DE2449181A1

DE2449181A1 - Protein enrichment of liquids, esp (skimmed) milk - using ultrafiltration and maintaining a small temp differential between reservoir and circulating liquid

Info

Publication number: DE2449181A1
Application number: DE19742449181
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Damerow; Eike Dipl Ing Gerhold; Helmut Dipl Ing Hayer
Original assignee: ALFA LAVAL INDUSTRIETECHNIK GmbH; Alfa Laval Industrietechnik GmbH
Current assignee: ALFA LAVAL INDUSTRIETECHNIK GmbH; Alfa Laval Industrietechnik GmbH
Priority date: 1974-10-16
Filing date: 1974-10-16
Publication date: 1976-04-22

Abstract

Recovery of natural protein-enriched liquids, esp. protein-rich (skimmed) milk in which the liquid is removed from a storage point and introduced into a circuit contg. an ultrafilter and circulating the liquid while drawing off a substantially protein-free ultrafiltrate and re-introducing enriched liquid from the circuit, into the storage point wherein the liquid in the circuit is maintained at a temp. of a 36-52 degrees C (pref. 46-50 degrees C) and the temp. of the liquid in the storage point is maintained at 54-60 degrees C (pref. 56-58 degrees C). The milk can be stored for >=10 hrs. without the pH or solubility of the protein's altering and the nuclei content even being reduced (w.r.t. its initial value). Savings in energy and reduction in plant size are also achieved.

Description

Verfahren zur Gewinnung von mit nativem Protein angereicherten Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von mit nativem Protein angereicherten Flüssigkeiten, insbesondere proteinreicher Molke oder Magermilch, bei welchem man eine proteinha.ltige Flüssigkeit aus einem Sammeiraum in einen mindestens ein Ultrafilter enthaltenen Kreislauf einführt und in diesem herumführt, ein im wesentlichen protsnfreies Ultrafiltrat abführt und a.ngereicherte Flüssigkeit aus dem Kreislauf in den Sammelraum zurückführt. Process for obtaining liquids enriched with native protein The invention relates to a method for obtaining enriched with native protein Liquids, especially protein-rich whey or skimmed milk, in which one a protein-containing liquid from a collection space into at least one ultrafilter introduces contained circuit and leads around in this, an essentially protein-free Removes ultrafiltrate and enriched liquid from the circuit into the collecting space returns.

Bei d.en vorbeka.nnten Verfahren dieser Art wird die anzureichernde Flüssigkeit zur Vermeidung einer bakteriologischen Beeinträchtigung im Sammelraum bei Temperaturen unterhalb von 10 C gehalten, die in den Kreislauf eingeführte Flüssigkeit jeweils auf die Ultrafiltrationstempe natur erwärmt und die aus dem Kreislauf in den Sammelbehälter zurückgeführte Flüssigkeit entsprechend abgekuhlt.In the previously known procedures of this type, the one to be enriched is used Liquid to avoid bacteriological impairment in the collecting space kept at temperatures below 10 C, the liquid introduced into the circuit each heated to the ultrafiltration temperature and the out of the circuit in The liquid returned to the collecting tank is cooled accordingly.

Selbst wenn hierbei ein Wärmeaustausch benutzt wird, wird hierzu wegen der großen umgewälzten Flüssigkeitsmengen ein umfangreicher Wärmeaustauscher benötigt und trotz des teilweisen Wärmerückgewinnes ein hoher Energieaufwand für Erwärmung und Abkühlung erforderlich. Eine Lagerung der Flüssigkeit im Sammelbehälter bei Raumtemperatur oder den durch die Beschaffenheit der Ultrafilter begrenzten Ultrafiltrationstemperaturen hat sich als nicht durchführbar erwiesen, da die Flüssigkeit bei diesen Temperaturen während der zur Erzielung einer hinreichend.en Anreicherung erforderlichen Verfahrensdauer einer zu starken bakteriologischen Beeinträchtigung un.terliegt.Even if a heat exchange is used here, this is due to A large heat exchanger is required for the large volumes of liquid being circulated and despite the partial heat recovery, a high energy consumption for heating and cooling is required. A storage of the liquid in the collecting container at Room temperature or the ultrafiltration temperatures limited by the nature of the ultrafilter has been found not to be feasible because the liquid is at these temperatures during the duration of the procedure required to achieve sufficient enrichment too strong a bacteriological one Impairment is not subject to.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die bisheringen Nachteile vermeidet und auf einfache Weise, ohne Beeinträchtigung der Qualität des Produktes, eine möglichst wirtschaftliche und emergiesparende Gewinnung von proteinreichen Flüssigkeiten ermöglicht.The object of the invention is now to provide a method of the type mentioned at the beginning To create a way that avoids the previous disadvantages and in a simple way, without compromising the quality of the product, as economical as possible and enables energy-saving production of protein-rich liquids.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß Molke im Gegensatz zu der bei Temperaturen zwischen 730C und 500C eintretenden bakteriologischen Beeinträchtigung bei Temperaturen zwischen 540C und 600C ohne Schwierigkeiten 10 Stunden und darüber gelagert werden kann, wobei sich weder der pH-Wert noch die Löslichkeit der Proteine verändern und der Keimgehalt gegenüber dem Ausgangswert sogar noch absinkt.It has now surprisingly been found that, in contrast to that, whey bacteriological deterioration occurring at temperatures between 730C and 500C at temperatures between 540C and 600C without difficulty for 10 hours or more can be stored, whereby neither the pH value nor the solubility of the proteins change and the germ content even drops compared to the initial value.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufga.be ist das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man die im Kreislauf geführte Flüssigkeit auf Temperaturen zwischen 360C und 520C, vorzugsweise zwischen 460C und 500C hält und die Flüssigkeit im Sammelraum auf Temperaturen zwischen 5400 und 600C, vorzugsweise zwischen 560C und 580C hält.To solve the above-mentioned task, the method is the initially mentioned type according to the invention characterized in that the in the circuit guided liquid to temperatures between 360C and 520C, preferably between 460C and 500C and the liquid in the collecting space at temperatures between 5400 and 600C, preferably between 560C and 580C.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei die aus dem Sammelraum in den Kreislauf eingeführte Flüssigkeit d.urch Wärmetausch mit d.er aus dem Kreislauf in den Sammelraum abgeführten Flüssigkeit abgekühlt. Vorteilhaft wird dabei die aus d.em Kreislauf in den Sammelraum abgeführte Flüssigkeitsmenge auf 80 bis 95%, vorzugsweise 85% bis 90% der aus dem Sammelraum in den Kreislauf eingeführten Flüssigkeitsmenge eingestellt. Je nach der angestrebten Proteinkonzentration wird der Kreislauf zweckmäßig i bis 16 Stunden, vorzugsweise 6 bis 12 Stunden und insbesondere etwa 10 Stunden aufrecht erhalten.According to a preferred embodiment, this is from the collecting space Liquid introduced into the circuit i.e. through heat exchange with that from the circuit Cooled liquid discharged into the collecting space. The 80 to 95% of the amount of liquid discharged from the circuit into the collecting space, preferably 85% to 90% of the amount of liquid introduced into the circuit from the collecting space set. Depending on the desired protein concentration, the cycle becomes appropriate i to 16 hours, preferably 6 to 12 hours and especially about 10 hours maintained.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt nicht nur mit einem wesentlich geringer dimensionierten Wärmetauscher aus, sondern führt auch ohne Beeinträchtigung der Qualität des Produktes zu erheblichen Energieeinsparungen.The inventive method not only comes with one essential smaller sized heat exchanger, but also performs without impairment the quality of the product results in significant energy savings.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert, die eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.The following is a preferred embodiment of the invention Method explained with reference to the accompanying drawing, which is a schematic Representation of a device for carrying out the method according to the invention shows.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einem als Sammelraum für die proteinhaltige Fl-üssig keit dienenden Behälter 1, aus welchem die Flüssigkeit mittels einer Pumpe 2 durch eine Zuführleitung 5 in eine Kreislaufleitung 6 eingeführt wird, in der ein Ultrafilter 7 angeordnet ist. Das aus dem Ultrafilter 7 austretende Ultrafiltrat wird über eine Filtratleitung 8 abgeführt.The device shown in the drawing consists of an as Collection space for the protein-containing liquid serving container 1, from which the liquid by means of a pump 2 through a supply line 5 into a circulation line 6 is introduced, in which an ultrafilter 7 is arranged. That from the ultrafilter 7 emerging ultrafiltrate is discharged via a filtrate line 8.

Die in der ICreislaufleitung 6 und im Ultrafilter 7 enthaltene Flüssigkeit wird dadurch eine Kreislaufpumpe 9 umgewälzt. Die Kreislaufleitung 6 ist weiterhin durch eine Rückführleitung 10 mit dem Behälter 1 verbunden.The liquid contained in the IC circulation line 6 and in the ultrafilter 7 a circulation pump 9 is thereby circulated. The circuit line 6 is still connected to the container 1 by a return line 10.

Zur Erzielung eines Wärme tausches zwischen der aus dem Sammelbehälter 1 der Kreislaufleitung 6 zugeführten Flüssigkeit und der aus dieser in den Sammelbehälter 1 zurückgeführten Flüssigkeit ist in der Zuführleitung 5 und der Rückführleitung 10 ein Wärmetauscher 4 angeordnet. Diesem ist in der Zufürleitung 5 ein Kühler 3 und in der Rückführleitung 10 ein Erhitzer 11 nachgeschaltet.To achieve a heat exchange between the one from the collecting tank 1 of the circulation line 6 and the liquid fed from this into the collecting container 1 returned liquid is in the supply line 5 and the return line 10 a heat exchanger 4 is arranged. This is a cooler 3 in the supply line 5 and a heater 11 connected downstream in the return line 10.

Im Betrieb wird die proteinhaltige Flüssigkeit aus dem Behälter 1 mittels der Zuführpumpe 2 über die Zuführleitung 5 durch den Wärmetauscher 4 und den Kühler 3 in die Kreislaufleitung 6 eingeführt, in dieser mittels der Kreislaufpumpe 9 über das Ultrafilter 7 im Kreislauf herumgeführt und jeweils ein Teilstrom über die Rückführleitung 10, d.en Wärmetauscher 4 und den Erhitzer 11 zum Behälter 1 zurückgeführt.During operation, the protein-containing liquid is discharged from the container 1 by means of the feed pump 2 via the feed line 5 through the heat exchanger 4 and the cooler 3 introduced into the circuit line 6, in this by means of the circuit pump 9 passed around the ultrafilter 7 in the circuit and a partial flow in each case the Return line 10, i.e. the heat exchanger 4 and the heater 11 returned to container 1.

Beispiel In einem Versuchs lauf einer im wesentlichen der Zeichnung entsprechenden Anlage mit einem Ultrafilter mit einer Filterfläche von 20m wurde der Behälter 1 mit 20.000 1 Molke mit einem Gehalt von 6,5% Trockenmasse und einem Proteingehalt von 0,8 beschickt und während der gesamten Versuchsdauer auf einer Temperatur von 560C gehalten. Mittels der Zuführpumpe 2 wurde die Molke aus dem Behalter 1 in einer Menge von 20.000 l/h mit einer im Wärmetauscher 4 und im Kühler 3 eingestellten Temperatur von 500C in die Kreislaufleitung 6 eingeführt. Gleichzeitig wurde über die Rückführleitung 10 eine Menge von 18.000 l/h bis 19.400 l/h (Mittelwert 18.800 l/h) aus der Kreislaufleitung 6 abgezogen und nach Rückwärmung im Wärmetauscher 4 und. im Erhitzer 11 auf 560C in den Behälter 1 zurückgeführt. Über die Filtratleitung 8 wurden gleichzeitig 2.000 l/h bis 600 l/h (Mittelwert 1.200 l/h) Ultrafiltrat abgezogen. Nach einer Betriebsdauer von 16 h wurden 1.000 1 proteinreiche Molke mit einem Proteingehalt von 10 und einer Trockenma.sse 16% erhalten.Example In an experiment one essentially runs the drawing corresponding system with an ultrafilter with a filter area of 20m the container 1 with 20,000 1 whey with a content of 6.5% dry matter and a Protein content of 0.8 charged and during the entire duration of the experiment on one Maintained temperature of 560C. By means of the feed pump 2, the whey was from the Container 1 in an amount of 20,000 l / h with one in the heat exchanger 4 and one in the cooler 3 set temperature of 500C introduced into the circuit line 6. Simultaneously a quantity of 18,000 l / h to 19,400 l / h (mean value 18,800 l / h) is withdrawn from the circuit line 6 and after reheating in the heat exchanger 4 and. returned in the heater 11 to 560C in the container 1. Via the filtrate line 8 simultaneously 2,000 l / h to 600 l / h (mean 1,200 l / h) ultrafiltrate deducted. After an operating time of 16 hours, 1,000 liters of protein-rich whey were produced with a protein content of 10 and a dry matter content of 16%.

Bei der Anreicherung ergab sich keine Veränderung des pH-Wertes und das in der angereicherten Molke enthaltene Protein zeigte die gleichen Löslichkeitseigenschaften, wie das Ausgangsprodukt. Im Vergleich su einer Anreicherung mit einer Lagertemperatur 80C wurde eine Energieersparung um 75% erzielt. Darüber hinaus konnte die erforderliche Wärmetaucherfläche wesentlich verkleinert werden.During the enrichment there was no change in the pH value and the protein contained in the fortified whey showed the same solubility properties, like the starting product. In comparison to an enrichment with a storage temperature 80C an energy saving of 75% was achieved. In addition, the required Heat exchanger surface can be significantly reduced.

Das vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels für die Anreicherung von Molke beschriebene Verfahren kann auch zur Anreicherung von Matermilch, Buttermilch und anderen Flüssigkeiten mit einem Gehalt an nativem Protein, beispielsweise Blutserum, benutzt werden. Dabei sollen die Temperaturen im Sammelraum und im Kreislauf sowie die in d.en Ereislauf zugeführten und aus diesem abgeführten Flüssigkeitsmengen unter Berücksichtigung der Art der Flüssigkeit, deren Proteingehalt sowie der Art und Flächengröße des Ultrafilters und der angestrebten Betriebsdauer anhand der angegebenen Zahlenwerte zweckentsprechend. aufeinander abgestimmt werden.The above using an exemplary embodiment for the enrichment The method described by whey can also be used to fortify matermilk, buttermilk and other fluids containing native protein, such as blood serum, to be used. The temperatures in the collecting space and in the circuit as well as the quantities of liquid fed into and discharged from the circuit under Consideration of the type of liquid, its protein content as well as the type and Area size of the ultrafilter and the desired operating time based on the specified Numerical values appropriate for the purpose. be coordinated.

Claims

PATENT CLAIMS

1) Method of Obtaining Native Protein Enriched Liquids, especially protein-rich whey or skimmed milk, in which one a protein-containing liquid from a collecting space into at least one ultrafilter introduces and circulates around containing circuit, a substantially protein-free one Ultra.filtrate removes and enriched liquid from the circuit into the collecting space recirculated, characterized in that the circulated liquid to temperatures between 360C and. 520C, preferably between 460C and 500C and the liquid in the collecting space at temperatures between 540 ° C. and 60 ° C., preferably holds between 560C and 580C.

2) Method according to claim 1, characterized in that the Liquid introduced into the circuit from the collecting space through heat exchange cools with the liquid discharged from the circuit into the collecting space.

3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that one the amount of liquid discharged from the circuit into the collecting chamber a.b. to 80% 95%, preferably 80% to 90% of that introduced into the circuit from the collecting space Adjusts the amount of liquid.

4) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the cycle is maintained for 4 to 16 hours, preferably 6 to 10 hours.