Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur fraktionierten Trennung einer Molkelösung.
Die Abtrennung soll in drei Fraktionen erfolgen, wobei als Endprodukt keimfreies Eiweiss erzielt werden soll.
Es ist bekannt, Molke durch Ultrafiltration in ein eiweissreiches Retenat und ein milchzuckerreiches Permeat zu zerlegen. Die Schwierigkeiten liegen hierbei in einer Kontamination der Molke durch Keime und Sporen von Bakterien bereits in den Käsereien. Diese bakteriellen Verunreinigungen werden durch die normale Ultrafiltration im Retenat zurückbehalten.
Durch die ca. eintägige Zirkulation resultiert neben der Konzentrierung der Eiweisse auch eine Aufkonzentrierung der Mikroorganismen und damit ein kontaminiertes minderwertiges Nahrungsmittel.
Die Temperatursterilisation vor der Ultrafiltration ist bekannt, jedoch wegen der Hitzedenaturierung der Eiweisse nicht sinnvoll. Hierdurch wird der Vorteil der Ultrafiltration, wodurch ja ein undenaturiertes Eiweiss hergestellt werden soll, zunichte gemacht.
Ein weiterer Nachteil der Verunreinigung durch Mikroorganismen ist eine dauernde Verringerung des Durchsatzes durch Blockierung der Membranen mit einer Bakterienschleimschicht.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung keimfreier Molkenproteine.
Es wurde nun gefunden, dass durch fraktionierte Filtration, d. h. Filtration mit Membranen deren Porenweite dem Substrat dergestalt angepasst ist, dass in einer Filtration Sporen, Bakterien usw., welche eine Dimension von 0,2-5 my aufweisen, zurückgehalten werden. Die Eiweissmoleküle mit einer kleineren Dimension als die Mikroorganismen können durch diese Membranen passieren. Die jetzt keimfrei gelösten Eiweisse werden von einer weiteren Membran zurückgehalten, durch die nur Wasser, Salz und Zuckerlösung hindurchtreten.
Als Filterelement kommen Membranen in Frage, deren Porenweite den kleinsten Eiweissmolekülen entsprechen.
Durch diese Filtration werden alle Substanzen, die ein höheres Molekulargewicht als 2-3000 haben, zurückgehalten und können anschliessend eingedickt und getrocknet werden.
Keimfreie Molkenproteine lassen sich nach der Erfindung dadurch herstellen, dass eine zweistufige Filtration der Molke so durchgeführt wird, dass die erste Stufe zur Entfernung der Keime und Sporen führt und die zweite Stufe zur Zurückhaltung der Eiweissmoleküle.
Die Zeichnung veranschaulicht das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt schematisch das Verfahren sowie das Wesentliche der Vorrichtung, wobei nur eine Einheit dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt eine Variante des Verfahrens und der Vorrichtung.
Nach Fig. 1 tritt frische Molke durch die Eintrittsöffnung 1 in ein Filterkammersystem 2, das durch eine undurchlässige Wand 3, die aus Edelstahl oder Kunststoff besteht, ein. Die grobe Membran 4 besitzt Poren, durch die vorhandene Mikroorganismen 5 nicht hindurchtreten können, sondern sich im Kammersystem 2, das auch im geschlossenen Kreislauf über die Austrittsöffnung 6 geführt werden kann, anreichern. Eiweissmoleküle 7, Milchzucker 8, Salz 9 und Wasser 10 treten durch die Membran 4 in ein zweites Kammersystem 11. Durch die feine Membran 12 werden die Eiweissmoleküle 7 zurückgehalten und können im Kreislauf weiter aufkonzentriert werden. Dieser Kreislauf ist jetzt steril. Durch die Membran 12 können jetzt nur Milchzucker 8, Salz 9 und Wasser 10 treten und kontinuierlich über die Austrittsöffnung 13 abgeführt werden, was zur Konzentrierung des Eiweisses im Kammersystem 11 führt.
Weitere Systeme 15 können nach unten oder nach oben angebaut werden.
Nach Fig. 2 tritt frische Molke durch die Eintrittsöffnung 1 in ein Filterkammersystem 2, wie bei Fig. 1 beschrieben, ein.
Die feine Membran 12 hält Mikroorganismen 5 und Eiweissmoleküle 7 zurück. Durch die Membran 12 treten Milchzucker 8, Salz 9 und Wassermoleküle 10 hindurch und werden durch die Austrittsöffnung 16 aus dem System entfernt. Eiweiss 7 und Mikroorganismen 5 gelangen in die Filterkammer 17.
Durch die Membran 4 werden die Mikroorganismen 5 zurückgehalten, und die gereinigte Eiweissfraktion 7 ist nun steril und kann durch die Austrittsöffnung 18 dem Sprühtrockner zugeführt werden. Die Kammern 2 und 17, die mit groben Membranen 4 versehen sind, haben einen Spülanschluss 19, der während des Betriebes durch ein Ventil 20 verschlossen ist.
PATENTANSPRÜCHE
I. Verfahren zur Herstellung keimfreier Molkeproteine durch Mehrstufenfiltration, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweistufige Filtration der Molke so durchgeführt wird, dass die erste Stufe zur Entfernung der Keime und Sporen (5) führt und die zweite Stufe zur Zurückhaltung der Eiweissmoleküle (7) oder umgekehrt.
II. Vorrichtung zur Herstellung keimfreier Molkeproteine durch Mehrstufenfiltration, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen so angeordnet sind, dass die Molke durch Membranen verschiedener Porenöffnungen fliessen muss.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfiltration vor der Feinfiltration erfolgt.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfiltration nach der Feinfiltration erfolgt.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtration zwischen einer Grob- und Feinfiltration erfolgt.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Molke zuerst durch die Membranen mit grosser Porenöffnung (4) fliesst und dann durch die Membranen mit feiner Porenöffnung (12).
5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Molke zuerst durch die Membranen mit kleiner Porenöffnung (12) fliesst und dann durch die Membranen mit grober Porenöffnung (4).
6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrankammern (2 + 17), welche die Membranen (4) mit den grösseren Öffnungen enthält, für Reinigungszwecke mit Spülöffnungen (19) versehen sind.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen röhrenförmig in konzentrischer Form angeordnet sind.
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The invention relates to a method and a device for the fractional separation of a whey solution.
The separation should take place in three fractions, whereby the end product should be aseptic protein.
It is known to break down whey into a protein-rich retentate and a lactose-rich permeate by ultrafiltration. The difficulties here lie in contamination of the whey by germs and spores of bacteria already in the cheese factories. These bacterial contaminants are retained in the Retenat by normal ultrafiltration.
As a result of the approximately one-day circulation, in addition to the concentration of proteins, there is also a concentration of the microorganisms and thus a contaminated inferior food.
Temperature sterilization prior to ultrafiltration is known, but not useful because of the heat denaturation of the proteins. This negates the advantage of ultrafiltration, which is supposed to produce undenatured protein.
Another disadvantage of contamination by microorganisms is a permanent reduction in throughput due to the membranes being blocked with a layer of bacterial slime.
The object of the invention is a method and a device for the production of germ-free whey proteins.
It has now been found that by fractional filtration, i.e. H. Filtration with membranes whose pore size is adapted to the substrate in such a way that spores, bacteria, etc., which have a dimension of 0.2-5 my, are retained in a filtration. The protein molecules with a smaller dimension than the microorganisms can pass through these membranes. The now sterile dissolved proteins are held back by another membrane through which only water, salt and sugar solution pass.
Membranes can be used as filter elements, the pore size of which corresponds to the smallest protein molecules.
Through this filtration, all substances with a molecular weight higher than 2-3000 are retained and can then be thickened and dried.
Germ-free whey proteins can be produced according to the invention in that a two-stage filtration of the whey is carried out in such a way that the first stage leads to the removal of the germs and spores and the second stage to the retention of the protein molecules.
The drawing illustrates the method and device described.
Fig. 1 shows schematically the method and the essentials of the device, only one unit being shown.
Fig. 2 shows a variant of the method and the device.
According to FIG. 1, fresh whey occurs through the inlet opening 1 into a filter chamber system 2 which is passed through an impermeable wall 3 made of stainless steel or plastic. The coarse membrane 4 has pores through which the microorganisms 5 present cannot pass, but instead accumulate in the chamber system 2, which can also be guided in a closed circuit via the outlet opening 6. Protein molecules 7, lactose 8, salt 9 and water 10 pass through the membrane 4 into a second chamber system 11. The fine membrane 12 retains the protein molecules 7 and can be further concentrated in the circuit. This cycle is now sterile. Only lactose 8, salt 9 and water 10 can now pass through the membrane 12 and be continuously discharged via the outlet opening 13, which leads to the concentration of the protein in the chamber system 11.
Further systems 15 can be attached downwards or upwards.
According to FIG. 2, fresh whey enters a filter chamber system 2 through the inlet opening 1, as described in connection with FIG.
The fine membrane 12 holds back microorganisms 5 and protein molecules 7. Milk sugar 8, salt 9 and water molecules 10 pass through the membrane 12 and are removed from the system through the outlet opening 16. Protein 7 and microorganisms 5 enter the filter chamber 17.
The microorganisms 5 are retained by the membrane 4, and the purified protein fraction 7 is now sterile and can be fed to the spray dryer through the outlet opening 18. The chambers 2 and 17, which are provided with coarse membranes 4, have a flushing connection 19 which is closed by a valve 20 during operation.
PATENT CLAIMS
I. Process for the production of germ-free whey proteins by multi-stage filtration, characterized in that a two-stage filtration of the whey is carried out in such a way that the first stage leads to the removal of germs and spores (5) and the second stage to retention of the protein molecules (7) or vice versa .
II. Device for producing aseptic whey proteins by multi-stage filtration, characterized in that the membranes are arranged in such a way that the whey has to flow through membranes of different pore openings.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the coarse filtration takes place before the fine filtration.
2. The method according to claim I, characterized in that the coarse filtration takes place after the fine filtration.
3. The method according to claim I, characterized in that the filtration takes place between a coarse and fine filtration.
4. Device according to claim II, characterized in that the whey first flows through the membranes with a large pore opening (4) and then through the membranes with a fine pore opening (12).
5. Device according to claim II, characterized in that the whey first flows through the membranes with a small pore opening (12) and then through the membranes with a coarse pore opening (4).
6. Device according to claim II, characterized in that the membrane chambers (2 + 17), which contain the membranes (4) with the larger openings, are provided with rinsing openings (19) for cleaning purposes.
7. Device according to claim II, characterized in that the membranes are arranged tubular in a concentric shape.
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