RU2211577C2 - Method for extracting of protein from lactoserum - Google Patents
Method for extracting of protein from lactoserumInfo
- Publication number
- RU2211577C2 RU2211577C2 RU2001127488A RU2001127488A RU2211577C2 RU 2211577 C2 RU2211577 C2 RU 2211577C2 RU 2001127488 A RU2001127488 A RU 2001127488A RU 2001127488 A RU2001127488 A RU 2001127488A RU 2211577 C2 RU2211577 C2 RU 2211577C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exchange resin
- exchangers
- macroporous
- whey
- serum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dairy Products (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам выделения из биологических растворов высококачественного белка и может быть использовано в молочной, пищевой промышленности, микробиологической и медицинской отраслях промышленности. The invention relates to methods for the isolation of high-quality protein from biological solutions and can be used in the dairy, food industry, microbiological and medical industries.
Известны способы выделения белка из биологических растворов, например молока, кислой (творожной) и сладкой (подсырной) молочной сыворотки ультрафильтрацией и диафильтрацией с последующим концентрированием и выделением сухого белкового препарата известными методами вакуумного выпаривания и сушки [1, 2]. Known methods for the isolation of protein from biological solutions, such as milk, sour (curd) and sweet (cheese) whey by ultrafiltration and diafiltration, followed by concentration and isolation of a dry protein preparation by known methods of vacuum evaporation and drying [1, 2].
Основным недостатком указанных способов является то, что получаемый белковый препарат содержит значительные количества молочного сахара - лактозы, что ограничивает ценность продукта и сферу его применения, в частности, для получения безлактозного и низколактозного молока. The main disadvantage of these methods is that the resulting protein preparation contains significant amounts of milk sugar - lactose, which limits the value of the product and its scope, in particular for producing lactose-free and low-lactose milk.
Известен способ выделения белка из биологических растворов "Вистек", разработанный английской фирмой "Коч-Лайт" [4]. Для осуществления процесса сорбции белка используется специальная ионообменная целлюлоза, известная под названием "среда Вистек". There is a known method of isolating protein from Wistec biological solutions developed by the English company Koch-Light [4]. For the implementation of the protein sorption process, a special ion-exchange cellulose, known as the Wistek medium, is used.
Основные недостатки: низкая емкость целлюлозных сорбентов, длительное время сорбции, регенерация белка осуществляется в статике, процесс не технологичен. The main disadvantages: low capacity of cellulose sorbents, a long sorption time, protein regeneration is carried out in static, the process is not technological.
Наиболее близким к предложенному способу по технической сути и достигаемому результату является способ [3, 4], разработанный французской фирмой "Рон-Пуленк". По этому способу предварительно обезжиренная, освобожденная от механических примесей и охлажденная сладкая (подсырная) молочная сыворотка пропускается через слой специального адсорбента "Сферосил", где происходит селективное поглощение растворенного протеина (белка), а лактоза, минеральные соли и прочие вещества остаются в проходящем через слой фильтрате. Десорбция белка и получение его концентрированного раствора производится обработкой сорбента раствором соляной кислоты. Дальнейшее повышение концентрации белка и сушка проводятся известными промышленными методами. Closest to the proposed method in technical essence and the achieved result is the method [3, 4], developed by the French company Ron-Pulenk. According to this method, pre-fat-free, free from mechanical impurities and chilled sweet (cheese) milk whey is passed through a layer of a special adsorbent “Spherosil”, where there is a selective absorption of dissolved protein (protein), and lactose, mineral salts and other substances remain in passing through the layer leachate. The desorption of the protein and obtaining its concentrated solution is carried out by treating the sorbent with a solution of hydrochloric acid. Further increase in protein concentration and drying are carried out by known industrial methods.
Основными недостатками указанного способа являются его ограниченность по ассортименту перерабатываемых видов сыворотки, необходимость использования дорогого сорбционного материала и низкая степень концентрирования белка в получаемом концентрате, что приводит к высоким энергозатратам производства. The main disadvantages of this method are its limited range of processed types of whey, the need to use expensive sorption material and a low degree of protein concentration in the resulting concentrate, which leads to high energy costs of production.
Задачами настоящего изобретения являются удешевление процесса за счет использования более эффективных сорбционных материалов и повышения содержания чистых протеинов в получаемом концентрате; расширение ассортимента перерабатываемых видов биологических растворов. The objectives of the present invention are to reduce the cost of the process by using more efficient sorption materials and increasing the content of pure proteins in the resulting concentrate; expanding the range of processed types of biological solutions.
Поставленные задачи решаются тем, что в способе выделения белка из биологического раствора, включающем стадии обезжиривания, удаления механических примесей, охлаждения, пропускания через активный сорбционный материал и регенерации сорбционного материала, с получением концентрированного раствора протеинов, после стадии охлаждения биологический раствор, например сыворотку, предварительно пропускают через последовательно расположенные слои гелевого сильнокислотного катионита в Н-форме и гелевого сильноосновного анионита в ОН-форме или через смешанный слой указанных ионитов, а в качестве активного сорбционного материала используют макропористые или макросетчатые промышленные сильнокислотные катиониты или сильноосновные аниониты пищевого класса. The tasks are solved in that in a method for isolating a protein from a biological solution, including the stages of degreasing, removing mechanical impurities, cooling, passing through the active sorption material and regenerating the sorption material, to obtain a concentrated protein solution, after the cooling stage, a biological solution, for example, serum, is preliminarily pass through successive layers of gel strongly acid cation exchange resin in the H-form and gel strongly basic anion exchange resin in the OH form or through a mixed layer of these ion exchangers, and macroporous or macro-mesh industrial strongly acidic cation exchangers or strongly basic food-grade anion exchangers are used as the active sorption material.
При использовании макропористых или макросетчатых катионитов в качестве активного сорбционного материала сыворотку предварительно пропускают через последовательно расположенные слои гелевого сильнокислотного катионита в Н-форме и гелевого сильноосновного анионита в ОН-форме или через смешанный слой указанных ионитов при объемном соотношении слоев ионитов 1:1 или больше по отношению к катиониту, а пропускание сыворотки через активный сорбционный материал ведут при 3,5≤рН≤4,5, а регенерацию сорбционного материала с получением концентрированного раствора протеинов осуществляют раствором бикарбоната натрия. When using macroporous or macroreticular cation exchangers as an active sorption material, serum is preliminarily passed through successive layers of gel strongly acidic cation exchangers in the H-form and gel strongly basic anion exchangers in the OH form or through a mixed layer of these ion exchangers with a volume ratio of ion exchangers of 1: 1 or more with respect to cation exchange resin, and the transmission of serum through the active sorption material is carried out at 3.5 р pH 4 4.5, and the regeneration of the sorption material to obtain a concentrate The generated protein solution is carried out with sodium bicarbonate solution.
При использовании макропористых или макросетчатых анионитов в качестве активного сорбционного материала сыворотку предварительно пропускают через последовательно расположенные слои гелевого сильнокислотного катионита в Н-форме и гелевого сильноосновного анионита в ОН-форме или через смешанный слой указанных ионитов при объемном соотношении слоев ионитов 2:1 или больше по отношению к аниониту, а пропускание сыворотки через активный сорбционный материал ведут при 7≤рН≤8,5. When using macroporous or macroreticular anion exchangers as an active sorption material, serum is preliminarily passed through successive layers of gel strongly acidic cation exchange resin in the H-form and gel strongly basic anion exchange resin in the OH form or through a mixed layer of these ion exchangers with a volume ratio of ion exchanger layers of 2: 1 or more relative to anion exchange resin, and the transmission of serum through the active sorption material is carried out at 7≤pN≤8.5.
На фиг. 1 представлена схема выделения белка из молочной сыворотки с использованием макропористых и макросетчатых катионитов. In FIG. Figure 1 shows a scheme for isolating protein from whey using macroporous and macroreticular cation exchangers.
На фиг. 2 представлена схема выделения белка из молочной сыворотки с использованием макропористых и макросетчатых анионитов. In FIG. Figure 2 shows a scheme for isolating protein from whey using macroporous and macro-mesh anion exchangers.
При разработке настоящего способа исходили из нижеприведенной научно-технической информации, известной из литературы. Молочная сыворотка содержит следующие белковые компоненты: бета-лактоглобулин, альфа-лактальбумин, сывороточный альбумин, а также остатки казеионовых белков после переработки молока, а именно альфа-, бета-, каппа- и гамма-казеины (П.А. Ребиндер, И.Н. Влодавец. Проблемы физической химии молока - Ж. Молочная пром-сть, 1967. - 12. - C. 1). Основным белковым компонентом сыворотки является бета-лактоглобулин, имеющий молекулярную массу 35000 и диаметр макромолекулы в конформации, близкой к сферической - 50
Известно было, что при пропускании кислой или сладкой сыворотки через обычные гелевые ионообменные смолы белки проходят через слой ионита без взаимодействия с сорбентом, так как не могут проникать в сорбент из-за больших размеров. Например, при пропускании через последовательные слои катионита в Н+-форме и анионита в ОН--форме, а также через смешанный слой указанных ионитов имеет место деминерализация раствора без изменения концентрации белков (Г.С. Родионова, Л.И. Водолазов. Современные методы переработки молочной сыворотки. - Молочная пром-сть. - 1993. - 2. - С.14). Известно было также, что нейтрализованные сывороточные белки (в области значений рН, близких к изоэлектрической точке) не сорбируются даже макропористыми анионитами (Л. С. Иванова, С. Л. Грабчак, Г.В. Кричесвская, Н.Н. Романовская. Переработка молочной сыворотки с помощью адсорбентов и ионообменников. -Молочная пром-сть. - 1993. - 2. - С.28). При этом следует иметь в виду, что макропористые иониты имеют размеры пор, многократно превышающие эффективный размер глобулы бета-лактоглобулина.It was known that when acidic or sweet whey is passed through ordinary gel ion-exchange resins, proteins pass through the ion exchanger layer without interaction with the sorbent, since they cannot penetrate the sorbent due to their large size. For example, when passing through successive layers of cation exchange resin in the H + form and anion exchange resin in the OH - form, as well as through a mixed layer of these ion exchangers, the solution demineralizes without changing the protein concentration (G.S. Rodionova, L.I. Vodolazov. Modern methods for processing whey. - Dairy industry. - 1993. - 2. - P.14). It was also known that neutralized whey proteins (in the range of pH close to the isoelectric point) are not sorbed even by macroporous anion exchangers (L. S. Ivanova, S. L. Grabchak, G. V. Krichesvskaya, N. N. Romanovskaya. Processing whey using adsorbents and ion exchangers. -Dairy industry. - 1993. - 2. - P.28). It should be borne in mind that macroporous ion exchangers have pore sizes many times greater than the effective size of the beta-lactoglobulin globule.
Настоящий способ отличается тем, что авторами впервые экспериментально была обнаружена эффективная сорбция сывороточного белка макропористыми и макроретикулярными ионитами в областях значений рН, на одну-три единицы удаленных от изоэлектрической точки. При этом в области пониженных значений 3,5≤рН≤4,5, когда имеет место протонирование и образование макрокатиона, сорбция наблюдается на макропористых и макросетчатых катионитах, а в области значений 7≤рН≤8,5, когда имеет место образование макроаниона, сорбция наблюдается на макропористых и макросетчатых анионитах. Авторами настоящего способа было также замечено, что предварительная деминерализация сыворотки многократно повышает сорбируемость белков. The present method is characterized in that the authors for the first time experimentally discovered effective sorption of whey protein by macroporous and macroreticular ion exchangers in pH ranges one to three units remote from the isoelectric point. Moreover, in the region of reduced values of 3.5≤pN≤4.5, when protonation and the formation of macrocation takes place, sorption is observed on macroporous and macroreticular cation exchangers, and in the range of values 7≤pN≤8.5, when macroanion formation takes place, sorption is observed on macroporous and macrogrid anion exchangers. The authors of this method also noted that the preliminary demineralization of serum significantly increases the adsorption of proteins.
Процесс на макропористых и макросетчатых высокоосновных катионитах осуществляется следующим образом. The process on macroporous and macroreticular highly basic cation exchangers is carried out as follows.
Oбезжиренная и освобожденная от механической взвеси сыворотка (творожная или подсырная), охлажденная до температуры ниже 10oС (для предотвращения быстрого микробного закисания), пропускается через последовательно расположенные слои катионита в Н-форме и анионита в ОН-форме или через смешанный слой указанных ионитов, взятых в объемном соотношении 1:1 или больше по отношению к катиониту, что обеспечивает выход деминерализованной (освобожденной от солей кальция и натрия) сыворотки, подкисленной до 3,5≤рН≤4,5. Последняя пропускается через макропористый или макросетчатый катионит в Na+-форме, в результате чего положительно заряженный белок сорбируется на катионите, а содержащаяся в сыворотке лактоза свободно проходит через слой сорбента. После отработки емкости слоя по белку проводится десорбция последнего и регенерация катионита пропусканием через слой раствора бикарбоната натрия. В результате такой обработки происходит перезарядка полиэлектролита и его эффективное вымывание из сорбента с одновременной подготовкой катионита в Na+-форме к следующему циклу сорбции.Fat-free whey and free from mechanical suspension whey (curd or cheese), cooled to a temperature below 10 o C (to prevent rapid microbial acidification), is passed through successive layers of cation exchanger in the H-form and anion exchanger in the OH-form or through a mixed layer of these ion exchangers taken in a volume ratio of 1: 1 or more with respect to cation exchange resin, which provides the output of demineralized (exempted from calcium and sodium salts) serum, acidified to 3.5≤pN≤4.5. The latter is passed through a macroporous or macrocellular cation exchanger in the Na + form, as a result of which a positively charged protein is adsorbed on the cation exchanger, and the lactose contained in serum freely passes through the sorbent layer. After working out the layer’s capacity for the protein, the latter is desorbed and the cation exchange resin is regenerated by passing sodium bicarbonate solution through the layer. As a result of this treatment, the polyelectrolyte is recharged and is effectively washed out of the sorbent with the simultaneous preparation of cation exchanger in the Na + form for the next sorption cycle.
Целесообразно предварительную обработку и деминерализацию сыворотки вести до значений рН в пределах 3,5≤рН≤4,5. При больших значениях рН (более близких к изоэлектрической точке) плотность положительного заряда на полиэлектролите невысокая, что затрудняет сорбцию белка на катионите. При меньших значениях рН молекула белка приобретает жесткую конформацию "вытянутой палочки", что также затрудняет проникновение в фазу ионита и взаимодействие с ним. It is advisable to pre-treatment and demineralization of serum to lead to pH values in the range of 3.5≤pN≤4.5. At high pH values (closer to the isoelectric point), the density of the positive charge on the polyelectrolyte is low, which complicates the sorption of protein on cation exchange resin. At lower pH values, the protein molecule acquires the rigid conformation of an “extended stick”, which also makes it difficult for the ion exchanger to penetrate and interact with it.
Процесс на макропористых и макросетчатых высокоосновных анионитах осуществляется следующим образом. The process on macroporous and macroreticular highly basic anion exchangers is as follows.
Обезжиренная и освобожденная от механической взвеси сыворотка (творожная или подсырная), охлажденная до температуры ниже 10oС, пропускается через последовательно расположенные слои катионита в Н-форме и анионита в ОН-форме или через смешанный слой указанных ионитов, взятых в объемном соотношении 2: 1 или больше по отношению к аниониту, что обеспечивает выход деминерализованной (освобожденной от хлоридов и сульфатов) сыворотки, подщелоченной до 7≤рН≤8,5. Последняя пропускается через макропористый или макросетчатый анионит в Сl--форме, в результате чего отрицательно заряженный белок сорбируется на анионите, а содержащаяся в сыворотке лактоза свободно проходит через слой сорбента. После отработки емкости слоя по белку проводится десорбция последнего и регенерация катионита пропусканием через слой раствора соляной кислоты. В результате такой обработки происходит перезарядка полиэлектролита и его эффективное вымывание из сорбента с одновременной подготовкой катионита в Сl--форме к следующему циклу сорбции.Fat-free whey and free from mechanical suspension whey (curd or cheese), cooled to a temperature below 10 o C, is passed through successive layers of cation exchanger in the H-form and anion exchanger in the OH form or through a mixed layer of these ion exchangers, taken in a volume ratio of 2: 1 or more with respect to anion exchange resin, which provides the output of demineralized (exempted from chlorides and sulfates) serum, alkalized to 7≤pN≤8.5. The latter is passed through a macroporous or macrocellular anion exchange resin in the Cl - form, as a result of which a negatively charged protein is adsorbed on the anion exchange resin, and the lactose contained in serum freely passes through the sorbent layer. After working out the layer’s capacity for the protein, the latter is desorbed and the cation exchange resin is regenerated by passing hydrochloric acid through the layer. As a result of this treatment, the polyelectrolyte is recharged and is effectively washed out of the sorbent with the simultaneous preparation of cation exchanger in the Cl - form for the next sorption cycle.
Целесообразно предварительную обработку и деминерализацию сыворотки вести до значений рН в пределах 7≤рН≤8,5. При меньших значениях рН (более близких к изоэлектрической точке) плотность отрицательного заряда на полиэлектролите невысокая, что затрудняет сорбцию белка на анионите. При больших значениях рН молекула белка приобретает жесткую конформацию, что также затрудняет проникновение в фазу анионита и взаимодействие с ним. It is advisable to pre-treat and demineralize the serum to pH values within 7≤pN≤8.5. At lower pH values (closer to the isoelectric point), the density of the negative charge on the polyelectrolyte is low, which complicates the sorption of the protein on the anion exchange resin. At high pH values, the protein molecule acquires a rigid conformation, which also makes it difficult for the anion exchange resin to penetrate and interact with it.
Во всех случаях целесообразно использование сильнокислотных катионитов и сильноосновных анионитов для стадий предподготовки сыворотки и сорбции белка, так как при использовании слабокислотных и слабоосновных ионитов ионы гидроксила и гидроксония будут более селективно сорбироваться по сравнению с низкомолекулярными электролитами на стадии предподготовки и по сравнению с полиэлектролитами на стадии сорбции белка. In all cases, it is advisable to use strongly acidic cation exchangers and strongly basic anion exchangers for pretreatment stages of whey and protein sorption, since when using weakly acidic and weakly basic ion exchangers, hydroxyl and hydroxonium ions will be more selectively sorbed in comparison with low molecular weight electrolytes at the pretreatment stage and compared to polyelectrolytes at the sorption stage squirrel.
В качестве гелевых сильнокислотных катионитов в H+-форме для предварительной обработки сыворотки наиболее целесообразно использовать иониты следующих промышленных марок: КУ-2 (Россия); Dowex-50, УрСоге (США); Purolite (Голландия); Wofatit, Lewatit (Германия) и др.As gel strong acid cation exchangers in the H + form for pre-treatment of serum, it is most advisable to use ion exchangers of the following industrial brands: KU-2 (Russia); Dowex-50, UrSoge (USA); Purolite (Holland); Wofatit, Lewatit (Germany), etc.
В качестве гелевых сильноосновных анионитов в ОH--форме для предварительной обработки сыворотки наиболее целесообразно использовать иониты следующих промышленных марок: АВ-17, АМ-1 (Россия); Dowex-1, Dowex-2, Amberlite (США); Zerlite (Англия); Duolite (Франция) и др.It is most expedient to use ion exchangers of the following industrial brands as gel strongly basic anion exchangers in the OH - form for pretreatment of serum: AV-17, AM-1 (Russia); Dowex-1, Dowex-2, Amberlite (USA); Zerlite (England); Duolite (France) and others.
Примеры осуществления процесса. Examples of the process.
В качестве макропористых и макросетчатых сильнокислотных катионитов для селективной сорбции протеинов из сыворотки наиболее целесообразно использовать иониты следующих промышленных марок: КУ-23 (Россия); Marathon (США); Purolite (Голландия) и др. It is most expedient to use ion exchangers of the following industrial grades as macroporous and macroreticular strong-acid cation exchangers for selective sorption of proteins from whey: KU-23 (Russia); Marathon (USA); Purolite (Holland) and others.
В качестве макропористых и макросетчатых сильноосновных анионитов для селективной сорбции протеинов из сыворотки наиболее целесообразно использовать иониты следующих промышленных марок: АВ-171, АМ-1П (Россия); Up Core (США); Purolite (Голландия) и др. It is most expedient to use ion exchangers of the following industrial grades as macroporous and macroreticular strongly basic anion exchangers for selective sorption of proteins from whey: AB-171, AM-1P (Russia); Up Core (USA); Purolite (Holland) and others.
С точки зрения расходов реагентов (кислоты и щелочи) для регенерации сорбентов для предварительной обработки сыворотки использование слабокислой среды 3,5≤рН≤4,5 с выделением белка на макропористом или макросетчатом катионите наиболее целесообразно для переработки кислой сыворотки. From the point of view of the cost of reagents (acid and alkali) for the regeneration of sorbents for pre-treatment of whey, the use of a slightly acidic medium of 3.5≤pH≤4.5 with the release of protein on macroporous or macro-reticulated cation exchange resin is most appropriate for the processing of acid whey.
С точки зрения расходов реагентов (кислоты и щелочи) для регенерации сорбентов для предварительной обработки сыворотки использование слабоосновной среды 7≤рН≤8,5 с выделением белка на макропористом или макросетчатом анионите наиболее целесообразно для переработки сладкой сыворотки. From the point of view of the cost of reagents (acid and alkali) for the regeneration of sorbents for pre-treatment of whey, the use of a weakly basic medium of 7≤pH≤8.5 with the release of protein on a macroporous or macro-mesh anion exchange resin is most suitable for processing sweet whey.
Примеры осуществления процесса
Пример 1. Свежевыделенную кислую (творожную) сыворотку объемом 1 л с начальным значением рН 4,8 и содержащую 6 г/л протеинов; 0,06 г-экв/л Са2+(1,2 г/л); 0,01 г-экв/л Mg2+ (0,12 г/л); 0,05 г-экв/л Na+ +K+ (~1,3 г/л), а также 48 г/л лактозы подвергают сепарации для отделения жиров до остаточной концентрации жирных веществ не более 0,5 г/л и казеиновой пыли. Обезжиренную очищенную сыворотку пропускают через картриджный фильтр с размером пор не более 20 мкм до остаточной концентрации взвешенных веществ не более 0,25 г/л. Далее очищенную и обезжиренную сыворотку охлаждают до температуры 5oС и пропускают через две последовательно расположенные ионообменные колонки, в первой из которых находится 40 мл катионита КУ-2х8 в Н-форме (с полной обменной емкостью ПОЕ=2,1 мг-экв/мл слоя) и 40 мл анионита АВ-17х8 в ОН- форме (ПОЕ=1,4 мг-экв/мл слоя). Высота слоя в колонках - по 30 см. Колонки снабжены рубашками для охлаждения, через которые циркулирует теплоноситель - вода, проходящая через холодильную установку. Скорость пропускания сыворотки 250 мл/ч. Полученную на выходе, частично деминерализованную сыворотку, с суммарной концентрацией солей кальция и магния не более 1х10-3 г-экв/л и остаточной концентрацией солей натрия и калия не более 0,04 г-экв/л, имеющую показатель рН 3,75, пропускают через колонку, содержащую 40 мл макропористого катионита КУ-23 в Na+-форме. Высота слоя в колонке - 30 см. Колонка снабжена охлаждающей рубашкой. Скорость пропускания сыворотки - 250 мл/ч. Далее колонку промывают 100 мл дистиллированной воды и через нее пропускают 85 мл 0,33 н. раствора бикарбоната натрия (27,7 г/л МаНСО3). При этом получают 85 мл раствора концентрата с рН 6,5 и с содержанием протеинов (определяемых селективно по поглощению фенольных групп аминокислотных остатков тирозина в сильнощелочной среде при длине волны 295 нм) более 65 г/л и практически не содержащего лактозу (определяемую по вращению плоскости поляризации в видимой области). Концентрат подвергают ультрафильтрации для получения 35% раствора протеинов и далее - распылительной сушке. Получают сухой продукт с содержанием белка более 95%.Process Examples
Example 1. Freshly isolated acidic (curd) whey with a volume of 1 l with an initial pH of 4.8 and containing 6 g / l of protein; 0.06 g-equiv / L Ca 2+ (1.2 g / L); 0.01 g-equiv / l Mg 2+ (0.12 g / l); 0.05 g-equiv / l Na + + K + (~ 1.3 g / l), as well as 48 g / l of lactose are subjected to separation to separate fats to a residual concentration of fatty substances of not more than 0.5 g / l and casein dust. Fat-free purified serum is passed through a cartridge filter with a pore size of not more than 20 microns to a residual concentration of suspended solids of not more than 0.25 g / L. Next, the purified and fat-free whey is cooled to a temperature of 5 o C and passed through two successive ion-exchange columns, the first of which contains 40 ml of KU-2x8 cation exchanger in the N-form (with a full exchange capacity of POE = 2.1 mEq / ml layer) and 40 ml of anion exchange resin AB-17x8 in OH - form (POE = 1.4 mEq / ml layer). The layer height in the columns is 30 cm each. The columns are equipped with jackets for cooling, through which the coolant circulates - water passing through the refrigeration unit. Serum transmission rate 250 ml / h. The resulting partially demineralized serum with a total concentration of calcium and magnesium salts of not more than 1x10 -3 g-equiv / l and a residual concentration of sodium and potassium salts of not more than 0.04 g-equivalent / l, having a pH of 3.75, passed through a column containing 40 ml of macroporous cation exchanger KU-23 in Na + form. The layer height in the column is 30 cm. The column is equipped with a cooling jacket. The serum transmission rate is 250 ml / h. Next, the column is washed with 100 ml of distilled water and 85 ml of 0.33 N are passed through it. sodium bicarbonate solution (27.7 g / l Manso 3 ). In this case, 85 ml of a concentrate solution with a pH of 6.5 and with a protein content (selectively determined by the absorption of phenolic groups of tyrosine amino acid residues in a strongly alkaline medium at a wavelength of 295 nm) is obtained over 65 g / l and practically free of lactose (determined by rotation of the plane polarization in the visible region). The concentrate is ultrafiltered to obtain a 35% protein solution and then spray dried. Get a dry product with a protein content of more than 95%.
Регенерацию отработанного катионита КУ-2х8 проводят пропусканием через соответствующую колонку 100 мл 2 н. раствора НСl и последующей промывкой колонки 100 мл дистиллированной водой. The regeneration of spent cation exchanger KU-2x8 is carried out by passing through a corresponding column 100 ml of 2 N. HCl solution and subsequent washing of the column with 100 ml of distilled water.
Регенерацию отработанного анионита АВ-17х8 проводят пропусканием через соответствующую колонку 85 мл 2 н. раствора НаОН и последующей промывкой колонки 100 мл дистиллированной воды. Анионит готов к следующему циклу предподготовки сыворотки. The regeneration of spent anion exchange resin AB-17x8 is carried out by passing through an appropriate column 85 ml of 2 N. NaOH solution and subsequent washing of the column with 100 ml of distilled water. Anion exchange resin is ready for the next serum pretreatment cycle.
Все регенерационные и промывочные воды объединяют и получают 385 мл нейтрального сбросного раствора солей натрия, кальция и магния с общей минерализацией 50 г/л. All regeneration and washing waters are combined and 385 ml of a neutral waste solution of sodium, calcium and magnesium salts with a total salinity of 50 g / l are obtained.
Пример 2. Проводят процесс в соответствии с примером 1, за исключением того, что вместо двух последовательных слоев катионита КУ-2х8 и анионита АВ-17х8 используют равновмерно смешанную композицию указанных ионитов в ионообменной колонке объемом 100 мл и высотой слоя 30 см. Получают на выходе частично деминерализованную сыворотку с суммарной концентрацией солей кальция и магния не более 1х10-4 г-экв/л и остаточной концентрацией солей натрия и калия не более 0,03 г-экв/л и имеющую показатель рН 3,80. Регенерацию отработанных катионита и анионита проводят после предварительного разделения слоев в восходящем потоке дистиллированной воды.Example 2. The process is carried out in accordance with example 1, except that instead of two successive layers of cation exchanger KU-2x8 and anion exchanger AB-17x8, a uniformly mixed composition of these ion exchangers is used in an ion exchange column with a volume of 100 ml and a layer height of 30 cm. Receive at the output partially demineralized serum with a total concentration of calcium and magnesium salts of not more than 1x10 -4 g-equiv / l and a residual concentration of sodium and potassium salts of not more than 0.03 g-equiv / l and having a pH of 3.80. The regeneration of spent cation exchange resin and anion exchange resin is carried out after preliminary separation of the layers in an upward flow of distilled water.
Пример 3. Свежевыделенную сладкую (подсырную) сыворотку объемом 1 л с начальным значением рН 6,4 и содержащую 6,2 г/л протеинов, 0,11 г-экв/л Сl-(3,9 г/л), 0,01 г-экв/л SO4 2- (0,5 г/л), а также 60 г/л лактозы подвергают сепарации для отделения жиров до остаточной концентрации жирных веществ не более 0,5 г/л и казеиновой пыли. Обезжиренную сыворотку пропускают по аналогии с примером 1 через картриджный фильтр с размером пор не более 20 мкм до остаточной концентрации взвешенных веществ не более 0,25 г/л. Далее очищенную и обезжиренную сыворотку охлаждают до температуры 5oС и пропускают через две последовательно расположенные ионообменные колонки, в первой из которых находится 30 мл катионита КУ-2х8 в Н+-форме (с полной обменной емкостью ПОЕ= 2,1 мг-экв/мл слоя) и 60 мл анионита АВ-17х8 в ОН--форме (ПОЕ=1,4 мг-экв/мл слоя). Высота слоя в колонках - по 25 см и 40 см соответственно. Полученную на выходе, частично деминерализованную, сывортку, не содержащую сульфатов, с концентрацией хлоридов 0,03 г-экв/л и имеющую показатель рН 7,5, пропускают через колонку, содержащую 50 мл макропористого анионита АВ-171 в Сl--форме. Высота слоя в колонке - 35 см. Скорость пропускания сыворотки - 250 мл/ч. Далее колонку промывают 100 мл дистиллированной воды и через нее пропускают 100 мл 0,3 н. раствора НСl. При этом получают 100 мл раствора концентрата с рН 3,5 и с содержанием протеинов более 60 г/л, практически не содержащего лактозу. Концентрат подвергают дальнейшей переработке в соответствии с примером 1.Example 3. Freshly isolated sweet (cheese) whey with a volume of 1 l with an initial pH of 6.4 and containing 6.2 g / l of proteins, 0.11 g-equiv / l of Cl - (3.9 g / l), 0, 01 g-equiv / l SO 4 2- (0.5 g / l), as well as 60 g / l of lactose, are subjected to separation to separate fats to a residual concentration of fatty substances of not more than 0.5 g / l and casein dust. Skim serum is passed by analogy with example 1 through a cartridge filter with a pore size of not more than 20 microns to a residual concentration of suspended solids of not more than 0.25 g / L. Next, the purified and fat-free whey is cooled to a temperature of 5 o C and passed through two successively arranged ion-exchange columns, the first of which contains 30 ml of KU-2x8 cation exchange resin in the H + form (with a full exchange capacity of POE = 2.1 mEq / ml of layer) and 60 ml of anion exchange resin AB-17x8 in the OH - form (POE = 1.4 mEq / ml of layer). The layer height in the columns is 25 cm and 40 cm, respectively. The sulfate-free serum obtained at the output, partially demineralized, with a chloride concentration of 0.03 geq / L and having a pH value of 7.5, is passed through a column containing 50 ml of macroporous anion exchanger AB-171 in the Cl - form. The layer height in the column is 35 cm. The serum transmission rate is 250 ml / h. Next, the column is washed with 100 ml of distilled water and 100 ml of 0.3 N are passed through it. HCl solution. In this case, 100 ml of a concentrate solution with a pH of 3.5 and with a protein content of more than 60 g / l, practically free of lactose, is obtained. The concentrate is subjected to further processing in accordance with example 1.
Регенерацию отработанного катионита КУ-2х8 проводят пропусканием через соответствующую колонку 800 мл 2 н. раствора НСl с последующей промывкой колонки 100 мл дистиллированной воды. The regeneration of spent cation exchanger KU-2x8 is carried out by passing through an appropriate column 800 ml of 2 N. HCl solution followed by washing the column with 100 ml of distilled water.
Регенерацию отработанного анионита АВ-17х8 проводят пропусканием через соответствующую колонку 120 мл 2 н. раствора NaOH с последующей промывкой колонки 100 мл дистиллированной воды. Анионит готов к следующему циклу предподготовки сыворотки. The regeneration of spent anion exchange resin AB-17x8 is carried out by passing through an appropriate column 120 ml of 2 N. NaOH solution, followed by washing the column with 100 ml of distilled water. Anion exchange resin is ready for the next serum pretreatment cycle.
Все регенерационные и промывочные воды объединяют и получают 400 мл нейтрального сбросного раствора солей натрия, кальция и магния с общей минерализацией 45 г/л. All regeneration and flushing waters are combined and 400 ml of a neutral waste solution of sodium, calcium and magnesium salts with a total salinity of 45 g / l are obtained.
Источники информации
1. Ю.Н. Кузьмин, В.А. Лялин, Б.М. Двинский. "Применение мембранных методов в молочной промышленности". ЦНИИТЭИмясомолапром. 1980 - 37 с; с 24-32.Sources of information
1. Yu.N. Kuzmin, V.A. Lyalin, B.M. Dvinsky. "Application of membrane methods in the dairy industry." TSNIITEIimyasomolaprom. 1980 - 37 s; from 24-32.
2. В.А. Лялин. "Ультрафильтрационные установки для продовольственных отраслей". Пищевая и перерабатывающая промышленность, 7, 1985, с.28-33. 2. V.A. Lyalin. "Ultrafiltration plants for the food industry." Food and Processing Industry, 7, 1985, p. 28-33.
3.Palmer D.E. "Recupero Delle proteine Dell industria alimentare tramite scambio tonico" "Inquinamento" Hali 1982, том 24, 3 (с.99, 101, 103, 105, 107, 109, 1116, 113). 3.Palmer D.E. "Recupero Delle proteine Dell industria alimentare tramite scambio tonico" "Inquinamento" Hali 1982, Volume 24, 3 (p. 99, 101, 103, 105, 107, 109, 1116, 113).
4. А.Г. Храмцов "Молочная сыворотка". Москва. ВО "Агропромиздат", 1990 - 240 с; с 77-81. 4. A.G. Khramtsov "Whey". Moscow. VO "Agropromizdat", 1990 - 240 s; from 77-81.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001127488A RU2211577C2 (en) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | Method for extracting of protein from lactoserum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001127488A RU2211577C2 (en) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | Method for extracting of protein from lactoserum |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2211577C2 true RU2211577C2 (en) | 2003-09-10 |
| RU2001127488A RU2001127488A (en) | 2004-06-27 |
Family
ID=29776987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001127488A RU2211577C2 (en) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | Method for extracting of protein from lactoserum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2211577C2 (en) |
-
2001
- 2001-10-10 RU RU2001127488A patent/RU2211577C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ХРАМЦОВ А.Г. Молочная сыворотка. - М.: Агропромиздат, 1990, с.77-81. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2288184C (en) | Method for treating a lactic raw material containing gmp | |
| JP2553180B2 (en) | Extraction method of pure fractions of lactoperoxidase and lactoferrin from whey | |
| US4791193A (en) | Process for producing bovine lactoferrin in high purity | |
| CA2755729C (en) | Isolation and purification of components of whey | |
| JPH02237992A (en) | Production of sialic acids-containing lactose | |
| CA1262314A (en) | Process for treating dairy by-products | |
| US5986063A (en) | Isolating β-lactoglobulin and α-lactalbumin by eluting from a cation exchanger without sodium chloride | |
| JPS59184197A (en) | Preparation of oligosaccharide of sialic acid bond | |
| RU2211577C2 (en) | Method for extracting of protein from lactoserum | |
| EP4237572A1 (en) | Process for the purification of an acidic human milk oligosaccharide from fermentation broth | |
| AU777698B2 (en) | Process for separation of whey proteins using a novel anion exchanger | |
| EP2873329B1 (en) | Process of whey protein separation from milk medium | |
| JP5599446B2 (en) | Prepared milk powder or functional health ingredients using carnitine | |
| US20220304324A1 (en) | Method for processing a dairy protein composition in order to produce a lactose-rich liquid composition | |
| JP3276465B2 (en) | Purification method and purified product of non-protein nitrogen component | |
| WO2024056840A1 (en) | Isolation of osteopontin and glycomacropeptide from whey | |
| JP3115394B2 (en) | Purification method and purified product of non-protein nitrogen component contained in milk | |
| Lewis et al. | Separations in Food Processing: Part 2–Membrane Processing, Ion Exchange, and Electrodialysis | |
| JPH02107156A (en) | Production of milk mineral concentrate | |
| MXPA99010313A (en) | Method for treating a lactic raw material containing gmp |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091011 |