DE2431228B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von gewaschenen Kaseinkörnern - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von gewaschenen KaseinkörnernInfo
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Description
Kasein ist der kolloidale Eiweißbestandteil von Milch, welcher bei einem neutralen oder schwach sauren
pH-Wert mit Hilfe von Lab oder mit Hilfe eines Mineralsalzes, wie z. B. eines Kalziumsalzes, oder aber
bei einem pH zwischen 4,6 und 5,6 mit Hilfe von Säuren ausgefällt werden kann. Kasein ist wegen seines hohen
Gehalts an essentiellen Aminosäuren geschätzt. Durch sei·.cn hohen Gehalt an Lysin eignet es sich besonders
zur Anreicherung von Nahrungsmitteln auf Getreidebasis.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kasein und Kaseinaten
bekannt, wie z. B. durch chargenweise Destabilisierung der Milch in einem auf niedere Temperatur gehaltenen
Behälter und anschließendes Überführen der Milch mittels einer Pumpe in eine Vorrichtung, wo die
Koagulation durch Erhitzung durchgeführt wird, oder durch Destabilisierung und Erhitzung der Milch unter
Rühren, während sie in einem entsprechenden Rohr geführt wird. Allgemein versucht man Kaseinkörner mit
einer gleichmäßigen Größe herzustellen, die sich nicht agglomerieren und die sich außerdem gut für die
Abtrennung vom Milchwasser und ein anschließendes Waschen eignen. Üblicherweise wird die Trennung
nicht unter allzu heftigen Bedingungen durchgeführt, damit keine zu kleinen Teilchen entstehen, die im
Milchwasser aufgenommen oder anschließend bei der Waschung mit Wasser herausgewaschen werden. Beim
Waschen sind große Mengen Wasser erforderlich, beispielsweise bis zu 1 I Wasser/l behandelte Milch, da
ίο es erforderlich ist den Milchzucker weitgehend
auszuwaschen. Eine herkömmliche Waschung erfolgt in Becken mit beträchtlichen Abmessungen, in welchen
das Kasein und das Waschwasser mechanisch mehrere Minuten lang, wie z.B. 10 oder 20min lang, gerührt
is werden, wobei die Trennung des gewaschenen Kaseins
und des Wassers durch Filtration oder Dekantation erfolgt. Ein anderes bekanntes Waschverfahren besteht
darin, daß man das Kasein mit ein oder mehreren Berieslern, die über einer Transporteinrichtung oder
einer Förderschnecke angeordnet sind, welche das Kasein über ein Sieb führen, berieselt.
Der vorliegenden Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung
von gewaschenen Kaseinkörnern zu schaffen, das mit wesentlich geringeren Waschwassermengen als
bisher auskommt und in einer einfachen und rationellen Anlage durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von gewaschenen
Kaseinkörnern, bei welchem eine kollodiale Lösung mit der Zusammensetzung einer entrahmten Milch destabilisiert
wird und die gebildeten Kaseinkörner vom Milchwasser abgetrennt und anschließend gewaschen
werden, weiches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Kaseinkörner in eine erste Waschflüssigkeit
einbringt, das Gemisch aus Kaseinkörnern und Waschflüssigkeit unter Turbulenz durch ein erstes Rohr führt,
die Kaseinkörner von der Waschflüssigkeit abtrennt und in Wasser, dessen Menge zwischen 0,2 und 0,4 l/l
-to behandelte Milch liegt, einbringt, das Gemisch aus
Kaseinkörnern und Wasser unter Turbulenz durch ein zweites Rohr führt, die Kaseinkörner vom Wasser
abtrennt und das dabei erhaltene Wasser als Waschflüssigkeit in der ersten Stufe verwendet, wobei die
Strömungsbedingungen in den Rohren einem VDe-Wert zwischen 140 und 1000cm?/sec entsprechen,
worin V die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches aus Kaseinkörnern und Flüssigkeit im Rohr
und De den hydraulischen Durchmesser, ausgedrückt als
so Quotient aus dem Vierfachen des Querschnitts des Rohrs dividiert durch den benetzten Umfang, bedeuten.
So hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße
Verfahren auch in apparativer Hinsicht Vorteile mit sich bringt. Wenn es sich beispielsweise als nötig erweist,
eine Trennvorrichtung zum Trennen der Kaseinkörner von der Waschflüssigkeit zu verwenden, die wirksamer
ist als eine einfache Filtrations- oder Dekantationsvorrichtung, dann ergibt sich die Möglichkeit, eine solche
Vorrichtung auch für die Trennung der Kaseinkörner vom Milchwasser zu verwenden, was man bisher gerne
vermieden hat, und zwar wegen der Gefahr, daß allzu viele Feinstoffe in die Waschvorrichtung geführt
werden. Diese Möglichkeit macht eine Vorrichtung zur Abtrennung von Feinstoffen überflüssig, die im Milch-
h5 wasser enthalten sind. Wenn eine wirksame Trennvorrichtung
für die Kaseinkörner von der Waschflüssigkeit am Ende des ersten Waschrohres verwendet wird, dann
legt dies den Einsatz ;iner weniger aufwendigen und
damit billigeren Vorrichtung am Ausgang eines zweiten Waschrohrs nahe.
Schließlich ist hervorzuheben, daß das vorliegende Verfahren hinsichtlich der Fabrikationshygiene einen
enormen Fortschritt mit sich bringt. Wie sich aus den weiter unten stehenden Erörterungen ergibt, ist es beim
erfindungsgemäßen Verfahren möglich, eine Anlage für die Herstellung von Kaseinkörnern zu bauen, die vom
Anfang bis zum Ende geschlossen und damit steril ist und von einer Pasteurisationsvorrichtung bis zum
Ausgang des Endprodukts in sterilem Zustand gehalten werden kann.
Kaseinkörner können bei der Koagulation durch ein heftiges Rühren der Milch, welche die richtige
Temperatur und den richtigen pH-Wert für die Ausfällung aufweist, erhalten werden, wobei das nötige
Rühren und Durcharbeiten beispielsweise durch eine stark turbulente Strömung oder durch einen Dampfstrahl
erzielt werden kann.
Das vorliegende Verfahren eignet sich zur Herstellung von saurem Kasein, von Kaseinaten, von
Phosphorkalzium-Kasun und von Lab-Kasein.
Es wird bevorzugt, in einer geschlossenen kontinuierlichen Straße zu arbeiten, in welche einige tausend Liter
entrahmte Müch oder mit Lab versetzte Milch eingepumpt werden können. Es ist günstig, bei allen
Erwärmungs-, Pasteurisierungs-, Abkühlungs- und Waschvorgängen im Turbulenzzustand zu arbeiten. Ein
bekanntes Kriterium, welches die Intensität der Turbulenz einer Strömung abschätzen oder vorhersagen
läßt, ist das Produkt VDe, worin V die mittlere Geschwindigkeit der in einer Leitung oder durch eine
öffnung fließenden Flüssigkeit und De den Quotienten darstellt, der sich aus dem Vierfachen des Querschnitts
der Leitung oder des in Betracht gezogenen Durchgangs dividiert durch den benetzten Umfang ergibt. Im
Falle einer kreisförmigen öffnung oder einer zylindrischen Leitung ist De gleich dem Durchmesser D. Man
kann Durchsätze von etwa 2700 bis 10 000 l/st vorsehen,
was für VDe-Werte in der Größenordnung von 140 bis 650 cm2/sec im Waschrohr eine Auswahl der Durchmesser
zwischen 35 und 100 mm ergibt, wobei die bevorzugten Durchmesser 35 mm für einen Durchsatz
von 2000 l/st und 55 oder 70 mm für einen Durchsatz von 10 000 l/st betragen. Eine ähnliche Auswahl kann
man für Koagulation, Erhitzung, Pasteurisation, Abkühlung usw. wählen. Die Länge der einzelnen Leitungen
läßt sich leicht aus dem Durchsatz, dem Durchmesser und der Verweilzeit errechnen. Die Verweilzeit ist die
Zeit, während der die entrahmte Milch, die Kaseinsuspension im Milchwasser oder die Dispersion des
Kaseins in der Waschflüssigkeit sich in einer gegebenen Leitung aufhält, anders ausgedrückt, die Zeit, die für den
Durchlauf vom Anfang bis zum Ende erforderlich ist. Bei der Pasteurisation kann die Verweilzeit beispielsweise
in der Größenordnung von 20 bis 60 see liegen, je nach der aus einem Bereich von 70 bis 800C ausgewählten
Temperatur, was beispielsweise für einen Durchmesser von 35 mm und einen Durchsatz von 3000 l/st oder
einen Durchmesser von 70 mm und einen Durchsatz von 10 000 l/st Längen in der Größenordnung von 15 bis
50 m ergibt.
Beim Waschen kann die Verweilzeit, die ausreichen sollte, um eine Diffusion des Milchwassers vom Zentrum
zur Oberfläche der Kaseinkörner zu ermöglichen, zwischen etwa 23 und 135 see liegen.
Im Falle von saurem Kasein und von Lab-Kasein kann im ersten Waschrohr die Temperatur der
Kaseinkörnerdispersion im Wasser auf einen Wert in der Größenordnung von 45 bis 55°C gehalten werden,
ein Wert, der für eine wirksame Waschung ohne ein Verkleben oder eine Agglomeration der Körner günstig
ist, und kann im zweiten die Temperatur allmählich auf einen Wert in der Größenordnung von 25 bis 35°C
abgesenkt werden, der für eine nachfolgende Zentrifugation günstig ist. Im Falle von Phosphorkalzium-Kasein
ist eine Temperatur von 45 bis 55°C, die sich gut für
ίο die Waschung eignet, auch für eine Zentrifugalion
günstig.
Es ist günstig, wenn die Kaseinkörnersuspension im Milchwasser, die in eine erste Zentrifugationsvorrichtung
eintritt, eine Temperatur zwischen 25 und 35°C oder zwischen 45 und 55°C aufweist, je nachdem, ob es
sich um saures Kasein und Lab-Kasein oder um Phosphorkalzium-Kasein handelt. Da beim erfindungsgemäßen
Verfahren wirksame Trennvorrichtungen von der Art der Zentrifugen, vorzugsweise von der Art der
horizontalen Zentrifugendekantierer, verwendet werden, besitzen die nach der Abtrennung des Milchwassers
oder nach der Abtrennung der Waschflüssigkeit erhaltenen Kaseinkörner einen Feststoffgehalt von 40
bis 50%, was wesentlich über der üblichen Abtrennung des Milchwasers liegt (~30%), die beispielsweise auf
einem Vibrationssieb vorgenommen wird.
Die Intensität der Turbulenz während des Waschens kann dadurch verstärkt werden, daß man im Waschrohr
eine Verengung oder ein Leitblech vorsieht, so daß ein VDe-Wert über 650 und vorzugsweise zwischen 900 und
1000cm2/sec erhalten wird. Ähnliche Maßnahmen
können bei der Koagulation ergriffen werden, um den Kornern eine gut definierte und gleichförmige Größe zu
geben, d. h., sie zu »normalisieren«.
Bevor auf die Ausführungsbeispiele übergegangen wira, soll vervollständigend noch darauf hingewiesen
werden, daß im Falle von saurem Kasein die Ansäuerung der entrahmten Milch beispielsweise durch
Einspritzen von Salzsäure erfolgen kann, so daß der pH der entrahmten Milch auf 4,6 abgesenkt wird. Im Falle
eines Lab-Kaseins kann das Versetzen mit Lab dadurch erfolgen, daß man beispielsweise etwa 20 g Lab auf
10001 entrahmte Milch während 2 st bei einer Temperatur von 10 bis 12°C zugibt. Im Falle von
Phosphorkalzium-Kasein kann man Kalziumchlorid der entrahmten Milch zugeben, beispielsweise 161 einer
wäßrigen Lösung mit einer Konzentration von 17,5% CaCl2 auf 10001 entrahmte Milch. Im Falle von
Lab-Kasein soll die Destabilisierung nur erfolgen, bevor
so die entrahmte Milch in die kontinuierliche Fabrikationsstraße eingeführt worden ist. In den anderen beiden
Fällen kann die Destabilisierung in der Fabrikationsstraße selbst, vor oder nach einer für die Koagulation
nötigen Erhitzung stattfinden. Diese Erhitzung kann gegebenenfalls mit der Pasteurisierung verbunden
werden. In dem Fall, in dem die Destabilisierung nach der Erhitzung oder Pasteurisierung vorgenommen wird,
eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Herstellung von Kasein und Kaseinaten mit Hilfe
bo einer entrahmten Milch, die aus Magermilchpulver und
Wasser angemacht worden ist. Die Erhitzungen und Pasteurisierungen werden vorzugsweise gemeinsam
durch eine Dampfeinspritzung und durch anschließendes Verweilen in einer rohrförmigen Vorrichtung
tr> ausgeführt. Die nachfolgenden Abkühlungen können
mit Hilfe von rohrförmigen Wärmeaustauschern erfolgen. Daran schließen sich die oben beschriebene
Abtrennung und Waschung und auch die Weiterverar-
beitung an. Die Kaseine können in der üblichen Weise getrocknet werden. Die Trocknung kann beispielsweise
in einem Wirbelbett oder in einer Trommel erfolgen, worauf das Produkt in Säcke verpackt wird. Es ist auch
möglich, das Kasein in Gegenwart von Wasser zu zerkleinern und die Suspension des zerkleinerten
Kaseins unter Zerstäubung zu trocknen. Zur Herstellung von Kaseinaten kann man das gewaschene saure
Kasein durch Zusatz einer geeigneten Menge eines Alkalis, wie z. B. Natrium-, Kalium- oder Kalziumhydroxyd,
zu ei lern Gemisch aus Kasein und Wasser, das auf eine Temperatur von beispielsweise 45°C gehalten wird,
neutralisieren.
Entrahmte Milch wird während 2 st bei einer Temperatur zwischen 10 und 12°C mit Lab behandelt,
und zwar in einem Verhältnis von 20 g Lab auf 10001 Milch. Die mit Lab versetzte, entrahmte Milch wird
dann einer geschlossenen kontinuierlichen Straße zugeführt, in welcher nacheinander die folgenden
Operationen durchgeführt werden: Einführung von 3900 l/st Milch in die Straße durch eine Pumpe;
Anheben der Temperatur auf 45°C durch Dampfeinspritzung; Koagulation unter Turbulenz in einem
Verweilrohr von 35 mm Durchmesser und mit einem Fassungsvermögen von 401, was eine Länge von 42 m
ergibt; Anheben der Temperatur auf 70°C durch Einspritzen von Dampf; Pasteurisierung der Kaseinkörnersuspension
im Milchwasser, indem sie in 45 see mit 700C durch ein Verweilrohr mit 55 mm Durchmesser
hindurchgeführt wird; Abkühlen auf 300C, indem sie
durch ein Kühlrohr mit 35 mm Durchmesser und 42 m Länge hindurchgeführt wird; Abtrennen des Kaseins
vom Milchwasser durch Zentrifugierung in einem ersten horizontalen Dekantierer; Zugabe von 780 l/st gebrauchter
Waschflüssigkeit zum Kasein; Zerkleinerung de; Kaseindispersion im Waschwasser in einer Mühle;
erste Waschung unter Turbulenz in einem Rohr von 35 mm Durchmesser und 28 m Länge; Abtrennung des
Kaseins vom doppelt verwendeten Waschwasser, welches verworfen wird, mittels Zen'rifugierung in
einem zweiten horizontalen Dekantieren Einführung des gewaschenen Kaseins in 780 l/st Trinkwasser mit
35°C; zweite Waschung unter Turbulenz in einem Rohr mit 35 mm Durchmesser und 26 m Länge; Abtrennung
des Kaseins vom Waschwasser mit Hilfe einer Trommel, wobei das abgetrennte Waschwasser zurückgeführt und
als Waschflüssigkeit in der ersten Waschung verwendet wird. Das Kasein tritt aus der Trommel in einer Menge
von 260 kg/st mit einem Feststoffgehalt von etwa 45% aus. Dieses Kasein besteht aus 90 Gew.-% Proteinen,
0,5 Gew.-% Lactose, 8,5 Gew.-°/o Mineralsalzen, bezogen auf die Trockenfeststoffe des Kaseins. Das Kasein
wird dann in Gegenwart von Wasser zerkleinert und schließlich unter Zerstäubung getrocknet.
Lab-Kasein wird durch das Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Erwärmung auf 450C und
die Pasteurisierung auf 78°C in einem einzigen Pasteurisierungsarbeitsgang bei 78°C zusammengefaßt
werden. Das erhaltene Kasein besitzt die gleichen Eigenschaften und die gleiche Zusammensetzung, wie es
in Beispiel 1 beschrieben ist.
Claims (4)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von gewaschenen Kaseinkörnern, bei welchem eine
kolloidale Lösung mit der Zusammensetzung einer enirahmten Milch destabilisiert wird und die
gebildeten Kaseinkörner vom Milchwasser abgetrennt und anschließend gewaschen werden, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Kaseinkörner in eine erste Waschflüssigkeit einbringt,
das Gemisch aus Kaseinkörnern und Waschflüssigkeit unter Turbulenz durch ein erstes Rohr führt, die
Kaseinkörner von der Waschflüssigkeit abtrennt und in Wasser, dessen Menge zwischen 0,2 und 0,4 l/l
behandelte Milch liegt, einbringt, das Gemisch aus Kaseinkörnern und Wasser unter Turbulenz durch
ein zweites Rohr führt, die Kaseinkörner vom Wasser abtrennt und das dabei erhaltene Wasser als
Waschflüssigkeit in der ersten Stufe verwendet, wobei die Strömungsbedingungen in den Rohren
einem VDe-Wert zwischen 140 und 1000cm2/sec
entsprechen, worin V die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches aus Kaseinkörnern
und Flüssigkeit im Rohr und De den hydraulischen Durchmesser, ausgedrückt als Quotient aus dem
Vierfachen des Querschnitts des Rohrs dividiert durch den benetzten Umfang, bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenz in einem Rohr etwa 23
bis 135 see dauert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenz dadurch verstärkt
wird, daß das Gemisch aus Kaseinkörnern und Waschflüssigkeit durch mindestens eine Verengung
in einem Rohr oder mindestens ein Leitblech in einem Rohr hindurchgeführt wird, wo die Fließbedingungen
einem VDe-Wert von über 650cm2/sec entsprechen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließbedingungen durch den
verengten Teil oder durch das Leitblech einem VDe-Wert von ungefähr 900 bis lOOOcnvVsec
entsprechen.
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |