خط إنتاج الكازين

نظرة عامة

وبنسبة 80 في المائة تقريبًا، يعتبر الكازين أهم جزء من البروتين في حليب البقر. يُعد الكازين المعزول مادة خام قيّمة لمجموعة واسعة من القطاعات الصناعية. وتستخدم صناعة أغذية الكازين في شكل مسحوق كبروتين عالي الجودة. كما أن له أهمية كبيرة كمادة رابطة للطلاء، وتغرية الخشب الرقائقي، بوصفه مقاوم للضوء في التنميش ولتصنيع المواد اللاصقة والمعجون وتشطيبات المنسوجات وإزالة بقع الجلد. تدعم خطوط معالجة GEA استخلاص الكازين ترسيب الحامض أو المنفحة.

يوجد الكازين في الحليب في المحلول الغرواني. ووفقًا لدرجة الحرارة، تتراوح جسيمات الكازين في الحجم من 10 ميكرومتر إلى 200 ميكرومتر. وتوصف أحجام الجسيمات التي تتراوح بين 10 و30 ميكرومتر بأنها من الحبيبات الفرعية، أعلى من حبيبات الكازين. 

يتكون الكازين من سلاسل طويلة من الجزيئات من 20 حمضًا أمينيًا مختلفًا. ويتم تجميع سلاسل الجزيئات هذه في حبيبات فرعية معًا بأملاح الفوسفات. ومن أجل عزل الكازين، يجب إخراج حبيبات الكازين من الحليب. ويصبح ذلك ممكنًا عندما تتم تعبئة السطح ومن ثمّ تنخفض قوى تنافر جزيئات الكازين بحيث يحدث تخثر. وتسمي العمليات البديلة بترسيب الحامض أو المنفحة.

ترسيب الحامض

في ترسيب الحامض باستخدام حامض معدني، تخترق أيونات الهيدروجين ذات الشحنة الموجبة حبيبات الكازين، ونتيجة لذلك ينخفض صافي الشحنة السالبة لقطرات حبيبات الكازين. وفي الوقت نفسه، تنخفض أيضًا طبقة التميه وعدد أيونات الكالسيوم المشحونة بشكل مضاعف. يتم شحن نفس القطبية ومن ثمّ تقل قوى التنافر، بحيث تسود قوى الجذب. الطاقة الحرارية للجسيمات تجعلها تتصادم وتتوحد مع بعصها في تجمعات كبيرة ثم إخراجها من الحليب.

ترسيب المنفحة

على عكس ترسيب الحامض، القابل للانعكاس، تنفلق مكونات الحبيبات في ترسيب المنفحة بلا رجعة. يعمل إنزيم المنفحة على فلق الجزء المسترطب عديم الإحساس بالكالسيوم. وهكذا يتم فقدان نحو 50 في المائة من صافي الشحنة السالبة لسطح الكازين، مما يؤدي إلى إضعاف طبقة التميه الواقية وتعريض الجزء الحساس للكالسيوم من الكازين على سطح الحبيبات. ويجري التجميع الآن في مرحلة التخثر الثانية بعد التفاعلات الإنزيمية. يحدث التجمد الغرواني الفعلي عن طريق سد التجميعات بأيونات الكالسيوم.

قبل الترسيب: إزالة البكتيريا من الحليب منزوع القشدة

وسواء استخدمت ترسيب الحامض أو المنفحة، فإن اللبن منزوع القشدة بشكل جيد والذي ليس به دهون هو نقطة الانطلاق لإنتاج الكازين. ولكي تتمكّن من تصنيع منتج نهائي مثالي، يجب ألا يكون الحليب منزوع القشدة مبسترًا فحسب، ولكن يجب أن يكون خاليًا من الجراثيم قدر الإمكان.

في فاصل إزالة البكتيريا، يتم فصل البكتيريا والجراثيم وتفريغها بالطرد المركزي من الوعاء من خلال الطرد الجزئي. ويتم بعد ذلك تسخين الحليب منزوع القشدة الخالي من الجراثيم عند درجة حرارة التخثر في مبادل حراري صفائحي. وتبعًا لنوع الكازين (حامض أو منفحة)، يتم تسريب الكازين إما بمادة مضافة متوازية للأحماض التقنية أو باستخدام الإنزيمات بإضافة المنفحة. والطريقة الأخيرة للترسيب تتطلب قدرًا معينًا من الوقت ومن ثمّ تُنفّذ في دفعة ما.

لدعم عملية التخثر وتعزيزها، يجب اتباع المزيد من معالجات درجة الحرارة غير المباشرة من خلال مراحل التفاعل اللاحقة.

ويتم الفصل الفعلي للكازين المتخثّر من مصل اللبن بالدورق. ويتم تبريد مصل اللبن الذي يشكّل (المرحلة الأولى) وتنقيته ثم تمريره لمزيد من المعالجة. من أجل زيادة درجة نقاء الكازين الخام، يجب تحريره إلى حد كبير من المعادن واللاكتوز الملتصق به. ولتحقيق ذلك، يتم غسله عدة مرات بمبدأ التيار المعاكس، ثم يُجفّف إلى المحتوى المائي المتبقي بنسبة عشرة في المائة كحد أقصى. يدير النظام المغلق من GEA بكمية ضئيلة بشكلٍ استثنائي من مياه الغسيل ويحافظ على الموارد الطبيعية ويخفض تكاليف الإنتاج في الوقت نفسه.