Kasein Herstellung - Einsatz von Separator und Dekanter in der Molkerei

Kasein ist mit einem Anteil von rund 80 Prozent die wichtigste Proteinfraktion in der Kuhmilch. Bestimmte Prozesslinien unterstützen die Kasein-Gewinnung durch Säure- oder Labfällung.

Isoliertes Kasein ist für die unterschiedlichsten Industriezweige ein wertvoller Rohstoff. Die Lebensmittelindustrie nutzt Kasein in Pulverform als hochwertiges Eiweiß. Eine große Bedeutung hat es auch als Bindemittel für Anstrichfarben, zur Sperrholzverleimung, als Fotolack in der Ätztechnik sowie zur Herstellung von Klebstoffen, Kitten, Appreturen und Lederdeckfarben.

Kasein liegt in der Milch in kolloidal gelöster Form vor. Je nach Temperatur kommen Kaseine in unterschiedlicher Größe vor. Bei kleineren Größen spricht man von Kaseinsubmizellen, bei größeren Teilchen von Kaseinmizellen. Kasein besteht aus langen Molekülketten mit verschiedenen Aminosäuren. Diese Molekülketten sind vereint zu Submizellen, die durch Phosphatsalze zusammengehalten werden.

Um das Kasein zu isolieren, müssen die Kaseinmizellen aus der Milch gefällt werden. Das wird möglich, wenn man die Oberflächenladung und damit die Abstoßungskräfte der Kaseinmoleküle verringert, so dass eine Koagulierung stattfinden kann. Die Alternativen dafür lauten Säure- oder Labfällung:

Bei der Säurefällung mit einer mineralischen Säure durchdringen die positiv geladenen Wasserstoffionen die Kaseinmizellen, wodurch die negative Ladung der Kaseinmizellen abnimmt. Gleichzeitig verringert sich die Hydrathülle ebenso wie die Zahl der zweifach geladenen Kalziumionen. Die die Abstoßungskräfte werden verringert, so dass die Anziehungskräfte überwiegen. Durch die Wärmeenergie der Teilchen stoßen diese zusammen und vereinigen sich zu größeren Aggregaten, die dann aus der Milch ausfallen.

Im Gegensatz zur Säurefällung werden bei der Labfällung Mizellbestandteile irreversibel abgespalten. Das Labenzym spaltet den kalzium-unempfindlichen, hydrophilen Teil ab. Damit gehen rund die Hälfte der Ladung der Kaseinoberfläche verloren. Auf diese Weise wird die schützende Hydrathülle geschwächt und der kalzium-empfindliche Teil des Kaseins an der Mizelloberfläche freigelegt. Es kommt nun zu einer Aggregation in der an die enzymatische Reaktion schließenden zweiten Phase der Koagulation. Die eigentliche Gelbildung vollzieht sich durch Verbrückung der Aggregate über Kalziumionen.

Entkeimung der Magermilch

Ob Lab- oder Säurefällung: Ausgangspunkt für die Herstellung von Kasein ist eine weitgehend entfettete Magermilch. Um ein einwandfreies Endprodukt herstellen zu können, muss die Magermilch nicht nur pasteurisiert, sondern auch möglichst frei von Keimen sein. Im Entkeimungsseparator werden die Bakterien und die Keime zentrifugal abgetrennt und durch Teilentleerungen der Trommel ausgetragen (Baktofugieren). Die entkeimte Magermilch wird anschließend im Plattenwärmetauscher auf Koagulationstemperatur angewärmt.

Trennung des Kaseins von der Molke

Die eigentliche Abtrennung des koagulierten Kaseins von der Molke übernehmen Dekanterzentrifugen. Die dabei anfallende Molke wird gekühlt, geklärt und gelangt dann zur weiteren Verarbeitung. Um den Reinheitsgrad des Rohkaseins zu steigern muss es von den anhaftenden Mineralien und dem Milchzucker weitgehend befreit werden. Hierzu wird es mehrfach im Gegenstrom gewaschen und danach auf einen Restwassergehalt von maximal 10 Prozent getrocknet.