DE3800468C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dephos­ pholipidation von Molke zur Abtrennung der Lipoproteine bzw. zur Reduzierung des Restfettgehaltes der Molke, wobei durch Einstellung des pH-Wertes der Molke mittels Natronlauge sowie durch Zugabe von Calcium zur erhitzten Molke mit anschließender Heißhaltung eine Aggregation der Lipoproteine bewirkt und die Molke anschließend einer zentrifugalen Behandlung zugeführt wird.

Die in der Molke enthaltenen Lipoproteine oder Restfette sind bei der weiteren Bearbeitung der Molke meistens stö­ rend und führen außerdem zu einem Qualitätsverfall des Endproduktes.

Die Dephospholipidation von Molke beinhaltet die Abtren­ nung bzw. Gewinnung der Lipoproteine. Dieses kann mit Süß- sowie Sauermolke durchgeführt werden.

Die Lipoproteine bzw. Restfette der Molke bestehen aus kleineren, nicht abtrennbaren Fettkügelchen und aus ab­ trennbaren Fragmenten der Fettkügelchen-Membranen, die reich an Phospholipiden sind (Lecithin, Spingomyelin, Ke­ folin etc.).

Die Dephospholipidation von Molke kann über die Mikrofil­ tration oder über einen chemothermischen Prozeß erfolgen. Der Dephospholipidationsgrad der Molke sollte mindestens 50% und der Eiweißverlust maximal 3% betragen, damit die Vorteile, die sich bei der Weiterverarbeitung der so be­ handelten Molke ergeben, den Aufwand rechtfertigen. Aus der so vorbehandelten Molke kann ein Molkeprotein-Konzen­ trat hergestellt werden mit einem höheren Proteinanteil und niedrigeren Fettgehalt, für welches neue Absatzmög­ lichkeiten in der Lebensmittelindustrie vorhanden sind. Eine 50%ige Dephospholipidation führt bereits zu einer deutlichen Leistungssteigerung und Verlängerung der Stand­ zeit einer nachgeschalteten Ultrafiltrations- bzw. Umkeh­ rosmose-Anlage, was als einer der großen wirtschaftlichen Vorteile anzusehen ist.

In der US-PS 35 60 219 wird ein Verfahren zur Dephospholipidation von Molke beschrieben, wobei eine Vielzahl von Parametern genannt werden, die einen Einfluß auf die Abscheidung der Lipoproteine haben. Ziel der geschilderten Untersuchungen ist es, ein Verfahren zu schaffen, das die Abscheidung bei Raumtemperatur bewirkt.

Es wird zwar darauf hingewiesen, daß die Temperaturen zwischen 17 und 60°C liegen können, doch wird dazu bemerkt, daß der durch die Temperatur von 60°C bewirkte Anstieg der Proteinausbeute auf einer thermischen Zerlegung oder Denaturierung der Proteine beruht.

Bei dem bekannten Verfahren ist zur Erzielung der Ausfällung eine Reaktionszeit von 20 Minuten erforderlich. Eine derart lange Heißhaltezeit würde bei kontinuierlicher Arbeitsweise im Industriemaßstab zu einer nicht akzeptablen Dimensionierung der Heißhaltestrecke führen.

Weiterhin führen die genannten CaCl₂-Dosierungen zu einer hohen Chlorionen-Belastung des in der Anlage eingesetzten Materials und durch die dadurch erforderliche Verwendung teureren Materials zu einer Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

Die so behandelte Molke hat durch die hohe CaCl₂-Dosierung einen wesentlich höheren Salzgehalt als die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Molke.

Außerdem wird der nach der Behandlung vorhandene pH-Wert für eine direkte Weiterverarbeitung nicht immer akzeptiert.

In der Zeitschrift "Le lait"/Januar-Juni 1985, Nr. 647, S. 1-19 wird ein Verfahren zur Dephospholipidation von Süßmolke beschrieben, bei dem die in der Käserei anfallende Süßmolke mit ca. 2,22 g/l Calciumchlorid versetzt und anschließend im Plattenapparat auf ca. 80°C erhitzt wird. Nach einer Heißhaltezeit von 20 Sekunden wird die Molke abgekühlt, und die Lipoproteine fallen aus. Die Molke wird dann zur Abscheidung der Lipoproteine einer 16stündigen Dekantation unterzogen. Danach wird das Prezipitat in eine Zentrifuge gegeben, während die Molke selbst durch Filtern weiterverarbeitet wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß dieses Verfahren verschiedene Nachteile besitzt. Die Zugabe des Calciumchlorids vor der Erhitzung führt zur Ausfällung von Calcium im Plattenappa­ rat und setzt diesen relativ schnell zu. Der Plattenappa­ rat muß daher relativ oft gereinigt werden, wodurch sich nur kurze Standzeiten der Anlage erzielen lassen.

Wegen der verhältnismäßig hohen Calciumchlorid-Zugabe vor der Erhitzung im Plattenerhitzer wird auf diesen eine gro­ ße Korrosionsbeanspruchung ausgeübt. Daher sind für die Platten des Erhitzers Werkstoffe in Sonderqualität auszu­ wählen, die entsprechend teuer sind.

Darüber hinaus erfordert der auf die Erhitzung folgende Verfahrensschritt, das Dekantieren der ausgefällten Fest­ stoffe in Behältern, bei industrieller Anwendung des Ver­ fahrens hohe erforderliche Kapazitäten dieser Behälter, was ebenfalls aus Platz- und Kostengründen nicht erwünscht ist. Wegen der niedrigen Temperatur von 2°C während der Dekantation müssen die Tanks doppelwandig ausgeführt wer­ den, und auch der Energiebedarf zur Kühlung großer Mengen schlägt hier nachteilig zu Buche. Für die anschließende Filtrierung der Molke müßte diese auch wieder erwärmt wer­ den, was zu einer weiteren negativen Energiebilanz führen wird.

Bedingt durch die hohe Temperatur bei der Erhitzung der Molke und den hohen Calciumchloridgehalt tritt ein Eiweiß­ verlust von ca. 16,59% auf. Dieser Wert ist für die indu­ strielle Anwendung des Verfahrens zu hoch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dephospholipidation von Molke zu schaffen, mit dem sich ausreichend lange Standzeiten der Anlage erzielen lassen und bei dem mit geringerem Aufwand eine bessere Qualität der so behandelten Molke erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst der pH- Wert der Molke auf 6,9 bis 7,2 eingestellt, die Molke anschließend auf 50° bis 70°C erhitzt und danach mit 0,18 bis 0,61 Gramm/Liter Calcium versetzt wird und nach einer Heißhaltezeit von 1 bis 3 Minuten unmittelbar die zentrifugale Behandlung der Molke zur Abscheidung der Lipoproteine erfolgt.

Die so behandelte Molke hat einen pH-Wert von 6,4, der vergleichbar ist mit dem pH-Wert frischer Labmolke und daher gut für die Weiterverarbeitung geeignet ist.

Als weiterer Vorteil hat sich die gute Separierbarkeit der behandelten Molke in der Klär-Zentrifuge herausgestellt.

Es werden bei guten Abscheidegraden hohe Durchsatzleistungen erreicht, die ebenfalls für einen wirtschaftlichen Einsatz des Verfahrens im Industriemaßstab unabdingbar sind.

Die Anhebung des pH-Wertes der Molke vor der Erhitzung und die Zugabe des Calciumchlorids nach der Erhitzung führen nicht nur zu einer besseren Entfettung der Molke, sondern auch die Standzeit des Plattenapparates wird dadurch ver­ längert, da sich nun keine Calciumsalze im Plattenapparat ablagern können. Außerdem besitzt die entfettete Molke nach der Behandlung einen pH-Wert, wie er für die Weiter­ verarbeitung der Molke am günstigsten ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Eiweißver­ lust zwischen der Ausgangsmolke und der dephospholipidier­ ten Molke zwischen 3 und 11,5%. Dies ist abhängig vom er­ wünschten Dephospholipidationsgrad, der aber mindestens 50% beträgt. Durch die niedrigere Erhitzungstemperatur und die geringere Calciumchloridzugabe bei einem pH-Wert von 6,9-7,15 ist auch der Korrosionsangriff auf die nachgeschalteten Aggregate wesentlich geringer.

Der kontinuierlich arbeitende selbstentleerende Klärsepa­ rator zur Abtrennung der ausgefällten Lipoproteine ermög­ licht eine kontinuierliche Durchsatzleistung von 18.000 l/h. Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsge­ mäßen Verfahren wesentlich längere Standzeiten erreicht werden, wodurch ein kontinuierlicher Verfahrensablauf mög­ lich wird. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren und auch die anschließende Weiterbehandlung im Inline-Sy­ stem, d. h. ohne Zwischenlagerung des Produktes, durchge­ führt werden.

Die niedrigere Temperatur und geringere Calciumchloridzu­ gabe bewirken außerdem eine Reduzierung der Salzbelastung der dephospholipidierten Molke sowie der Chlorionen um 55 -23%. Weitere Vorteile des Verfahrens sind ein günstige­ rer pH-Wert der dephospholipidierten Molke von 6,2-6,4 sowie die Verwendung von Molke mit einem Fettgehalt von bis zu 0,06%. Dies sind Molken, wie sie üblicherweise in einer Käserei bei normaler Käseproduktion (z. B. Edamer, Gouda etc.) nach Klärung und Entrahmung anfallen. Bei den bisher bekannten Verfahren konnten Molken mit so hohen Fettgehalten nicht verarbeitet werden. Der Fettgehalt der Ausgangsmolke sollte allerdings 0,06% nicht übersteigen, wenn ein Dephospholipidierungsgrad von mindestens 75% ge­ wünscht wird. Bei einem Fettgehalt von mehr als 0,06% ist der Anteil des sogenannten Butterfettes erhöht, welches sich nicht durch Aggregation ausfällen läßt.

Für das Verfahren wird vorzugsweise eine Molke verwendet, die noch keiner thermischen Behandlung unterzogen wurde. Bei einem Dephospholipidationsgrad von 85% bleibt der Ei­ weißverlust dann unter 11,5%.

Das Verfahren ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.

Der frischen und gekühlten Molke 1 wird aus dem Behälter 2 Natronlauge (5-12%ig) zugeführt und dadurch der pH-Wert der Molke auf 6,9-7,2% eingestellt. Anschließend wird die Molke im Plattenwärmeaustauscher 3 auf 50-70°C er­ hitzt. Unmittelbar nach der Erhitzung wird der Molke 0,18 -0,61 g/l Calcium in Form von Calciumchlorid aus dem Be­ hälter 4 zugeführt. Nach einer Heißhaltezeit von 1- 3 Minuten in der Heißhaltestrecke 5 wird die so vorbehan­ delte Molke dem Klärseparator 6 zugeführt, in dem die aus­ gefällten Lipoproteine abgetrennt werden. Die abgetrennten Lipoproteine verlassen den Klärseparator 6 über den Kon­ zentratablauf 7, während die geklärte Molke den Separator über den Ablauf 8 verläßt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Dephospholipidation von Molke zur Abtren­ nung der Lipoproteine bzw. zur Reduzierung des Restfettge­ haltes der Molke, wobei durch Einstellung des pH-Wertes der Molke mittels Natronlauge sowie durch Zugabe von Calcium zur erhitzten Molke mit anschließender Heißhaltung eine Aggregation der Lipoproteine bewirkt und die Molke anschließend einer zentrifugalen Behandlung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der pH-Wert der Molke auf 6,9 bis 7,2 eingestellt, die Molke anschließend auf 50° bis 70°C erhitzt und danach mit 0,18 bis 0,61 Gramm/Liter Calcium versetzt wird und nach einer Heißhaltezeit von 1 bis 3 Minuten unmittelbar die zentrifugale Behandlung der Molke zur Abscheidung der Lipoproteine erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Natronlauge 5-12% beträgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur zentrifugalen Behandlung der Molke eine selbstentleerende Klär-Zentrifuge vorgesehen ist.