DE2412118A1

DE2412118A1 - Isolation of a proteic fraction by ultra filtration - followed by dilution and repeated ultrafiltration

Info

Publication number: DE2412118A1
Application number: DE2412118A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ueli Bohren; Marcel Buhler; Theodore Hodel
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1973-07-31
Filing date: 1974-03-13
Publication date: 1975-03-27
Also published as: CH571317A5; BE817248A; ZA744679B; SU697037A3

Abstract

The starting aq. soln. or suspension contains 5-30% of dry non-fat materials, e.g. milk, and fat content not >5%. Ultrafiltration is performed at 5-30 degrees C and 1-20 atm. The residue is diluted with water, acidified water (pH 5-3) or saline soln. (about the same vol. as the ultrafiltrate). Whey may be used as diluent to increase proteins. Dilution controls the chemical compsn. of the product. The process can be operated continuously and can produce any desired ratio of protein/lactose, casein/lactalbumin, Ca/Na, Ca/casein, e.g. for cheese.

Description

"Verfahren zur Isolierung einer Prbteinfraktion" Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Isolierung einer Proteinfraktion, auf die durch das Verfahren isolierte Proteinfraktion und auf die Verwendung dieser Fraktion. "Method for Isolating a Sample Fraction" The invention relates to refer to a process for the isolation of a protein fraction on which the process isolated protein fraction and the use of this fraction.

Die Abtrennung von Stoffen mit einem hohen Molekulargewicht, beispielsweise Proteine, von Stoffen mit einem niedrigen Molekulargewicht, beispielsweise Salze, Zucker usw., kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden, und zwar insbesondere auf mikrobiellem Weg, auf chemischem Weg und auf physikalischem Weg. Die Gerinnung von Milch in einer Käserei ist ein Beispiel für die Abtrennung auf mikrobiellem Weg. Sie ist unter anderem von einer Umwandlung des Kaseins begleitet und führt zu speziellen Produkten, nämlich Käse. Die Abtrennung auf chemischem Weg erfolgt im allgemeinen durch die Einwirkung von dritten Stoffen, die üblicherweise nachfolgend entfernt werden, was aber oftmals nur unter groRen Schwierigkeiten möglich ist.The separation of substances with a high molecular weight, for example Proteins, from substances with a low molecular weight, e.g. salts, Sugar, etc., can be carried out in several ways, and in particular microbially, chemically and physically Path. The curdling of milk in a cheese factory is an example of the separation on microbial pathway. Among other things, it is accompanied by a transformation of the casein and leads to special products, namely cheese. The separation by chemical means generally occurs through the action of third-party substances, usually can then be removed, but this is often only possible with great difficulty is.

Bei diesen Arbeitsweisen werden oftmals Operationen vorgenommen, die für den weiteren Ablauf bestimmend sind, und zwar in dem Sinn, daß, wenn einmal die Trennung begonnen worden ist, die Dinge von selbst ihren Lauf nehmen und ein bestimmtes Endprodukt ergeben, ohne daß man wirksam eingreifen kann.In these ways of working, operations are often carried out that are determining for the further process, in the sense that, once The separation has started, things take their course and become one result in a certain end product without being able to intervene effectively.

Zum Unterschied von den Trennungen auf mikrobiellem und chemischem Weg, bei denen häufig eine Phasenänderung und/oder eine Zustandsänderung eintritt, hat die Trennung auf physikalischem Weg im allgemeinen keinen Einfluß auf Proteine. Zwei Techniken sind gegenwärtig möglich: die Trennung auf einem Molekularsieb oder die Trennung durch Ultrafiltration. Die Trennung auf einem Molekularsieb, die darin besteht, daß man die die Proteine enthaltende Lösung auf eine mit einem geeigneten Gel gefüllte Kolonne aufbringt, ist, abgesehen von Adsorptionserscheinungen, eine Arbeitsweise vom Typ 'alles oder nichts, da alle Stoffe mit Molekulargrößen, die über den Größen der Poren des Siebs liegen, nicht zurückgehalten werden, während die kleineren Stoffteilchen festgehalten werden. Die Trennung durch Ultrafiltration ist nicht so unmittelbar. Gewiss verteilen sich die Stoffe allmählich auf beide Seiten einer Membran entsprechend ihrer Molekulardimensionen, wobei die Stoffe mit geringeren Molekulardimensionen selbst durch die Membran hindurchgehen können, aber die sich einstellende Segregation hat eine andere Tendenz zur Folge, Um in der Praxis ein Produkt mit einer erhöhten Konzentration zu erzielen, muß man zahlreiche einzelne Trennungen mit einer entsprechenden Anzahl von hintereinander geschalteten Membranen durchführen oder in einem geschlossenen Kreislauf unter Rückführung arbeiten. An den Membranen entwickelt sich aber dabei eine Polarisation, welche sie unwirksam macht, wobei diese Erscheinungen umso ausgeprägter auftreten, wenn die behandelte Lösung höher konzentriert ist. Schließlich nimmt die Viskosität des Produkts mit dem Erhalt an Feststoffen zu. Diese Zunahme kann nicht leicht durch eine Erhöhung der Temperatur ausgeglichen werden, da diese Proteine gegenüber einer Temperaturerhöhung sehr empfindlich sind.In contrast to the separations on microbial and chemical Path in which a phase change and / or a change of state often occurs, the physical separation generally has no effect on proteins. Two techniques are currently possible: separation on a molecular sieve or separation by ultrafiltration. The separation on a molecular sieve that is in it is that the solution containing the proteins on a with a suitable Applies gel-filled column, apart from adsorption phenomena, is a All or nothing mode of operation, since all substances have molecular sizes that are larger than the size of the pores of the screen, are not retained while the smaller particles are held. Separation by ultrafiltration is not so immediate. Certainly the substances are gradually being distributed among both of them Sides of a membrane according to their molecular dimensions, the substances with smaller molecular dimensions can even pass through the membrane, but the resulting segregation has a different tendency to order in practice To achieve a product with an increased concentration, one must have numerous individual Breakups with a corresponding number of series-connected Perform membranes or work in a closed circuit with recirculation. However, a polarization develops on the membranes, which makes them ineffective makes, these phenomena appear all the more pronounced when the treated Solution is more concentrated. Eventually, the viscosity of the product increases the preservation of solids. This increase cannot be easily achieved by increasing it The temperature must be balanced as these proteins face a temperature increase are very sensitive.

Diese Gründe haben beispielsweise zur Folge, daß man üblicherweise durch Ultrafiltration von Milch kein Endprodukt herstellen kann, dessen Gehalt an Feststoffen etwa 25% über schreitet, bzw. dessen Protein/Lactose-Verhältnis über einem Verhältnis von 3/1 liegt.These reasons have the consequence, for example, that one usually by ultrafiltration of milk cannot produce an end product whose content of Solids about 25% over or its protein / lactose ratio over a ratio of 3/1.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diese Unzweckmäßigkeiten und Einschränkungen zu beseitigen. So wird also gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Isolierung einer Proteinfraktion aus einer waßrigen Lösung oder Suspension, welche diese Fraktion in Mischung mit anderen Substanzen enthält, vorgeschlagen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Retentat der Ultrafiltration der wäßrigen Lösung oder Suspension verdünnt, daß man das verdünnte Retentat mindestens einer Ultrafiltration unterwirft und daß man schließlich ein Retentat gewinnt, welches die Proteinfraktion enthält.It was an object of the present invention to remedy these inconveniences and remove restrictions. Thus, according to the invention, there is a method to isolate a protein fraction from an aqueous solution or suspension, which contains this fraction in admixture with other substances, proposed the process being characterized in that a retentate from ultrafiltration is used the aqueous solution or suspension is diluted that the diluted retentate is at least subjected to an ultrafiltration and that one finally wins a retentate, which contains the protein fraction.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die solchermaßen isolierte Proteinfraktion, wie auch auf ihre Verwendung.The invention also relates to the so isolated Protein fraction, as well as their use.

Mit dem Ausdruck "-wäßrige Lösung oder Suspension, die eine Proteinfraktion in Mischung mit anderen Stoffen enthält", sind hier kolloidale Lösungen oder Suspensionen von Milchproteinen, wie z.B. Buttermilch, Colostrum (erste Milch nach der NiederkunSt) oder Milch von weiblichen Säugetieren, gemeint. Es kann sich dabei um frische Milch, um angemachte Milch (beispielsweise aus Milchpulver oder aus konzentrierter Milch), um angesäuerte Milch oder um Milch mit modifizierter Zusammensetzung handeln.By the phrase "-aqueous solution or suspension containing a protein fraction in a mixture with other substances "are here colloidal solutions or suspensions of milk proteins, such as buttermilk, colostrum (first milk after the lower art) or milk from female mammals. It can fresh milk, mixed milk (for example from milk powder or from concentrated milk), acidified milk or milk with modified Act composition.

Sie kann ein oder mehrere vorhergehende Behandlungen erfahren haben, die in der Milchtechnik üblich sind, wie z.B. Standardisierung, Klärung, Homogenisierung, Zentrifugierung, Ansäuerung, Pasteurisierung, Sterilisierung (übliche Verfahren UHT oder HTST) und Konzentrierung.You may have had one or more previous treatments which are common in milk technology, such as standardization, clarification, homogenization, Centrifugation, acidification, pasteurization, sterilization (common procedures UHT or HTST) and concentration.

Die wäßrige Lösung oder Suspension kann weiterhin eine Lösung oder Suspension mit einem Protein/Lactose-Verhältnis über dem Nominalwert (etwa 0,7/1 für eine Milch und 0,17/1 für eine Buttermilch) sein, wie z.B. ein Milchretentat, das durch Ultrafiltration erhalten worden ist und das gegebenenfalls ein oder mehreren der oben beschriebenen Behandlungen unterzogen worden ist. Es ist zweckmäßig, wenn die genannte wäßrige Lösung oder Suspension abgesehen von Fetten einen Feststoffgehalt zwischen 5 und 30% aufweist. Zwar kann die Ultrafiltrationsbehandlung mit einer Vollmilch ausgeführt werden, aber es wird üblicherweise bevorzugt, eine Magermilch zu verwenden, um ein zu häufiges Verkleben der Membranen zu vermeiden. Der hier in Betracht zu ziehende Grenzwert liegt in der Größenordnung von 5% Fetten.The aqueous solution or suspension can also be a solution or Suspension with a protein / lactose ratio above the nominal value (approx. 0.7 / 1 for a milk and 0.17 / 1 for a buttermilk), such as a milk retentate, that has been obtained by ultrafiltration and that optionally one or more has been subjected to the treatments described above. It is useful when said aqueous solution or suspension, apart from fats, has a solids content between 5 and 30%. It is true that the ultrafiltration treatment can be carried out with a Whole milk can be run, but it is usually preferred to use a skimmed milk to prevent the membranes from sticking together too often. This here The limit value to be taken into account is in the order of magnitude of 5% fats.

Gemäß der Erfindung wird eine wäßrige Lösung oder Suspension von Proteinen aus-einoder mehrere identische oder unterschiedliche Membranen aufgebracht, so daß diese Proteine in ihrer Gesamtheit von den Nicht-Proteinstoffen abgetrennt werden.According to the invention, an aqueous solution or suspension of proteins from one or more identical or different membranes applied so that these proteins are separated from the non-protein substances in their entirety.

Der Arbeitsdruck und die Arbeitstemperatur sollen auf die me-, chanische Festigkeit der Membranen oder die Zusammenstellungen aus Membranen und Träger abgestellt sein. Im allgemeinen liegt der Druck zwischen 1 und 60 at und die Temperatur zwischen 0 und 70°C. m die chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften der Proteinfraktion nicht zu beeinträchtigen, werden Temperaturen zwischen 5 und 300C und Drücke zwischen 1 und 20 at bevorzugt.The working pressure and the working temperature should be based on the mechanical, mechanical Strength of the membranes or the assemblies of membranes and supports turned off be. In general, the Pressure between 1 and 60 at and the Temperature between 0 and 70 ° C. m the chemical composition and properties To not affect the protein fraction, temperatures between 5 and 300C and pressures between 1 and 20 atm are preferred.

Die Verdünnung des Retentats erfolgt im allgemeinen mit Wasser, und zwar mit einem Wasservolumen, das kleiner als, so groß wie oder größer als das Volumen des abgetrennten Permeats ist, welches Volumen sich im Verlauf der Ultrafiltration ändern kann.The retentate is generally diluted with water, and with a water volume that is less than, as large as, or greater than the volume of the separated permeate is what volume is in the course of the ultrafiltration can change.

Sie muß mindestens einmal ausgeführt werden. Dieser Vorgang ergibt eine Variation in dem Sinne, daß sie mit Genauheit eine Regelung der chemischen Zusammensetzung der Proteinfraktion gestattet. Darüberhinaus ist es möglich, das Retentat nicht mit reinem Wasser sondern mit angesäuertem Wasser oder mit einer wäßrigen Lösung oder mit einer Folge von verschiedenen wäßrigen Phasen zu verdünnen. Wenn beispielsweise eine Verdünnung mit einer Kochsalzlösung oder mit angesäuertem Wasser stattfindet, dann entsteht ein Ionenaustausch in der Protein-+ fraktion, deren Gehalt an Salzen und an H - Ionen unter anderem von der Konzentration der Verdünnungslösung abhängt. Das Salz kann im übrigen ein solches Salz sein, das bereits in der wäßrigen Ausgangslösung oder Ausgangssuspension vorlag. Es kann sich aber auch um ein Fremdsalz handeln. Schließlich ist es auch möglich, das Retentat mit Wasser, mit angesäuertem Wasser oder mit einer wäßrigen Lösung zu verdünnen, wozu kleine-Mengen der Ausgangs lösung oder Ausgangs suspension zugegeben worden sind.It must be carried out at least once. This process yields a variation in the sense that it regulates the chemical with accuracy Composition of the protein fraction permitted. In addition, it is possible to use the Retentate not with pure water but with acidified water or with a to dilute aqueous solution or with a sequence of different aqueous phases. For example, if a dilution with a saline solution or with acidified Water takes place, then an ion exchange occurs in the protein + fraction, their content of salts and H - ions, among other things, on the concentration of Diluting solution depends. Incidentally, the salt can be such a salt that already was present in the aqueous starting solution or starting suspension. But it can also act around a foreign salt. Finally, it is also possible to use the retentate Water, to be diluted with acidified water or with an aqueous solution, for which purpose Small amounts of the starting solution or suspension have been added.

Wenn außerdem im Verlaufe einer Ultrafiltration von Milch mit Buttermilch oder mit Wasser oder mit angesäuertem Wasser oder mit einer wäßrigen Lösung, der Buttermilch zugesetzt ist, verdünnt wird, dann reichert sich die erhaltene Proteinfraktion beträchtlich in Lactalbumin an, wodurch man Zugang zu einem Bereich von Milckprodukten gewinnt, die erhöhte Kasein/Lactalbumin-Verhältnisse aufweisen.If, moreover, during ultrafiltration of milk with buttermilk or with water or with acidified water or with an aqueous solution of the Buttermilk is added, is diluted, then the protein fraction obtained is enriched considerably in lactalbumin, giving access to a range of milk products that have increased casein / lactalbumin ratios.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert die Anwendung einer Ultrafiltrationsvorrichtung, die normalerweise eine große Anzahl Membranen besitzt, die hintereinander und parallel auf Trägern angeordnet sind, welche aus aneinander anstoßenden und in regelmäßigen Abständen angeordneten porösen Platten oder aus in Bündeln angeordneten Rohren bestehen, Die Ultrafiltrationseinrichtungen sind im Handel für die Ausrüstung der chemischen Industrie erhältlich. Es gibt verschiedene Anwendungsweisen für diese Einrichtungen.The implementation of the method according to the invention requires application an ultrafiltration device that normally has a large number of membranes has, which are arranged one behind the other and in parallel on carriers, which from adjoining and regularly spaced porous plates or consist of tubes arranged in bundles, the ultrafiltration devices are commercially available for equipment in the chemical industry. There are different Uses for these facilities.

Eine erste Anwendungsweise, die diskontinuierlich durchgeführt wird, besteht darin, eine Charge der wäßrigen Lösung oder Suspension einer Ultrafiltration zu unterziehen, das Retentat gesondert zu gewinnen und schließlich das Retentat wieder in die Ultrafiltrationseinrichtung einzuführen. Diese Vorgänge werden so lange wiederholt, bis das Retentat oder die Proteinfraktion die gewünschte Zusammensetzung aufweist, wobei mindestens eine Verdünnung durchgeführt wird. Eine andere Anwendungsweise, die halbkontinuierlich durchgeführt wird, besteht darin, daß man ebenfalls mit einer Charge arbeitet, wobei man aber kontinuierlich das gebildete Retentat über den Behälter zurückführt, der zu Beginn die wäßrige Ausgangslösung oder Atsgangssuspension enthält. Auf diese Weise mischt sich das genannte Retentat zunächst mit dem Ausgangsprodukt und dann mit einem stärker konzentrierten Retentat. Im Behälter wird für eine kontinuierliche Verdünnung oder eine absatzweise Verdünnung gesorgt.A first application, which is carried out discontinuously, consists in applying a batch of the aqueous solution or suspension to an ultrafiltration to be subjected to separately extracting the retentate and finally the retentate to be reintroduced into the ultrafiltration device. These processes become like this repeated long until the retentate or protein fraction has the desired composition having, at least one dilution being carried out. Another way of application, which is carried out semi-continuously, consists in that you also with a Batch works, but the retentate formed is continuously passed through the container returns, which contains the initial aqueous solution or Atsgangssuspension at the beginning. In this way, the said retentate initially mixes with the starting product and then with a more concentrated retentate. The container is used for continuous Dilution or a batchwise dilution is taken care of.

Es wird bevorzugt, für eine gegebene wäßrige Lösung oder Suspension von Proteinen'die Entwicklung der Zusammensetzung lediglich anhand der Zeit zu verfolgen, wobei natürlich alle anderen Parameter konstant gehalten werden müssen, was im Verlaufe der Produktion es ermöglicht, eine geeignete Proteinfraktion lediglich aufgrund der Dauer der Ultrafiltration herzustellen.It is preferred for a given aqueous solution or suspension of proteins' to follow the development of the composition only on the basis of time, whereby of course all other parameters must be kept constant, which in the course the production makes it possible to obtain a suitable protein fraction merely due to the duration of the ultrafiltration.

Eine andere Anwendungsweise, die, da sie kontinuierlich verläuft, industriell interessant ist, beruht auf der Anwendung einer Gruppe von identischen oder unterschiedlichen Vorrichtungen, die hintereinander geschaltet sind und die soviele Einheiten umfassen, wie sie zur Herstellung der gewünschten Proteinfraktion nötig sind. Die Verdünnung kann dabei mindestens einmal ausgeführt werden, beispielsweise zwischen zwei Einrichtungen.Another way of application which, since it is continuous, industrially interesting is based on the application of a group of identical or different devices which are connected in series and which comprise as many units as are necessary for the production of the desired protein fraction are necessary. The dilution can be carried out at least once, for example between two bodies.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine pasteurisierte oder sterilisierte Magermilch in einer Ultrafiltrationsvorrichtungunter einem Druck behandelt, der von 1 bis 20 at, vorzugsweise bis 10 at, reichen kann, und zwar bei einem Permeatdurchsatz in der Größenordnung von 8 bis 16 l/h/m2 Membran und bei einer Temperatur zwischen 5 und 30°C, vorteilhafterweise in der Gegend von 200C. Dabei wird gemäß dem oben angegebenen halbkontinuierlichen Verfahren gearbeitet, indem das Niveau des Behälters durch Zusatz von Wasser etwa konstant gehalten wird. Eine andere Durchführungsweise besteht darin, daß man die Verdünnung erst nach einer bestimmten Zeit während der Ultrafiltration beginnt.According to a special embodiment of the method according to the invention pasteurized or sterilized skimmed milk is placed in an ultrafiltration device treated at a pressure which can range from 1 to 20 at, preferably to 10 at, with a permeate throughput of the order of 8 to 16 l / h / m2 membrane and at a temperature between 5 and 30 ° C, advantageously in the region of 200C. The above-mentioned semi-continuous process is used, by keeping the level of the container approximately constant by adding water. Another way of carrying out this is that you only dilute after one certain time during the ultrafiltration begins.

Varianten dieser beiden speziellen Ausführungsformen bestehen darin, daß eine modifizierte Milch behandelt wird. So kann man beispielsweise eine Milch behandeln, die auf einen pH-Wert angesäuert ist, der gleich dem isoelektrischen Punkt von Kasein ist oder darüber liegt. Dieser isoelektrische Punkt von Kasein liegt im allgemeinen zwischen 4,6 und 6,0. Die Ansäuerung kann auf chemischem und/oder biologischem Weg erfolgen.Variants of these two special embodiments consist in that a modified milk is treated. For example, you can have a milk treat that is acidified to a pH equal to the isoelectric Point of casein or above. This isoelectric point of casein is generally between 4.6 and 6.0. The acidification can be based on chemical and / or be done biologically.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Herstellung von Proteinfraktionen mit veränderlichen Zusammensetzungen, deren charakteristische Gewichtsverhältnisse (beispielsweise Protein/ Lactose) sich über ein großes kontinuierliches Spektrum verteilen. Die Proteinfraktionen können direkt als Nahrungsmittel oder als Bestandteile von Nahrungsmittelzusammensetzungen oder aber als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Nahrungsmitteln verwendet werden.The method according to the invention allows the production of protein fractions with variable compositions, whose characteristic weight ratios (e.g. protein / lactose) spread over a large continuous spectrum to distribute. The protein fractions can be used directly as food or as ingredients of food compositions or as starting materials for production used by food.

Unter diesen Proteinfraktionen wurden zur Erläuterung einige besonders bemerkenswerte Fälle ausgewählt. So kann man, wenn man von Milch ausgeht, Proteinfraktionen herstellen, welche Protein/ Lactose-Verhältnisse zwischen 3/1 und 20/1 aufweisen. Solche Fraktionen koagulieren bei Labzusatz oder bei chemischer Ansäuerung ohne Trennung in Phasen und ergeben gelartige Nahrungsmittel, die man in der üblichen Weise färben und/oder aromatisieren kann. Wenn diese gleichen Fraktionen einer thermischen Konzentration bis zu einem geeigneten Feststoffgehalt, wie z.B. 40% unterworfen werden, dannergibt der Labzusatz oder die Ansäuerung eine Gerinnung in einer Masse ohne Austritt von Molke, wobei käseartige Produkte erhalten werden, die anschließend nach Wunsch behandelt werden können. Wenn die Verdünnung mit reinem Wasser erfolgt, dann fällt außerdem der Gehalt an Mineralsalzen, mit Ausnahme des teilweise an das Kasein gebundenen Kalzium, sehr rasch. Wenn man beispielsweise die Lactose in der erhaltenen Proteinfraktion einfach durch Natrium ersetzt, dann erhält man eine geschmacksfreie Milch, die für diätetische Zwecke empfohlen wird. Für die Herstellung der gleichen Art von Produkten, die Jedoch arm an Kalzium sind, reicht es, von einer angesäuerten Milch auszugehen, in welcher ein Teil des vom Kasein in Freiheit gesetzten Kalziums im Verlauf der Ultrafiltration durch Verdünnung entfernt wird, (humanisierte) Eine für den menschlichen Verzehr verbesserte/Milch kann durch eine Abwandlung der Zusammensetzung der Ausgangsmilch oder durch eine Kombination der oben beschriebenen Operationen erreicht werden.Among these protein fractions, some have been given special for illustration notable cases selected. So, starting with milk, you can get protein fractions produce which have protein / lactose ratios between 3/1 and 20/1. Such fractions coagulate with the addition of rennet or with chemical acidification without Separation into phases and yield gel-like foods that one in the usual Way can color and / or flavor. If these same fractions have a thermal Subjected to concentration up to a suitable solids content, such as 40% then the addition of rennet or acidification results in coagulation in a mass without leakage of whey, cheese-like products being obtained, which subsequently can be treated as desired. When diluting with pure water, then the content of mineral salts also falls, with the exception of that in part Casein bound calcium, very quickly. For example, if you have the lactose in the The protein fraction obtained is simply replaced by sodium, then a tasteless one is obtained Milk recommended for dietary purposes. For making the same Kind of products that are low in calcium, however, suffice from an acidified one To run out of milk, in which part of the calcium released by casein is removed in the course of ultrafiltration by dilution, (humanized) a improved for human consumption / milk can be obtained by modifying the composition the starting milk or through a combination of the above Operations can be achieved.

Bei der Ultrafiltration unter Verdünnung kann man aus Milch leicht Fraktionen erhaltene die Protein/Lactose-Verhältnisse in der Größenordnung von 200/1 aufweisen. Durch Trocknen bei tiefen Temperaturen (Lyophilisation) kann man in trockener Form alle Proteine der Ausgangs lösung oder Ausgangs suspension erhalten. Diese Proteine (Kasein, Lactalbumin usw.) sind besonders interessant, da sie im Verlaufe ihrer Isolierung keinerlei Denaturierung erfahren haben.In the case of ultrafiltration with dilution one can easily get out of milk Fractions gave the protein / lactose ratios on the order of 200/1 exhibit. Drying at low temperatures (lyophilization) can be used in drier Form all proteins of the starting solution or starting suspension are obtained. These Proteins (casein, lactalbumin, etc.) are particularly interesting because they are in the course of have not undergone any denaturation of their isolation.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet in der Anwendung auf Buttermilch die Gewinnung einer neutralen oder sauren Proteinfraktion mit den verschiedensten Lactalbumin/Lactose-Verhältnissen. Diese Fraktionen finden besonders vorteilhaft Anwendung bei der Herstellung von proteinhaltigen Getränken und Suppen, wie auch bei der Herstellung von Spezialprodukten, wie z.B. für den menschlichen Verzehr verbesserte Milch.The method according to the invention can be used on buttermilk the recovery of a neutral or acidic protein fraction with the most varied Lactalbumin / lactose ratios. These fractions find particularly beneficial Use in the production of protein drinks and soups, as well in the manufacture of special products, e.g. for human consumption improved milk.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt die folgenden Vorteile: Einfachheit und insbesondere Gewinnung einer Proteinfraktion, von welcher nahezu Jeder Bestandteil ihrer Zusammensetzung individuell und kontinuierlich verändert werden kann. Da man außerdem leicht auf die wäßrige Ausgangslösung oder Ausgangssuspension direkt (hier ist es besonders bevorzugt, Magermilch vor der Behandlung dach Ultrafiltration zu konzentrieren) oder indirekt (beispielsweise durch Ansäuern) einwirken kann und da man die Verdünnung nach den oben angegebenen verschiedenen Arbeitsweisen durchführen kann, ist es möglich, Proteinfraktionen mit den verschiedensten Verhältnissen von Protein/Lactose>' Kaein/Lactalbumin, Kalzium/Natrium, Kalzium/Kasein usw. herzustellen, wobei auch hier die änderung kontinuierlich sein kann. Wenn man mit einem Wasservolumen verdünnt, das mit dem Volumen des beseitigten Permeats vergleichbar ist, dann verringert sich der Gehalt an Feststoffen im Retentat, ein Faktor, der in der Industrie eine wichtige Rolle spielt. Erstens steigt die Geschwindigkeit des Durchgangs durch die Membranen, wenn die Viskosität des Produkts abnimmt. Es ist somit nicht nötig, die Temperatur und/ oder den Druck bei der Ultrafiltration zu erhöhen, wodurch sich keinerlei Risiko einer Änderung der Proteine und/oder der Membranen und einer Modifizierung der Zusammensetzung der beiden Fraktionen (Retentat, Permeat) ergibt. Zweitens wird die Wirksaml;eit der Membranen nur geringfügig beeinflußt, da das Polarisationsbett in seinem Niveau zurückgeht. Infolgedessen wird die Waschung der Einrichtung besonders erleichert, und zwar so sehr, daß es im allgemeinen nicht nötig ist, eine enzymatische Waschung mit erhöhten Kosten durchzuführen.The method of the invention has the following advantages: Simplicity and in particular, recovery of a protein fraction of which almost any component their composition can be changed individually and continuously. Since you also easily on the aqueous starting solution or starting suspension directly (here it is particularly preferred to add skimmed milk to ultrafiltration prior to treatment concentrate) or indirectly (e.g. by acidification) and since the dilution is carried out according to the various working methods given above can, it is possible to use protein fractions with the most varied of ratios Protein / lactose> 'to produce cheese / lactalbumin, calcium / sodium, calcium / casein, etc., here, too, the change can be continuous. If you have a volume of water diluted with the volume of permeate removed comparable is then the level of solids in the retentate is reduced, a factor which plays an important role in the industry. First, the speed increases the passage through the membranes as the viscosity of the product decreases. It is therefore not necessary, the temperature and / or the pressure during the ultrafiltration to increase, thereby avoiding any risk of a change in the proteins and / or the Membranes and a modification of the composition of the two fractions (retentate, Permeate). Second, the effectiveness of the membranes is only slightly affected, since the polarization bed decreases in level. As a result, the ablution becomes The facility is particularly facilitated, and so much so that it is generally not it is necessary to conduct enzymatic washing at an increased cost.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by the following examples.

In den Beispielen sind die Mengen und Prozentsätze in Gewicht ausgedrückt.In the examples the amounts and percentages are expressed by weight.

Beispiel 1 In eier Ultrafiltrationsvorrichtung DDS vom Typ c5-40-28-4-600, die 272 Membranen aus Zelluloseacetat enthält, welche 28 m2 Gesamtoberrläche aufweisen, werden 2500 1 Magermilch umgepumpt, die vorher pasteurisiert und durch Filtration geklärt worden ist.Example 1 In an ultrafiltration device DDS of the type c5-40-28-4-600, which contains 272 membranes made of cellulose acetate, which have a total surface area of 28 m2, 2500 1 skimmed milk are pumped around, which is previously pasteurized and filtered through has been clarified.

Der Eintrittsdruck beträgt 10 at und der Austrittsdruck 3 at.The inlet pressure is 10 at and the outlet pressure 3 at.

Es wird in einem geschlossenen Kreislauf gearbeitet, und zwar mit hilfe eines Behälters, dessen Niveau durch Zusatz von Wasser konstant gehalten wird. Nach einem 9-stündigen Arbeiten bei Raumtemperatur wird eine Proteinfraktion erhalten, deren Volumen mit dem Volumen der Ausgangsmilch identisch ist. Zu dieser Proteinfraktion werden 3% Vanillearoma, 0,02% gelbes Nahrungsfärbemittel und 5% Saccharose zugegeben. Nach einer Homagenisation werden 0,03% Lab mit einem Verhältnis von 1/10000 zugegeben, worauf dann eine 3-stündige Ruhepause bei einer Temperatur von 250 C eingelegt wird. Das erhaltene Produkt besitzt die Form eines Gels mit einem sehr angenehmen Geschmack, das als Dessert verzehrt werden kann. Ähnliche Gele, aber mit einer dichteren Konsistenz werden durch das gleiche Verfahren erhalten, wenn man von Proteinfraktionen ausgeht, die entsprechend den Beispielen 2, 3.und 4 hergestellt worden sind.It works in a closed cycle, with using a container, the level of which is kept constant by adding water. After working for 9 hours at room temperature, a protein fraction is obtained, whose volume is identical to the volume of the starting milk. To this protein fraction becomes 3% vanilla flavor, 0.02% yellow food color and 5% Sucrose added. After homogenization, 0.03% rennet is added with a ratio of 1/10000 was added, followed by a 3 hour rest at one temperature of 250 C is inserted. The product obtained is in the form of a gel with a very pleasant taste that can be consumed as a dessert. Similar Gels, but with a denser consistency, are obtained by the same procedure, if one starts from protein fractions, which according to Examples 2, 3. and 4 have been produced.

Beispiel 2 In einem Verdampfer werden 2400 1 pasteurisierte Milch konzentriert, bis ein Feststoffgehalt (FG) von 18% erhalten ist. Hierauf wird die konzentrierte Milch gemäß Beispiel 1 während einer Zeit von 9 Stunden durch Ultrafiltration konzentriert. Hierauf wird die erhaltene Proteinfraktion durch Zusatz von 36% Fettstoffen (der Prozentsatz ist auf der Basis des trockenen Extrakts berechnet) zugegeben, worauf dann das Gemisch einer Pasteurisierung und Homogenisierung unterworfen wird. Schließlich wird durch eine Vakuumverdampfung eine Konzentrierung bis zu einem Feststoffgehalt (FG) von 40 bis 50% durchgeführt. Durch Zusatz von Lab und von Milchfermenten wird direkt ein Käseprodukt erhalten, von dem kein Wasser abtropfen gelassen worden ist, das aber trotzdem direkt ausgeformt werden kann. Das geronnene Produkt ist in der Tat ein nichtgereifter Käse, der direkt verzehrt werden kann. Man kann es aber auch durch in der Käseindustrie bekannte Maßnahmen verarbeiten, Ahnliche Produkte, aber mit anderer Konsistenz werden in der gleichen Weise verhalten, wenn man von Proteinfraktionen ausgeht, die entsprechend den Beispielen 1, 3 und 4 hergestellt worden sind.Example 2 In an evaporator 2400 liters of pasteurized milk are made concentrated until a solids content (SC) of 18% is obtained. Then the concentrated milk according to example 1 over a period of 9 hours by ultrafiltration concentrated. The protein fraction obtained is then added by adding 36% fatty substances (the percentage is calculated on the basis of the dry extract) added, whereupon the mixture is subjected to pasteurization and homogenization. Finally, it is concentrated to solids by vacuum evaporation (FG) carried out by 40 to 50%. With the addition of rennet and lactic ferments directly receive a cheese product from which no water has been drained, but that can still be shaped directly. The curdled product is in the Indeed an unripened cheese that can be consumed straight away. But you can do it too process by means of measures known in the cheese industry, similar products, but with a different consistency will behave in the same way when speaking of protein fractions proceeds, which have been prepared according to Examples 1, 3 and 4.

Beispiel 3 Durch Ultrafiltration (UF) werden 1000 1 Magermilch gemäß Beispiel 1 während einer Stunde und 20 Minuten behandelt, ohne daß Wasser zugegeben wird. Auf diese Weise werden 500 1 eines Retentats oder Konzentrats erhalten, das einen Feststoffgehalt (FG) von 12,5% und ein Protein/Lactose- Verhältnis von 1,43/1 aufweist. Hierauf wird dem Behälter Wasser in einer Weise zugesetzt, daß das Niveau konstant gehalten wird, worauf dann während 6 1/2 Stunden die oben angegebenen Operationen durchgeführt werden.Example 3 Ultrafiltration (UF) converts 1000 l of skimmed milk according to example 1 treated for one hour and 20 minutes without that water is added. In this way, 500 liters of a retentate or concentrate are obtained obtained that has a solids content (SC) of 12.5% and a protein / lactose ratio of 1.43 / 1. Then water is added to the container in such a way that that the level is kept constant, whereupon the above for 6 1/2 hours specified operations are performed.

Beispiel 4 Es wird eine angemachte Milch dadurch hergestellt,-daß 480 1 Wasser zu 67 kg Magermilchpulver zugegeben werden, so daß eine Milch mit einem Feststoffgehalt (FG) von 13% erhalten wird.Example 4 A mixed milk is produced by the fact that 480 1 of water can be added to 67 kg of skimmed milk powder, so that a milk with a Solids content (FG) of 13% is obtained.

Die auf diese Weise erhaltenen 500 1 Flüssigkeit werden durch Ultrafiltration (UF) unter Verdünnung gemäß Beispiel 1 während einer Zeit von 6 Stunden behandelt.The 500 liters of liquid obtained in this way are passed through ultrafiltration (UF) treated with dilution according to Example 1 for a period of 6 hours.

Beispiel 5 In der in Beispiel 1 beschriebenen Ultrafiltrationsvorrichtung und auf die in Beispiel 1 beschriebene Art und Weise werden 1000 1 pasteurisierte Magermilch im Kreislauf geführt, wobei das Niveau im Behälter durch Zusatz von Wasser konstant gehalten wird. Nach 6 Stunden besitzt die Proteinfraktion einen Natriumgehalt von nurmehr 0,019% (bezogen auf Feststoffe), was einem Protein/Natrium-Verhältnis von 4600/1 entspricht. Dies ist mit einem Verhältnis von 78/1 bei der Ausgangsmilch zu vergleichen. Durch Zusatz von Lactose oder von Oligoelementen in geeigneten Mengen zu dieser Proteinfraktion kann eine diätetische Milch mit sehr geringem Natriumgehalt hergestellt werden.Example 5 In the ultrafiltration device described in Example 1 and 1000 l are pasteurized in the manner described in Example 1 Skimmed milk circulated, the level in the container being increased by adding water is kept constant. After 6 hours the protein fraction has a sodium content of only 0.019% (based on solids), which is a protein / sodium ratio of 4600/1. This is with a ratio of 78/1 for the starting milk to compare. By adding lactose or oligo elements in suitable quantities Diet milk with a very low sodium content can add to this protein fraction getting produced.

Beispiel 6 Gemäß Beispiel 1 werden 1000 1 Magermilch behandelt, wobei das Niveau im Behälter konstant gehalten wird. Nach einer 30-stündigen Einwirkung wird eine Proteinfraktion verhalten, deren Protein/ Lactose-Verhältnis in der Größenordnung von 200/1 liegt. Hierauf wird diese Fraktion durch Vakuumeindampfung konzentriert und schließlich durch Lyophilisation getrocknet. Dabei werden 35 kg eines Pulvers aus nicht-denaturierten Milchproteinen verhalten, das zum Anmachen von Milch ohne Lactose verwendet werden kann, die als Muttermilchersatz verwendet werden kann.Example 6 According to Example 1, 1000 l of skimmed milk are treated, with the Level in the container is kept constant. After a 30 hour Exposure will behave a protein fraction, its protein / lactose ratio is on the order of 200/1. This fraction is then vacuum evaporation concentrated and finally dried by lyophilization. Thereby 35 kg of a powder made from undenatured milk proteins of milk without lactose that can be used as a breast milk substitute can be.

Beispiel 7 1000 1 pasteurisierte Milch werden in mit einer Menge von 3 /oo Milchbakterien geimpft. Nachdem ein pH von 5,9 erreicht ist, wird die angesäuerte Milch unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen in eine Ultrafiltrationsvorrichtung eingeführt.Example 7 1000 l pasteurized milk are used in an amount of 3 / oo lactic bacteria inoculated. After a pH of 5.9 is reached, the acidified Milk under the conditions described in Example 1 in an ultrafiltration device introduced.

Während des Verfahrens wird mit angesäuertem Wasser, dessen pH zwischen 5 und 3 variiert, auf konstantes Niveau verdünnt.During the process, acidified water, the pH of which is between 5 and 3 varied, diluted to a constant level.

Nach einer Betriebszeit von 13 Stunden wird eine Proteinfraktion erhalten» die teilweise entkalzifiziert ist. Sie besitzt ein Protein/Kalzium-VerhEltnis von 73/1, was mit einem Verhältnis von 31/1 bei der Ausgangsmilch zu vergleichen ist. Diese an Kalzium verarmte Proteinfraktion findet in der Käseindustrie Anwendung.A protein fraction is obtained after an operating time of 13 hours » which is partially decalcified. It has a protein / calcium ratio of 73/1, which can be compared with a ratio of 31/1 for the starting milk. This calcium-depleted protein fraction is used in the cheese industry.

Beispiel 8 Nach der Vorschrift von Beispiel 1 werden 15 000 1 pasteurisierte Buttermilch behandelt, wobei das Niveau durch Zusatz von Wasser konstant gehalten wird. Nach 50 Stunden bei Raumtemperatur wird eine Proteinfraktion verhalten, deren Volumen identisch mit dem Volumen der Ausgangsbuttermilch ist. Hierauf wird die erhaltene Proteinfraktion pasteurisiert, dann konzentriert und schließlich in einem Trockenturm bei einer Temperatur von 75 0C getrocknet.Example 8 15,000 liters are pasteurized according to the procedure of Example 1 Treated buttermilk, the level being kept constant by adding water will. After 50 hours at room temperature, a protein fraction will behave, its Volume is identical to the volume of the starting milk. Then the received Protein fraction pasteurized, then concentrated and finally dried in a drying tower at a temperature of 75 ° C.

Diese Temperatur, welche die Eintrittstemperatur der Luft in den Turm ist, entspricht einer Einwirkungstemperatur beim Trocknen auf die einzelnen Teilchen von 500C. Schließlich wird ein trockenes Gemisch aus 46% dieser getrockneten Proteinfraktion und 54% Natriumkaseinat hergestellt. Auf diese Weise wird ein an löslichen Proteinen reiches Produkt mit einem pH von 6,53 verhalten, das als Bestandteil einer für den menschlichen Verzehr verbesserten Milch verwendet werden kann, um das Kasein/Lactalbumin-Verhältnis zu standardisieren.This temperature, which is the entry temperature of the air into the tower is, corresponds to an exposure temperature during drying on the individual particles from 500C. Finally, a dry mixture is made up of 46% of this dried protein fraction and 54% sodium caseinate. In this way one gets to soluble proteins rich product with a pH of 6.53 that is used as an ingredient in a for the human consumption enhanced milk can be used to increase the casein / lactalbumin ratio to standardize.

Beispiel 9 In einem Verdampfer werden 15 000 1 pasteurisierte Magermilch konzentriert, bis das Volumen 1/3 des Ausgangsvolumens beträgt.Example 9 15,000 liters of pasteurized skimmed milk are made in an evaporator concentrated until the volume is 1/3 of the original volume.

Hierauf wird die Magermilch nach der Vorschrift von Beispiel 1 26 Stunden lang behandelt.The skimmed milk is then prepared as described in Example 1 26 Treated for hours.

Beispiel 10 In einem Verdampfer werden 15 000 1 pasteurisierte Magermilch konzentriert, bis das Volumen auf die Hälfte abgesunken ist.Example 10 In an evaporator 15,000 liters of pasteurized skimmed milk are made concentrated until the volume has dropped by half.

Dann werden diese 7500 1 konzentrierte Magermilch durch Ultrafiltration (UF) in der oben angegebenen Einrichtung und unter den oben angegebenen Bedingungen 15 Stunden lang ohne Zugabe von Wasser behandelt. Auf diese Weise werden 1500 1 eines Retentats oder eines Konzentrats erhalten» das einen Feststoffgehalt (FG) von 18,8P und ein Protein/Lactose-Verhältnis von 0,72/1 aufweist. Hierauf wird Wasser in den Behälter in einer Weise eingeleitet, daß das Niveau konstant bleibt. Hierauf wird die Behandlung 18 Stunden fortgesetzt, wie es weiter oben angegeben ist.Then this 7500 l concentrated skimmed milk through ultrafiltration (UF) in the facility specified above and under the conditions specified above Treated for 15 hours without adding water. In this way it becomes 1500 1 of a retentate or a concentrate obtained »which has a solid content (FG) of 18.8P and a protein / lactose ratio of 0.72 / 1. Thereupon becomes water introduced into the container in such a way that the level remains constant. On that treatment is continued for 18 hours as indicated above.

Die Hauptparameter, wie auch die Eigenschaften der verschiedenen erhaltenen Proteinfraktionen der Beispiele 1 bis 10 sind in der folgenden Tabelle angegeben: TABELLE Beispiele Ausgangsprodukt Behand- erhaltene lungszeit lungszeit Proteinfrak- Art und FG(%) Protein/Lac- (st) tion Menge tose-Verhält- FG(%) Protein/ nis Lactose. Verhältnis 1 Magermilch 9 0,73/1 9 4,79 3,5/1 2500 1 2 konzentrier- te Mager- 18 0,64/1 9 9,20 8/1 milch 1200 l 3 Retentat von Magermilch 500 1 12,5 1,43/1 6,5 4,60 31/1 11 angemachte Milch 500 1 13 0,59/1 6 3,98 18/1 5 Magermilch 1000 1 9 0,73/1 6 n.b. n.b.+ n.b. 6 Magermilch 1000 1 9 0,73/1 30 n.b. 200/1 7 angesäuer- te ++ Milch 9 0,73/1 13 n.b. n.b. pH = 5,9 1000 1 8 pasteuri- sierte But- 6 0,17/1 50 4,50 16/1 termilch 15 000 1 9 konzen- trierte Butter- 18 0,18/1 26 7,27 10/1 milch 5000 1 10 Retentat von kon- 18,8 0,72/1 18 7,40 12/1 zentrier- ter But- termilch 1500 1 n.b. = nicht bestimmt + Protein/Natrium-Verhältnis der erhaltenen Proteinfraktion 4600/1 Protein/Kalzium-VerhäItnis der erhaltenen Proteinfraktion 73/1 PATENTANSPRUCHE:The main parameters as well as the properties of the various protein fractions obtained from Examples 1 to 10 are given in the following table: TABLE Examples of starting product treated recovery time recovery time protein fraction Type and FG (%) protein / lac- (st) tion Amount tose ratio- FG (%) protein / nis lactose. relationship 1 skimmed milk 9 0.73 / 1 9 4.79 3.5 / 1 2500 1 2 concentrating te lean 18 0.64 / 1 9 9.20 8/1 milk 1200 l 3 retentate of Skimmed milk 500 1 12.5 1.43 / 1 6.5 4.60 31/1 11 turned on Milk 500 1 13 0.59 / 1 6 3.98 18/1 5 skimmed milk 1000 1 9 0.73 / 1 6 nbnb + nb 6 skimmed milk 1000 1 9 0.73 / 1 30 nb 200/1 7 acidified te ++ Milk 9 0.73 / 1 13 nbnb pH = 5.9 1000 1 8 pasteuri- sated But- 6 0.17 / 1 50 4.50 16/1 term milk 15,000 1 9 concentrated trotted Butter- 18 0.18 / 1 26 7.27 10/1 milk 5000 1 10 retentate from con- 18.8 0.72 / 1 18 7.40 12/1 centering ter but- term milk 1500 1 nb = not determined + protein / sodium ratio of the protein fraction obtained 4600/1 protein / calcium ratio of the protein fraction obtained 73/1.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for isolating a protein fraction from an aqueous solution or suspension, which this fraction in mixture with contains other substances, characterized in that an ultrafiltration retentate is used the aqueous solution or suspension is diluted that the diluted retentate is then added subject to at least one ultrafiltration treatment and that finally one Retentate wins, which contains the protein fraction.

2. The method according to claim 1, characterized in that the aqueous Solution or suspension apart from the fats have a solids content of 5 to 30%.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as aqueous solution or milk suspension is used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the milk has a fat content not exceeding 5%.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in » that skimmed milk is used as milk.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that an acidified milk is used.

7. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in, that buttermilk is used as an aqueous solution or suspension.

8th'. Method according to one of the preceding claims, characterized in that that the ultrafiltration is carried out at a temperature between 5 and 30 ° C.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the ultrafiltration is carried out at a pressure between 1 and 20 at.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the retentate is diluted by water.

11. The method according to claim 10, characterized in that the retentate is diluted by acidified water.

12. The method according to claim 11, characterized in that the pH of the acidified water is between 5 and 3.

13. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that that the retentate is diluted by a saline solution.

14. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in, that the retentate is successively diluted by several aqueous solutions.

15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the retentate is diluted by adding a volume of an aqueous phase, which is approximately the volume of the permeate formed in the course of the ultrafiltration is equivalent to.

16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the retentate several ultrafiltrations is subjected to, wherein at least one part has been diluted beforehand.

17. The method according to claim 1, characterized in that the obtained Retentate is subjected to a treatment to coagulate the proteins.