DK150677B - Fremgangsmaade til oploeseliggoerelse af en suspension af pulverformigt phosphocalcium- eller loebe-kasein i et vandigt medium og apparat egnet tiludoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

150677

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til opløseliggørelse af en suspension af pulverformigt phosphocalcium- eller løbe-kasein i et vandigt medium, samt angår et apparat egnet til udøvelse af denne fremgangsmåde.

Kasein, der i egenskab af væsentligste protein i mælk er mælkens værdifulde materiale, kan temmeligt let isoleres ved uopløseliggørelse. Denne uopløseliggørelse realiseres skematisk på tre forskellige måder: Ved syrning af mælken til det isoelektriske punkt for kaseinet, dvs. pH-værdi af størrelsesordnen 4,5, og der tales da om syre-kasein, ved tilsætning til mælken af calciumsalte, og der tales da om phosphocalcium-kasein, og endelig ved tilsætning til mælken, under visse betingelser, af et enzym betegnet løbe, og der tales da om løbe-kasein.

Med henblik på efter ønske at kunne gendanne mælk eller mælkeprodukter, og således frigøre sig af geografiske begrænsninger eller sæsonmæssige variationer, 150677 2 er det industrielt set af interesse at kunne disponere over disse kaseinprodukter i en form, der let kan lagres og transporteres, dvs. i pulverform, og som uden større vanskelighed kan gøres opløselig i vand. Genopløsningen af syre-kaseinpul-ver i vand må desværre, selv om den på det teoretiske plan kun kræver simpel tilsætning af en base, i praksis gennemføres med så mange forholdsregler (for at undgå dannelse af definitivt uopløselige klumper), at anvendelse af syre-kaseinpulver ikke har haft den fremgang, som man kunne have forventet. Opløsningen af phospho-calcium-kaseinpulver ved hjælp af opløseliggøringssalte indebærer analoge problemer. Hvad angår løbe-kaseinpulver, anses det for uopløseligt.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til opløseliggørelse af en suspension af pulverformigt phosphocalcium- eller løbe-kaséin’i et vandigt medium, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at en kaseinsuspension, der indeholder højst 270 g kasein pr. liter vandigt medium, får lov at modnes i mindst 10 minutter, hvorefter der progressivt til denne suspension som opløselig-gørende middel sættes et med calcium kompleksdannende middel, indtil der er opnået en homogen opløsning.

Ved udtrykket "får lov at modnes" skal forstås, at man udsætter tilsæt-ningen af det opløseliggørende middel til kaseinsuspensionen i et tidsrum, der tillader gennemgribende hydratisering af kaseinpulveret. Hvis man ikke respekterer denne modningstid, dannes der uopløselige klumper under tilsætningen af det opløseliggørende middel, fordi kaseinpartiklerne, samtidig med at de forbliver tørre i det indre, belægges med et impermeåbelt lag af produktet fra omsætning mellem kasein og opløseliggørende middel. Der kan med andre ord ikke opnås en homogen opløsning. Det er konstateret, at modningstiden skal være mindst 10 minutter, fortrinsvis fra 1/2 time til 1 time, under hvilket tidsrum suspensionen med fordel omrøres. Denne suspension må ikke indeholde mere end 270 g kasein pr, liter vandigt medium, idet den vundne opløsning i modsat fald ikke er homogen og fortsat indeholder partikler af udgangskaseinet. Denne øvre grænse er imidlertid teoretisk, for i praksis kan man næppe overskride værdier af størrelsesordnen 250 g/liter, idet de vundne opløsninger ellers bliver for viskose og vanskeligt håndterbare. Der anvendes fortrinsvis kaseinsuspensioner indeholdende mindre end 240 g/liter vand eller vandigt medium, hvilke suspensioner giver normalt flydende opløsninger.

Ved angivelsen "opløseliggørende middel" skal forstås et middel, der er i stand til at bringe de individuelle partikler af udgangskaseinet til at forsvinde, således at der vindes en homogen opløsning. Det som opløseliggørende middel anvendte, med calciumkompleksdannende middel er fortrinsvis et citrat og/eller et phosphat.

150677 3

Hvis det i suspension bragte kasein er et phosphocalcium-kasein, er den vundne opløsning en ægte opløsning. Der kan på denne måde fremstilles blandede kaseinater af calcium-natrium eller calcium-kalium ved tilsætning til udgangssuspensionen af citrat eller phosphat af natrium eller kalium. Det skal bemærkes, at tilsætningen af det med calcium kompleksdannende middel ledsages af en ændring af mediets pH-værdi, der til at begynde med er af størrelsesordnen 6.

Det iagttages, at opløseliggørelsen er opnået, når pH-værdien har nået f.eks.

6,8, hvis det anvendte kompleksdannende middel er et citrat, og 7,5, hvis det er et phosphat. Disse pH-værdier svarer til en tilsætning af det kompleksdannende middel på ca. 0,3 millimol/g phosphocalcium-kasein for citratet og på 0,7 millimol/g phosphocalcium-kasein for phosphatet. Der tilsættes fortrinsvis 0,4 til 1 millimol/g, således at der opnås en pH-værdi beliggende mellem 6,9 og 8.0, henholdsvis 7,5 til 8,0.

Hvis det i suspension bragte kasein er et løbe-kasein, er den vundne kaseinatopløsning en kolloidal opløsning, i virkeligheden en gel. For en suspension i vand er den minimale mængde med calcium kompleksdannende middel på ca.

2 millimol/g løbe-kasein. Der tilsættes fortrinsvis 5 til 15 millimol/g. Opløseliggørelsen opnås for pH-værdier, der er forholdsvis lavere end for phospho-calcium-kaseinet, f.eks. omkring 6,1, hvis det med calcium kompleksdannende middel er en ækvimolær blanding af citrat og phosphat.

Det med calcium kompleksdannende middel kan tilsættes som sådant, f.eks. i form af citrat eller phosphat af natrium eller kalium, men det kan også tilsættes ad to gange og udvikles jin situ. Suspensionen kan således behandles først med citronsyre eller phosphorsyre, forudsat at pH-værdien af suspensionen ikke falder til under ca. 4,6, derefter med et alkalisk middel, såsom natriumhydroxid, kaliumhydroxid eller de tilsvarende carbonater og bicarbonater, således at mediets pH-værdi atter bliver på mindst 6,8, henholdsvis 7,5, alt efter om der er anvendt citronsyre eller phosphorsyre. Man hæver fortrinsvis pH-værdien til mellem 6,9 og 8.0, henholdsvis mellem 7,5 og 8,0,

Det vandige medium, hvori kaseinet bringes i suspension, kan være rent vand eller en vandig opløsning indeholdende forskellige bestanddele, såsom salte, sukkerstoffer, farvningsmidler, aromastoffer eller opløselige proteiner, navnlig lactalbumin (f.eks. et vandigt medium af valletype). Til gengæld fremgår det klart af ovenstående, at denne vandige opløsning ikke må indeholde væsentlige mængder af det opløseliggørende middel, i hvilket tilfælde reaktionen kasein-opløseliggørende middel ville finde sted øjeblikkeligt, og suspensionen ikke ville have mulighed for at modnes. Man må således undgå tilstedeværelsen af med calcium kompleks-dannende middel, 150677 4

Den temperatur, ved hvilken nævnte operationer gennemføres, har ikke særlig betydning, forudsat at den ikke skader integriteten af det foreliggende kasein. Denne temperatur kan således gå op til ca. 80°C i kontinuert system.

Den er fortrinsvis beliggende mellem 20 og 70°C.

Den vundne opløsning kan anvendes som sådan ved fremstilling af for eksempel et foderstof, om nødvendigt efter regulering af pH-værdien. Den kan også koncentreres, derefter tørres ved en hvilken som helst fremgangsmåde, og der udvindes da et kaseinat, der foreligger i form af et hvidt pulver. Til forskel fra det som udgangsmateriale anvendte kaseinpulver kan dette kaseinat opløses direkte i vand under dannelse af henholdsvis en ægte opløsning, en kolloidal opløsning eller en gel. Før eller eventuelt efter tørring kan kaseinatkompositonen modificeres, navnlig standardiseres, f.eks. ved tilsætning af salte af magnesium eller chlorider. Disse kaseinater kan ligeledes pasteuriseres eller steriliseres.

Den vundne opløsning er naturligvis kun homogen med hensyn til kaseinet og de opløselige materialer. Hvis der foruden kaseinet til at begynde med foreligger materialer, der ikke kan opløseliggøres, vil disse naturligvis forblive ikke-opløste. Hvis der f.eks. foruden kaseinet foreligger uopløseliggjort lactalbumin, vil dette forblive ikke-opløst, ihvertfald delvis. Dette tilfælde foreligger, når der behandles co-bundfald, der foruden kasein indeholder ved en temperatur over ca. 60°C koaguleret lactalbumin.

Ved gennemførelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen foretrækkes det i almindelighed at anvende et kasein, der forud er vasket, eventuelt pasteuriseret eller steriliseret, og findelt til partikler med en komstørrelse ad hoc og konstanto Disse operationer kan gennemføres ved at suspendere det rå kasein i et meget stort volumen vand, formale dette kasein i vandet, fjerne ihvertfald en del af dette vaskevand (centrifugedekantering eller anden metode) og gensuspendere det vaskede, hydratiserede og formalede kasein i den passende mængde vandigt medium. Disse operationer gennemføres med fordel på linie med de egentlige operationer ved gennemførelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Denne suspension får lov at modnes, fortrinsvis under omrøring, hvorefter der langsomt og progressivt tilsættes det som opløseliggørende middel anvendte, med calcium kompleksdannende middel enten direkte (citrater eller phosphater) eller ad to gange (citronsyre eller phosphorsyre, derefter alkalisk middel). I sidstnævnte tilfælde kan for eksempel phosphocalcium-kaseinet bringes direkte i suspension i citronsyre eller phosphorsyre. Man må sørge for, at denne tilsætning eller disse tilsætninger er progressive, for at der ikke i det indre af suspensionen skal fremkomme områder med brat variation i henseende til pH-værdi eller indhold af med calcium kompleksdannende middel. Til dette formål anvendes for- 150677 5 ' trinsvis et fortyndet opløseliggørende middel og et apparat som beskrevet i det følgende.

Opfindelsen angår ligeledes et apparat til opløseliggørelse af en suspension af pulverformigt kasein i vandigt medium, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at det omfatter midler, hvormed suspensionen kan cirkuleres, midler, der forud for tilsætning af et opløseliggørende middel muliggør en henstandstid på mindst 10 minutter, og midler, der tillader progressiv indføring af det opløseliggørende middel i suspensionen.

Et sådant apparat kan, til komplettering af fabrikationsgangen som ovenfor nævnt, kompletteres i den indledende ende med midler til vask og formaling af det rå kasein, og i den afsluttende ende med midler til tørring af de.n yu.ndae opløsning.

De midler, der sikrer henstand af suspensionen forud for tilsætningen af det opløseliggørende middel, kan være en beholder med prop og med et tilstrækkeligt volumen eller en eller flere rørledninger af en tilstrækkelig længde, beregnet for eksempel ud fra cirkulationshastigheden for suspensionen.

På tegningen er vist et eksempel på et apparat til opløseliggørelse af pulverformigt kasein i vandigt medium.

Fig. 1 viser skematisk en foretrukket fabrikationsgang, der tillader opløseliggørelse af et kasein i et enkelt trin.

Fig. 2 viser skematisk en foretrukket fabrikationsgang, der tillader opløseliggørelse af et kasein i to trin.

I disse figurer angiver de dikontinuerlige linier kredsløb til betjening eller styring, mens væskerne (suspensioner eller opløsninger) er angivet ved prikker.

Som vist i fig. 1, omfatter fabrikationsgangen adskillige elementer anbragt i række og forbundet ved et ledningssystem 1. Disse elementer, der er nummeret i den rækkefølge, hvori de er anbragt fra indledning til afslutning, er følgende: - en chargetragt 2 forsynet med en doseringssnegl 3 drevet af en motor 4, - en hydratationsbeholder 5 udstyret med en omrører 6, og som forsynes med kasein fra tragten 2 og med vand fra en ledning 7, - en trykpumpe 8, - en kolloidalmølle 9, - en ledning 10 til gencirkulering af en del af kaseinsuspensionen, - en henstandsbeholder 11 forsynet med en omrører 12, - en trykpumpe 13, 6 I5S677 - en horisontal dekantør 14 udstyret med en ledning 15 til fjernelse af vand, - en beholder 16 til opløseliggørelse forsynet med en omrører 17 samt en flyder 18, der styrer en trykpumpe 28 anbragt senere i fabrikationsgangen, hvilken beholder 16 forsynes med vand fra en ledning 19, og ved udløbet fra hvilken beholder der er afgrenet en ledning 20 for tilførsel af det opløselig-gørende middel, der (ved hjælp af en doseringspumpe 21 styret af et pH-meter 26 anbragt senere i fabrikationsgangen) transporteres fra en lagerbeholder 22 forsynet med en omrører 23, - en trykpumpe 24, - en kolloidalmølle 25, - pH-meteret 26, der styrer doseringspumpen 21, som regulerer tilsætningsmængden af det opløseliggørende middel, - en ledning 27 til gencirkulering, til beholderen 16 til opløselig-gørelse, af en del af det med det opløseliggørende middel behandlede kasein, - trykpumpen 28 styret ved hjælp af flyderen 18 i beholderen til op-løseliggørelse, - en dampninjektor 29 med tilførselsledning 30 for damp, - en afgasningsanordning 31, - en trykpumpe 32, - eventuelt et tørretårn 33 (ikke vist).

Endvidere er denne fabrikationsgang forsynet med adskillige ventiler 34 til regulering af mængderne. Underordnet, og som vist på tegningen, kan fabrikationsgangen være forsynet med et tilløb 35 for hjælpevand samt med en dampinjektor 36 med tilhørende damptilførselsledning 37, beliggende mellem indføringsledningen 20 for det opløseliggørende middel og trykpumpen 24. Dette tilløb for hjælpevand og denne injektor er bestemt til at kontrollere og regulere temperaturen, hvorhos disse hjælpeanordninger kan erstattes med opvarmningsanordningei^f. røropvarmere. Endelig kan fabrikationsgangen også være forsynet med diafragma’er 38. En sådan fabrikationsgang kan tjene til at opløseliggøre suspensioner af pulverformigt kasein i vandigt medium, såsom suspensioner af phosphocalcium-kase-iner eller løbe-kaseiner ved hjælp af citrater og/eller phosphater.

Som vist i fig. 2 omfatter fabrikationsgangen de samme elementer som vist i fig. 1, idet beholderen 16 til opløseliggørelse fungerer som en beholder til forbehandling med citronsyre eller phosphorsyre. Selve opløseliggørelsen finder sted i en beholder 16', der ligesom beholderen 16 er forsynet med hjælpeanordninger 17» til 28*. Denne fabrikationsgang kan tjene til opløseliggørelse i to trin (citronsyre eller phosphorsyre og derefter neutralisation).

Opfindelsen skal beskrives nærmere gennem følgende eksempler.

7 150677

Eksempel 1

Blandet kaseinat ud fra phosphocalcium-kasein.

Der anvendes fabrikationsgangen vist i fig. 1.

Ved hjælp af tragten 2 forsynes beholderen 5 med et phosphocalcium-kaseinpulver med 4% fugtighed og med en meget grov beskaffenhed. Kaseintilførslen andrager 100 kg/time. Gennem ledningen 7 modtager beholderen 5 vand på 40°C i en mængde på 3100 kg/time. Den vundne suspension pumpes ved hjælp af pumpen 8 og passerer til kolloidalmøllen 9, hvor kaseinkornene formales. Ca. 9/10 af suspensionen returneres til beholderen 5 gennem ledningen 10, mens den tilbageværende 1/10 kontinuert fjernes og sendes til henstandsbeholderen 11, der er dimensioneret således, at suspensionen opholder sig deri i ca. 1/2 time under kraftig omrøring. Suspensionen af hydratiseret kasein udtages kontinuerligt ved hjælp af pumpen 13 og afkøles ved tilgang gennem ledningen 35 af koldt vand (10-12°G). Denne tilgang foregår forud for pumpen 13, i en mængde på ca. 9000 kg vand/time. Suspensionen passerer derefter gennem et diafragma 38 og derefter til en dekanteringscentrifuge 14, hvor den befries for vaskevand, der sendes til afløb gennem ledningen 15. Herved vindes, i en mængde på 211 kg/time, en rekonstitueret tykmælk, der har et tørstofindhold på ca. 45%. Denne tykmælk optages i en beholder 16, betegnet beholder til opløseliggørelse, hvor den omrøres meget kraftigt. Til denne beholder ankommer ligeledes, gennem ledningen 19, vand i en mængde på 233 kg/time samt, gennem ledningen 27, en del af det dannede og gencirkulerede kaseinat. Ved udløbet fra beholderen afgrenes ledningen 20, der tilleder en 10%'s K^PO^-opløsning i en mængde på 140 kg/time. Endvidere gør en injektor 36 det muligt at indføre vanddamp til opvarmning af det hele til henimod 70°C og sænke viskositeten. Det hele cirkulerer under passage gennem et diafragma 38 og en kolloidalmølle 25 og overvåges af pH-meteret 26.

Når pH-værdien har nået 7,8, etableres det kontinuerte system, idet indførslen af K^PO^-opløsning styres af pH-meteret 26. En del af det dannede kaseinat udtages ved hjælp af pumpen 28, mens resten sendes tilbage til beholderen 16 gennem ledningen 27. Denne pumpe 28 styres af flyderen 18 med henblik på at opretholde konstant niveau i beholderen 16. Den udtagne del passerer til en dampinjektor 29 til pasteurisering ved 130 C, derefter til en afgasnings-anordning 31 og sendes ved hjælp af pumpen 32 til et tørringstårn 33.

Herved vindes i en mængde på 110 kg/time et blandet kaseinat med en resterende fugtighed af størrelsesordnen 4%, og som er et i vand opløseligt "phos-phocalcium-kasein"-pulver.

150677 8

Eksempel 2

Blandet kaseinat ud fra phosphocalcium-kasein.

Der anvendtes den i fig. 2 viste fabrikationsgang. Beholderen 16 anvendtes som beholder for behandling med citronsyre, mens beholderen 16* anvendtes til neutralisation. Fabrikationsbetingelserne var følgende: - phosphocalcium-kasein med en fugtighed på 10% og en grov kornstørrelse: 305 kg/time - vand på 40°C (ledning 7): 6500 kg/time - henstand: 1/2 time.

Efter passage gennem et diafragma 38 og separation på dekantøren 14 vandtes i en mængde på 610 kg/time en rekonstitueret tykmælk med et tørstofindhold på 45%, der blev sendt til beholderen 16: - kontinuerlig tilsætning af en 10 %'s citronsyreopløsning: 154 kg/time - varmt vand på 70°C (ledning 19): 850 kg/time - gencirkulation ved passage gennem et diafragma 38 og en kolloidal- mølle 25 - kontinuerlig aftapning ved ca. pH-4,6 - gennemsnitlig kontakttid med citronsyren: ca. 1 time.

Den aftappede del blev sendt til beholderen 16*: - kontinuerlig neutralisation med en 3 %'s kaliumhydroxidopløsning: 170 kg/time - gencirkulation ved passage gennem et diafragma 38 og en kolloidal-mølle 25 * - aftapning ved ρΗ^δ,θ.

Efter pasteurisering, afgasning og tørring vandtes i en mængde på 275 kg/time et blandet kaseinat med en resterende fugtighed på 4%, der udgjorde et i vand opløseligt Mphosphocalcium-kasein"-pulver.

Eksempel 3

Blandet kaseinat ud fra løbe-kasein.

Der blev fremstillet en 2%*s suspension af løbe-kasein i vand, og denne blev henstillet til hydratisering gennem 1/2 time under kraftig omrøring (pH=7,l). Der blev derefter langsomt tilsat en ækvimolær blanding af trinatrium-citrat og mononatriumphosphat indtil en koncentration af disse salte på 1,34%. Løbe-kaseinet gik da i opløsning, i form af en kolloidal opløsning med en pH-værdi på 6,44. Ved tørring vandtes et hvidt pulver, der var opløseligt i vand.

Denne operation blev gentaget på suspensioner af 5 og 10% løhe-kaaein

Claims (8)

150677 i vand. Tilsætning af de samme mængder citrat og phosphat medførte ikke opløsning. Der forblev en betydelig mængde "uopløst" materiale. Derimod fremkaldte tilsætning af citrat og phosphat, ved en temperatur på 20°C, indtil en koncentration på 3,35% opløsning af suspensioner med 2%, 5% og 10% løbe-kasein i vand. For 2% og 5% løbe-kasein blev der opnået kolloidale opløsninger (pH = 6,10 og 6,24), mens der for 10% blev opnået en viskos gel (pH = 6,26).

1. Fremgangsmåde til opløseliggørelse af en suspension af pulverformigt phosphocalcium- eller løbe-kasein i et vandigt medium, kendetegnet ved, at en kaseinsuspension, der indeholder højst 270 g kasein pr. liter vandigt medium, får lov at modnes i mindst 10 minutter, hvorefter der progressivt til denne suspension som opløseliggørende middel sættes et med calcium kompleksdannende middel, indtil der er opnået en homogen opløsning.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som kompleksdannende middel med calcium anvendes et citrat og/eller et phosphat.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der ved anvendelse af phosphocaleium-kasein tilsættes 0,4 til 1 millimol kompleksdannende middel/g phosphocalcium-kaseinat.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der ved anvendelse af løbe-kasein anvendes 5 til 15 millimol kompleksdannende middel/g løbe-kasein.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at der anvendes en kaseinsuspension, der indeholder mindre end 240 g kasein pr. liter vandigt medium.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at kaseinsuspensionen får lov at modnes i et tidsrum på fra 1/2 time til 1 time.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at det opløseliggørende middel tilsættes ved en temperatur mellem 20 og 70°C.

8. Apparat til opløseliggørelse af en suspension af pulverformigt kasein i vandigt medium, kendetegnet ved, at det omfatter midler, hvormed suspensionen kan cirkuleres, midler, der forud for tilsætning af et opløseliggørende middel muliggør en henstandstid på mindst 10 minutter, og midler, der til-