Karl 8094 Reitmehring Schroeder
Original assignee: Molkerei Meggle Wasserburg GmbH and Co KG
Current assignee: Meggle GmbH and Co KG
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1974-02-28
Also published as: IE36967B1; AU4811672A; IE36967L; DE2155696A1; AU475941B2; GB1363783A

Description

Dies beißt, daß zumindest unter dem isoelektrischen stellen. Insbesondere wenn zusätzlich Milcheiweiß

Punkt der Hauptmenge der Eiweißkomponenten ul- wie oben Bäher erläutert eingebracht wurde, ergibt

trafiltnert werden muß, d. h. unter dam Fällungsma- sich ein Produkt, das sich zur Herstellung spezieller

ximum für das Molkeeiweiß unter üblichen Bedin- eiweißreicher Nahrungsmittel vorzüglich eignet. Die

gungen der Hitzedenaturierung. Geringe Eiweißan- 5 glatte Konsistenz und Sämigkeit des Produktes kann

teile mit noch niedrigerem isoelektrischen Punkt stö- für die Bereitung von Dippmassen, Emulsionen wie

ren hierbei nicht merklich. Beste Ergebnisse werden Salatdressing, mayonnaiseartige Produkte sowie ähn-

jedoeh zwischen pH 2,7 und 3,3 erzielt. Die Einstel- liehe Artikel der Feinkostindustrie ausgenutzt wer-

lung des pH-Wertes in den erfindungsgemäßen Be- den. Auch für diätetische Nährmittel eignen sich die

reich erfolgt nach den hierfür bekannten Methoden. io Produkte der Erfindung.

Vorzugsweise erfolgt die pH-Werteinstellung durch Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung

Kationenaustausch, da sich hierbei eine weitere Ver- weiter.

besserung der Ultrafiltrationskapazität erzielen läßt.

Beispiele für geeignete Methoden zur pH-Wertein- Beispiel 1

stellung durch Kationenentzug sind Veiwendung von 15 Sauermolke wurde bei pH 3 und einer Temperatur

Ionenaustauschern und Elektrodialyse. von 16° C ultrafiltriert. Hierbei wurde ein Trocken-

Wie bereits erwähnt, ermöglicht das erfindungsge- masse-Durchgang von 13,7 g/m^s/Minute gemessen, mäße Verfahren in erster Linie eine wesentliche Her- Das Verfahren wurde bei einer Temperatur von

absetzung der für die Ultrafiltration von Molke er- 50⁰C wiederholt. Der TM-Durchgang betrug hierforderlichen Zeit. Im Falle der Sauermolke macht es ao bei 16g/m²/Minute.

die Ultrafiltration überhaupt erst technisch und wirt- Zum Vergleich wurde die gleiche Sauermolke bei

schaftlich brauchbar, gegenüber bekannten Verfah- ihrem natürlichen pH-Wert (pH 4,5) ultrafiltriert. Bei ren der Ultrafiltration von Molke, eröffnet es erst die 16° C wurde ein TM-Durchgang von 7,7 g/m²/Mi-Möglichkeit, die Ultrafiltration unter höheren Tem- nute bestimmt, bei 50° C Ultrafiltration von 8,8 g/ pcraturen unter gleichzeitiger Steigerung des »5 m²/Minute.

Durchsatzes durchzuführen. Es eröffnet außerdem Erfindungsgemäß wird also die Durchgangsge-

erstmalig die Möglichkeit, Molke verschiedener Her- schwindigkeit auf etwa den doppelten Wert erhöht, kunft und Vorbehandlung, d.h konzentrierte, tei- _R . .

lentzuckerte, teilentsalzte oder teilenteiweißte Molke, Beispiel 2

allein oder in Kombination, unter reproduzierbaren 30 Süßmolke von pH 6,5 wurde bei 16° C ultrafil-Bedingungen mit reproduzierbarem Ergebnis mittels triert. Hierbei wurde ein Durchgang von im Mittel Ultrafiltration auf ein Eiweißkonzentrat aufzuarbei- 11 g/nWMinute erreicht.

ten, weil man mittels dieses Verfahrens das Molkeei- Unter sonst gleichen Bedingungen aber bei einer

weiß, gleich wie in welchem Zustand es ursprünglich Temperatur von 50° C wurden Werte zwischen 8,3 vorliegt, in einheitlich quasi gelösten Zustand über- 35 und 11,7 g/m²/Minute gemessen,
führt. Der obige Versuch wurde wiederholt, jedoch

Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist ein weiterer Vor- wurde erfindungsgemäß die Süßmolke zuerst auf teil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin zu se- pH 3 eingestellt. Bei 16° C wurden durchschnittlich hen, daß hierdurch das Reinigen der Ultrafiltrations- etwa 13g/m²/Minute erzielt. Unter sonst gleichen membran erleichtert wird. Es hat sich nämlich ge- 40 Bedingungen, aber bei einer Temperatur von 50° C zeigt, daß die Membran, wenn unter erfindungsgemä- haben sich Werte bis zu 24 g/m²/Minute ergeben,
ßen pH-Wertbedingungen gearbeitet wird, durch ein- . . _ ,. _n

fache saure Reinigung bei pH-Werten um bzw. unter « e 1 s ρ 1 e l 3 bis iu

2 ausreichend gereinigt werden kann. Eine Reinigung Die erfindungsgemäß erzielte Durchsatzsteigerung in unter Einsatz von ρroteolytischen Enzymen wie sie 45 Abhängigkeit vom pH-Wert zeigen die in der nachallgemein für die Ultrafiltrationstechnik empfohlen stehenden Tabelle zusammengefaßten Beispiele 3 bis wird, ist also normalerweise gar nicht mehr notwen- 10.
dig. Aus den Ergebnissen dieser Beispiele ist ersicht-

Wenn Molke hingegen bei den ihr eigenen lieh, daß bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise in pH-Werten und bei höheren Temperaturen ultrafil- 50 jedem Fall eine Durchsatzsteigerung erfolgt, gleichtriert wird, so bereitet die Membranreinigung erheb- gültig, welches Ausgangsprodukt verwendet wird und liehe Schwierigkeiten und ist praktisch ohne Einsatz unabhängig vom Flockungsgrad der Molke vor der von proteolytischen Fermenten nicht erfolgreich Ultrafiltration. Die Versuche zeigen auch, daß bei durchführbar. Erhöhung der Standzeit vor der Ultrafiltration die er-

Im Verfahren der Erfindung kann nicht nur reine 55 findungsgemäß erzielbare Verbesserung noch deutli-Molke, sondern auch eine Mischung von Molke mit eher ausgeprägt wird.

anderen kaseinhaltigen Milchderivaten wie z. B. But- Die Verbesserung gegenüber der Ultrafiltration

termilch eingesetzt werden, ohne daß hierdurch die beim isoelektrischen Punkt wird um so ausgeprägter, geschilderten Vorteile verlorengehen. Voraussetzung je langer die Stammzeit der Molke vor der Ultrafilist nur, daß auch in der Mischung der pH-Wert unter 60 tration ist, d. h. je älter die Molke ist.
dem isoelektrischen Punkt eingehalten wird, das Ka- Aus den Versuchen 7 und 8 geht insbesondere hersein also gelöst oder dispergiert vorliegt, vor, daß die erzielte Durchsatzverbesserung unab-

Die erfindungsgemäß erhältlichen Produkte lassen hängig vom Flockungsgehalt der Molke vor der Ulsich vielfältig bei der Nahrungsmittelherstellung ver- trafiltration ist. Während erfindungsgemäß der Flokwertett. Beispielsweise lassen sie sich zur Bereitung 65 kungsgrad das Fünffache der nicht erfindungsgemäß von Kuchen mit Quarkfüllmasse einsetzen, wobei eingestellten Molke beträgt, läßt sich gleichzeitig eine Produkte mit beliebig hohem Molkeeiweißanteil eine Durchsatzsteigerung um mehr als das Dreifache erwertvolle Ergänzung für den natürlichen Quark dar- reichen.

	2 Ii	5	Molketyp	Aufbereitung	55 696	I	6	PH UF	TM-Duich- satz

			Flockuügs-	Standzeit vor UF	Temperatur UR		gr/Min/m²
ispiel	Säurek.	Einstellung auf pH 3	grad (ml Sediment) der Molke			3	47
	Säurek.	Einstellung auf pH 3	*vor UF)**	(Std.)	°c	3	69
Nr.	Säurek.	—	(ml)	0	50	4,6	26
3	Säurek.	—	0,1	6	50	4,6	30
4	Säurek.	bei pH 4,2 erhitzt auf	0,1	0	50	4,2	16
5		90° C und abgekühlt	1,0	6	50
6		auf 60° C	0,2	5	60
7	Säurek.	bei pH 4,2 erhitzt auf	0,1			3	51
		90° C und abgekühlt auf
		60° C, anschließend		0	60
8		auf ρΐϊ 3 gebracht	0,5
	Zukauf-	Einstellung auf pH 3				3	46
	Süßmolke
	Zukauf-	Einstellung auf pH 4,5		0	50	4,5	42
9	Süßmolke		0,4
			0	50
10	0,5

*) 50 ml Molke wurden 3 Min. bei 3000 upm zentrifugiert und das Sediment in ml abgelesen.

Claims

1 2 Säuerung, welche das Produkt schon zum Zeitpunkt Patentansprüche: der Verarbeitung in einen für die Ultrafiltration un günstigen Zustand versetzt

1. Verfahren zur Ultrafiltration von Molke, Aus der österreichischen Patentschrift Π0 276 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ul- 5 ein Verfahren bekannt, um Molke bei einer Tempetrafiltration im pH-Wertbereich unter dem iso- ratur von 40° C und einem pH-Wert von etwa 3,5 elektrischen Punkt des Molkeeiweißes, Vorzugs- zu elektrodialysieren, ohne daß es dabei zu einer weise zwischen pH 2,7 und 3,3, durchgeführt Ausflockung der Proteine und Verstopfung der Diawird, phragmen kommt. Dies Verfahren besitzt jedoch den

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο Nachteil, daß es nur in einem pH-Bereich, der bei kennzeichnet, daß die Ultrafiltration bei erhöhter 3,5 liegt, durchgeführt werden kann und somit nicht Temperatur, vorzugsweise zwischen 40 und für alle Molken geeignet ist.

65° C, durchgeführt wird. Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung dieser

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch Schwierigkeiten und die Schaffung eines Verfahrens gekennzeichnet, daß die Molke nach Einstellen 15 zur Ultrafiltration von Molke, welches es gestattet, des pH-Bereiches vor der Ultrafiltration auf Pa- solche Ultrafiltrationsgeschwindigkeiten zu erreichen, steurisierungstemperatur oder darüber erhitzt daß ein optimaler und wirtschaftlich vertretbarer wird. Einsatz des Verfahrens möglich wird und gleichzeitig

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden die Gefahr einer Verunreinigung durch Mikroorga-Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daß der so nismen herabgesetzt wird.

pH-Wertbereich unter dem isoelektrischen Punkt Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur

durch Kationenaustausch eingestellt wird. Ultrafiltration von Molke, welche dadurch gekenn

zeichnet ist, daß die Ultrafiltration im pH-Wertbereich unter dem isoelektrischen Punkt des Molkeei-35 weißes, vorzugsweise zwischen pH 2,7 und 3,3

durchgeführt wird.

Es wurde nämlich überraschend gefunden, daß im angegebenen pH-Wertbereich eine wesentliche Beschleunigung der Ultrafiltration im Vergleich zu

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesse- 30 pH-Bereichen des isoelektrischen Punkts erfolgt, rung der Ultrafiltration von Molke. Ebenfalls überraschend war, daß die Reinigung der

Die Ultrafiltration ist ein modernes Verfahren, Membranteile bei diesen pH-Werten im Unterschied welches die Trennung kolloider Teilchen von Lö- zu bei Neutral-pH-Bereichen und pH-Bereichen im sungsmittel gestattet. Die Trennung erfolgt mittels isoelektrischen Punkt durchgeführten Verfahren kein Ultrafiltrationsmembranen geringer Porenweite, die 35 Problem mehr darstellt. Gleichzeitig wird die Wachseine Abtrennung eines Molekulargewichtsbereiches tumsgeschwindigkeit der Mikroorganismen so verrinoberhalb etwa 20 000 ermöglichen. Da die Ultrafil- gert, daß der obenerwähnte Nachteil der bakteriellen tration ein besonders schonendes Verfahren darstellt, Kontamination bei bekannten Verfahren überwunbietet sich die Herstellung eines Eiweißkonzentrates den wird.

aus Molke mittels dieses Verfahrens an. Es hat sich 40 überraschend war fernerhin der Befund, daß im jedoch gezeigt, daß Sauermolke, also Molke, die nor- Unterschied zur Fahrweise bei Neutral-pH oder malerweise einen pH-Wert im Bereich zwischen 4,2 pH-Werten des isoelektrischen Punkts eine Erhö- und 4,8 aufweist, nur so langsam ultrafiltriert werden hung der Ultrafiltrationstemperatur auch zu erhöhten kann, daß eine Durchführung des Verfahrens schon Durchsatzraten führte. Durch die Ausnutzung dieses aus Rentabilitätsgründen in Frage gestellt wird. Die 45 Befundes ist wiederum die Möglichkeit eröffnet wor-Ultrafiltration von Süßmolke, also Molke im den, die Infektionsgefahr während der Ultrafiltration pH-Wertbereich zwischen 5,5 und 6,5, stellt ein be- weiter herabzusetzen. Das Verfahren der Erfindung kanntes Verfahren dar, jedoch auch hierbei haben wird deshalb vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, sich Nachteile insofern ergeben, als die Reinigung besonders bevorzugt zwischen 40 und 65° C, durchder Membranen von Eiweiß- und Mineralstoffresten so geführt.

Schwierigkeiten bereitet, und andererseits, das Mi- Gemäß einer besonderen Ausführungsform des

krobenwachstum bei diesen pH-Werten ungehindert Verfahrens der Erfindung wird nach Einstellung des vonstatten gehen kann. Die Zeitdauer der bekannten obengenannten pH-Wertbereiches vor und/oder nach Ultrafiltrationsverfahren zum Erreichen einer er- der Ultrafiltration auf Pasteurisierungstemperatur wünschten Eiweißkonzentration ist verhältnismäßig 55 oder darüber erhitzt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß groß, was eine Verunreinigung des erzielten Produk- bei den erfindungsgemäßen pH-Werten eine Keimretes durch hohen Mikroorganismengehalt zur notwen- duzierung möglich ist, die erheblich über das hinausdigen Folge macht. geht, was bei sonst gleichen Erhitzungsbedinungen

Die Tatsache, daß Sauermolke, also Molke, bei höheren pH-Werten erreicht werden kann. Die welche in ihrem pH-Wert um den isoelektrischen 60 das Eiweiß der Molke in gewissem Ausmaß denatu-Punkt des Molkeeiweißes liegt, besonders schlecht rierende Erhitzung der Molke vor der Ultrafiltration ultrafiltrierbar ist, erschwert auch eine Ultrafiltration ist wider Erwarten beim erfindungsgemäßen pH-Bevon Gemischen aus Süß- und Sauermolke. Bekann- reich ohne negativen Einfluß auf die Ultrafiltrationstermaßen fallen in einem Molkereibetrieb sehr oft geschwindigkeit.

beide Arten von Molke an, und es liegt im Interesse 65 Für die Auswahl des pH-Wertes, unter dem das der Molkereien, beide Molkearten ohne Selektion Verfahren der Erfindung durchgeführt wird, ist weverarbeiten zu können. Darüber hinaus erfährt Süß- sentlich, daß er niedriger liegt als der niedrigste isomolke bei Lagerung oder Transport des öfteren eine elekrische Punkt der Eiweißkomponenten der Molke.