Линия по производству казеина

Обзор

Казеин является самой важной белковой фракцией, доля которой в коровьем молоке составляет около 80%. Выделенный казеин является ценным сырьевым материалом для многих отраслей промышленности. В пищевой промышленности казеин используется как высококачественный белок в порошкообразной форме. Он также имеет большое значение для использования в качестве связующего компонента при производстве красок, для склеивания многослойной фанеры, в качестве фоторезиста при травлении и при производстве клеящих материалов, мастик, материалов для обработки текстиля и блочных красителей для кожи. Технологические линии от компании GEA обеспечивают получение казеина методом осаждения с использованием кислоты или сычужного фермента.

Казеин присутствует в молоке в виде коллоидного раствора. В зависимости от температуры, размер частиц казеина составляет от 10 до 200 мкм. Частицы размером от 10 до 30 мкм называются субмицеллами казеина, а частицы, превышающие эти размеры, называются мицеллами казеина. 

Казеин состоит из длинных цепочек молекул 20 разных аминокислот. Эти цепочки молекул объединяются в субмицеллы, которые удерживаются вместе солями фосфорной кислоты. Для того чтобы получить казеин мицеллы казеина должны быть выделены из молока методом осаждения. Это становится возможным при условии уменьшения поверхностного заряда и, следовательно, отталкивающих сил молекул казеина для того, чтобы мог произойти процесс коагуляции. Альтернативные способы получения казеина называются методами осаждения с использованием кислоты или сычужного фермента.

Осаждение с использованием кислоты

При осаждении с использованием минеральной кислоты положительно заряженные ионы водорода проникают в мицеллы казеина, в результате чего положительный суммарный заряд мицелл казеина уменьшается. Вместе с этим уменьшается оболочка гидрата и количество двухзарядных ионов кальция. Уменьшается заряд одинаковой полярности и, следовательно, отталкивающие силы, поэтому преобладают силы притяжения. Тепловая энергия частиц приводит к их сталкиванию и объединению в более крупные образования, которые затем выделяются из молока путем осаждения.

Осаждение с использованием сычужного фермента

В отличие от процесса осаждения с использованием кислоты, который имеет обратимый характер, в процессе осаждения с использованием сычужного фермента элементы мицеллы расщепляются безвозвратно. Сычужный фермент расщепляет нечувствительную к кальцию гидрофильную составляющую. Таким образом, теряется около 50% суммарного отрицательного заряда поверхности казеина, ослабляя защитную оболочку гидрата и раскрывая чувствительную к кальцию составляющую казеина на поверхности мицеллы. После ферментативной реакции происходит объединение на второй стадии коагуляции. Фактическая желатинизация происходит за счет соединения полученных новообразований ионами кальция.

Подготовка к осаждению: удаление бактерий из обезжиренного молока

При использовании метода кислотного и сычужного осаждения исходной точкой для производства казеина является хорошо обезжиренное молоко. Для производства качественного конечного продукта обезжиренное молоко подлежит не только пастеризации, но и максимальному удалению бактерий.

В сепараторе для удаления бактерий бактерии и микробы удаляются методом центробежного сепарирования и выводятся из чана методом парциального выделения. После этого очищенное от бактерий обезжиренное молоко нагревается до температуры коагуляции в пластинчатом теплообменнике. В зависимости от типа казеина (кислотный или сычужный), казеин осаждается путем поточного добавления технической кислоты или путем использования ферментов с добавлением химозина. Последний метод осаждения требует определенного количества времени и, следовательно, выполняется периодически.

Для поддержки и ускорения процесса коагуляции проводится дополнительная непрямая температурная обработка с последующими стадиями реакции.

Фактическое отделение коагулированного казеина от сыворотки осуществляется с помощью фильтров-отстойников. Получаемая сыворотка (первая стадия) охлаждается, осветляется и перемещается для дополнительной обработки. Для повышения степени очистки сырого казеина его необходимо практически полностью освободить от прилипших к нему минералов и лактозы. Для этого казеин подвергается многократной промывке методом встречного потока, а затем высушивается до достижения остаточного содержания воды не более 10%. Замкнутая система от компании GEA использует крайне малый объем промывочной воды, обеспечивая экономное расходование природных ресурсов и вместе с этим сокращая производственные издержки.