Linea di produzione caseina

Panoramica

La caseina è la frazione proteica più importante del latte vaccino, di cui costituisce all'incirca l'80%. La caseina isolata è una materia prima preziosa per una grande varietà di settori industriali. L'industria alimentare usa la caseina in polvere come proteina di alta qualità. Inoltre è molto importante come legante per vernici, per incollare il compensato, come materiale fotoresistente nell'incisione all'acquaforte e per la produzione di adesivi, stucco, finiture tessili e per impedire la formazione di macchie sul cuoio. Le linee di processo di GEA sono utilizzate per il recupero di caseina mediante precipitazione acida o presamica.

Il latte contiene la caseina in soluzione colloidale. A seconda della temperatura, le particelle di caseina hanno dimensioni da 10 a 200 μm. Particelle di dimensioni fra 10 e 30 μm sono definite submicelle caseiniche mentre le particelle più grandi sono definite micelle. 

La caseina è costituita da lunghe catene di molecole di 20 aminoacidi diversi. Queste catene di molecole sono combinate in submicelle che sono tenute assieme da sali di fosfato. Per isolare la caseina, le micelle devono essere precipitate dal latte. Ciò è possibile quando la carica superficiale e di conseguenza le forze di repulsione delle molecole di caseina sono ridotte cosicché possa avvenire la coagulazione. I processi alternativi sono definiti precipitazione acida e precipitazione presamica.

Precipitazione acida

Nella precipitazione con un acido minerale, gli ioni di idrogeno con carica positiva penetrano nelle micelle caseiniche, determinando una diminuzione della carica netta negativa delle micelle. Simultaneamente si riduce anche lo strato di idrato e il numero degli ioni di calcio con doppia carica. La carica di uguale polarità e quindi le forze di repulsione vengono ridotte per cui le forze di attrazione prevalgono. L'energia termica delle particelle le porta a urtarsi e a unirsi in aggregati più grandi che poi vengono separati dal latte mediante precipitazione.

Precipitazione presamica

Diversamente dalla precipitazione acida, che è reversibile, nella precipitazione presamica i componenti delle micelle vengono separati in modo irreversibile. L'enzima del presame fende la parte idrofila non sensibile al calcio. Circa il 50% della carica netta negativa della superficie della caseina va quindi persa, indebolendo lo strato di idrato protettivo ed esponendo la parte sensibile al calcio della caseina sulla superficie della micella. L'aggregazione ha luogo nella seconda fase di coagulazione dopo la reazione enzimatica. L'effettiva gelificazione avviene collegando gli aggregati con ioni di calcio.

Prima della precipitazione: rimozione dei batteri dal latte scremato

Nella precipitazione sia acida che presamica, un latte scremato ben sgrassato è il punto di partenza per la produzione di caseina. Per poter ottenere un prodotto finale perfetto, il latte scremato non deve solo essere pastorizzato ma anche il più privo possibile di germi.

Nel separatore per la rimozione di batteri, batteri e germi vengono separati mediante centrifuga e scaricati dal tamburo mediante espulsione parziale. Il latte scremato e purificato dai batteri viene poi portato alla temperatura di coagulazione in uno scambiatore di calore a piastre. A seconda del tipo di caseina (acida o presamica), la caseina viene precipitata aggiungendo un acido tecnico in linea o usando enzimi con l'aggiunta di presame. Quest'ultimo metodo di precipitazione richiede una certa quantità di tempo e pertanto viene seguito in batch.

Per sostenere e favorire il processo di coagulazione, vengono poi eseguiti ulteriori trattamenti termici indiretti con fasi di reazione successive.

L'effettiva separazione della caseina coagulata dal siero viene eseguita da decanter. Il siero che si forma (prima fase) viene raffreddato, chiarificato e quindi sottoposto a ulteriori lavorazioni. Per aumentare il grado di purezza della caseina grezza, questa deve essere in gran parte privata dei minerali e del lattosio che vi aderiscono. A tale scopo, viene lavata più volte in controcorrente e quindi viene essiccata fino ad ottenere un contenuto di acqua residuo massimo del dieci per cento. Il sistema chiuso di GEA utilizza una quantità estremamente contenuta di acqua di lavaggio per preservare le risorse naturali e al contempo ridurre i costi di produzione.