(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2013/12 EP B1 (13) (51) T3 Int.Cl. A23J 1/20 ( ) A23C 3/033 ( ) A23C 9/142 ( ) A23J 1/22 ( ) (54) Tytuł wynalazku: Metoda produkcji kazeiny i urządzenie do realizacji wymienionej metody (30) Pierwszeństwo: LT (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2008/29 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2013/08 (73) Uprawniony z patentu: Fedaravicius, Vytautas, Vilnius, LT (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 ADOMAS JUSKA, Vilnius, LT (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Danuta Dobkowska KANCELARIA PRAWNO-PATENTOWA RZECZNICY PATENTOWI DOBKOWSKA IWANIUK SPÓŁKA PARTNERSKA ul. Rycerska Białystok Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 1 EP B1 Opis [0001] Wynalazek można stosować w różnych gałęziach przemysłu, wśród których najbardziej znaczące to: przemysł spożywczy, papierniczy, chemiczny i farmaceutyczny. W przemyśle mleczarskim kazeina jest używana do produkcji serów. Aczkolwiek aktualnie głównym zakresem stosowania kazeiny są kazeiniany wytwarzane przez dodanie substancji alkalicznych do kazeiny. Zależnie od tych dodatkowych substancji można wytwarzać kazeiniany sodu, potasu lub wapnia. Kazeiniany są szeroko stosowane w mleczarstwie do produkcji analogów serów, mleka czekoladowego, margaryny i wielu innych produktów. [0002] Wynalazek określają dołączone zastrzeżenia. [0003] Kazeina może być wytwarzana dwoma różnymi metodami, mianowicie przez wytrącanie kwasowe i wytrącanie podpuszczkowe. Metoda kwasowa do produkcji kazeiny jest tradycyjną metodą opartą na osiąganiu punktu wytrącania kwasu dla kazeiny. Ponadto różne kwasy określają różne struktury wytrąconej kazeiny. Na przykład, kazeina wytrącona przez kwas mlekowy jest bardziej ziarnista i luźniejsza, zaś wytrącanie kwasem chlorowodorowym prowadzi do bardziej lepkiej i kleistej struktury kazeiny. Kazeina podpuszczkowa jest wytwarzana przez enzymatyczną koagulację mleka oraz przez następujące optymalne warunki koagulacji i tworzenie skrzepów. Uformowany skrzep jest redukowany, podgrzewany do temperatury C poprzez

3 2 mieszanie, wymycie wodą i osuszony. Warto wspomnieć, że metoda wytrącania podpuszczkowego kazeiny w przeciwieństwie do wytrącania kwasowego jest nieodwracalnym procesem. Kazeina wytrącona podpuszczką zawiera więcej wapnia i fosforanów, podczas gdy ilość tych soli w kazeinie z kwasu jest ograniczona. Jednakże oba typy kazeiny są godne uwagi za swoją odporność na wysokie temperatury i dużą wartość odżywczą. [0004] Technologiczne metody produkcji kazeiny są starannie opracowane w książce J. Dukstasa i D. Kaccerauskasa "Pieno perdirbimo technologija" (Technologia przetwarzania mleka), Wilno, [0005] Wyżej wspomniane metody produkcji kazeiny są również opisane w patentach Federacji Rosyjskiej o numerach , , , [0006] Procesy filtracji membranowej (mikrofiltracja, ultrafiltracja, nanofiltracja i odwrócona osmoza) - procesy separacji (izolacji) odbywające się pod ciśnieniem z wykorzystaniem porowatych materiałów polimerycznych lub nieorganicznych - są szeroko stosowane w mleczarstwie. W ostatnich 30 latach te procesy były szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu do oczyszczania lub stężania płynnych czynników. Pełne, chude, zsiadłe mleko i serwatka były przetwarzane przy pomocy membranowych technologii. W przeciwieństwie do konwencjonalnej filtracji stosowanej podczas wydzielania zawiesinowych cząstek o wielkości powyżej 10 mikronów procesy filtracji membranowej pozwalają na oddzielanie cząstek mniejszych niż 10 mikronów. Filtracja membranowa pozwala zagęszczać wydzielone cząstki o mniejszej objętości względem początkowej objętości cieczy. W ten

4 3 sposób można wytwarzać koncentraty białkowe nie zawierające żadnych tłuszczów lub bakterii. Informacje na temat technologii membranowej można znaleźć na stronie [0007] Kazeina wytwarzana znanymi metodami posiada następujące cechy: 1. Kazeina nie rozpuszcza się w wodzie, co komplikuje jej bezpośrednie wykorzystanie w różnych gałęziach przemysłu. Aby móc ją wykorzystywać, wymagane jest przetworzenie do postaci kazeinianów lub do innej postaci, która jest do przyjęcia. 2. Ponieważ metoda podpuszczkowego wydzielania kazeiny jest nieodwracalnym procesem, wytworzona nierozpuszczalna kazeina, jak kazeina kwasowa, nie daje się przetworzyć do rozpuszczalnej postaci koloidalnej. Ta właściwość istotnie ogranicza możliwości jej stosowania. 3. Przemysłowej kazeiny podpuszczkowej nie można ponownie przetworzyć. 4. Kazeina wytworzona metodą kwasową jest produktem kwasowym; ponadto serwatka uzyskana w czasie procesu produkcyjnego jest również kwasowa. Zanim taki produkt kwasowy zostanie wykorzystany np. w przemyśle spożywczym, musi zostać zneutralizowany do wartości, która jest zaakceptowana do stosowania. 0008] Celem wynalazku jest wytworzenie kazeiny rozpuszczalnej w wodzie bez stosowania kwasu, alkaliów lub jakichkolwiek innych substancji chemicznych.

5 4 [0009] Ten cel można osiągnąć przez zastosowanie systemów mikrofiltracji lub ultrafiltracji, które pomagają oddzielić proteiny mleka do serwatki od protein kazeinowych. Białko kazeinowe jest następnie poddawane obróbce w zagęszczaczu ultrafiltracji membranowej bez stosowania jakichkolwiek substancji wiążących do separacji protein. [0010] Metoda membranowa do wytwarzania kazeiny jest proponowana wtedy, gdy na początku produkcji w separatorze oddzielane jest pełne mleko krowie, zaś tłuszcze i chude mleko są separowane. Metoda charakteryzuje się tym, że po odseparowaniu chude mleko ze zbiornika pośredniczącego jest pasteryzowane w pasteryzatorze płytowym i przetrzymywane przez sekund w temperaturze C, następnie mleko jest schładzane do 4-10 C i kierowane do pośredniczącego zbiornika wyrównawczego. Z tego zbiornika mleko przechodzi do membranowego filtra mikrofiltracji i frakcjonowania, gdzie proteiny mleka są rozdzielane na kazeinę i proteiny serwatkowe. Odseparowane białko kazeinowe - retentant z mikrofiltracji jest podawany na membranowy układ ultrafiltracji - defiltracji, w którym uzyskiwany jest koncentrat kazeiny o zawartości ciał stałych % jako pozostałość po ultrafiltracji. Wytworzony stężony produkt przechodzi do suszarki, gdzie jest osuszany aż do uzyskania wilgotności 4-6 %, zaś wytworzony rozpuszczalny w wodzie proszek kazeinowy jest najpierw podawany do schładzającego cyklonu, a potem - na wydział pakowania. [0011] Linia do produkcji kazeiny zawiera membranowy filtr mikrofiltracji i frakcjonowania, membranowy filtr ultrafiltracji - defiltracji do stężania protein kazeinowych, membranowy filtr ultrafiltracji do stężania protein serwatkowych.

6 5 0012] Membranowy filtr do mikrofiltracji-stężania protein składa się z membran separujących cząstki 0,05-10 mikronów o powierzchni m 2, wydajności filtracji I/cm 2 /h, temperaturze roboczej 5-28 C. [0013] Membranowy filtr do ultrafiltracji-defiltracji protein składa się z membran separujących cząstki 0,001-0,2 mikrona o powierzchni m 2, wydajności filtracji I/cm 2 /h, temperaturze roboczej 5-28 C. [0014] Proponowany wynalazek jest opisany przez następujące schematy: Rys. 1 - Ogólny schemat produkcji rozpuszczalnej w wodzie kazeiny z krowiego mleka. [0015] Pełne mleko dostarczone do zakładu produkcyjnego przepływa ze zbiornika mleka 1 poprzez rurociąg odbiorczy do zbiornika pośredniczącego 2, z którego mleko jest podawane do podgrzewacza 3, w którym zostaje podgrzane do temperatury 5-58 C. Następnie podgrzane mleko przechodzi do separatora tłuszczu 4 w celu odseparowania chudego mleka i tłuszczów. Chude mleko wytworzone podczas separowania jest przesyłane do zbiornika pośredniczącego 5, po czym - do pasteryzatora płytowego, gdzie jest przetrzymywane przez sekund w temperaturze C. Następnie chude mleko jest schładzane do temperatury 5-28 C w pasteryzatorze płytowym i poprzez zbiornik pośredniczący 8 kierowane do membranowego filtra mikrofiltracji i frakcjonowania protein 9. Pozostałości z mikrofiltracji (proteiny kazeinowe) są podawane przez zbiornik pośredniczący 15 do membranowego filtra ultrafiltracji-defiltracji 16, skąd wytworzone pozostałości z ultrafiltracji - koncentrat protein kazeinowych o zawartości ciał stałych % - jest podawany do suszarki 17, w której jest

7 6 suszony aż do uzyskania wilgotności 4-6 %. Proszek wyprodukowany w taki sposób posiada naturalną strukturę protein i jest rozpuszczalny w wodzie. Charakterystyka kazeiny rozpuszczalnej w wodzie Proteiny kazeinowe % Tłuszcze 0,8 2 % Laktoza + substancje mineralne 18 7 % Wilgotność 4 6 % [0016] Jeśli kazeina jest wytwarzana w sposób podany powyżej, uzyskuje się dodatkowe produkty, mianowicie: koncentrat protein serwatkowych, śmietanka (rys. 1). Permeat z mikrofiltracji (proteiny serwatkowe) poprzez zbiornik pośredniczący 10 jest podawany do chłodziarki płytowej 11, gdzie jest schładzany do temperatury 5-28 C. Schłodzony permeat przepływa do membranowego filtra ultrafiltracji 12, skąd retentant z ultrafiltracji zawierający 83 % protein serwatkowych i 16-36% ciał stałych jest odprowadzany. Retentant z ultrafiltracji jest suszony w suszarce 13 do uzyskania wilgotności 4-6 %, co pozwala uzyskać koncentrat protein serwatki o następującej zawartości: Proteiny serwatki 85 % Tłuszcze 2 % Laktoza + substancje mineralne 7 9 % Wilgotność 4 6 % [0017] Śmietanka o zawartości tłuszczu 60 % z separatora 4 jest podawana do normalizera 18, dokąd wymagana ilość permeatu z mikrofiltracji jest podawana przez zbiornik pośredniczący 10. W normalizerze 18 śmietanka jest normalizowana do zawartości tłuszczu 40 %, po czym podawana do pasteryzatora śmietanki 19, gdzie poddawana jest procesowi pasteryzacji w temperaturze 95-

8 7 105 C. Wytworzona śmietanka jest kierowana do dalszego wykorzystania [0018] Zaletą rozpuszczalnej kazeiny wytworzonej metodą membranową jest to, że nie jest tu wymagane żadne przetwarzanie na kazeiniany, kiedy to musi być przeprowadzone w przypadku wytwarzania kazeiny tradycyjną metodą. Ponieważ kazeina jest główną proteiną wykorzystywaną do produkcji sera, kazeina wytwarzana metodą membranową może być bezpośrednio zastosowana w takiej produkcji. To pozwala obniżyć koszty produkcji trzykrotnie. [0019] Tak więc dużą zaletą kazeiny rozpuszczalnej w wodzie jest fakt, że ani kwasy lub alkalia ani inne wiążące substancje nie są stosowane w procesie produkcji, co daje możliwość uzyskania produktu czystego pod względem środowiskowym.

9 8 Zastrzeżenia 1. Metoda wytwarzania kazeiny, w której surowe mleko krowie jest separowane w aseparatorze, w którym tłuszcze i chude mleko są separowane znamienna tym, że mając na celu produkcję, rozpuszczalnej w wodzie kazeiny bez stosowania kwasów, alkaliów lub jakichkolwiek innych substancji, pełne krowie mleko jest podawane do zbiornika pośredniczącego 2, skąd mleko przepływa do podgrzewacza 3, w którym jest podgrzewane do temperatury 5-58 C, podgrzane mleko podawane jest do separatora tłuszczów w mleku 4 w celu odseparowania chudego mleka i tłuszczów, chude mleko wytwarzane podczas separacji przepływa do zbiornika pośredniczącego 5, a następnie do pasteryzatora płytowego 6, gdzie jest przetrzymywane przez sekund w temperaturze C, po czym w chłodziarce płytowej 7, w której chude mleko jest schładzane do temperatury 5-28 C i poprzez zbiornik wyrównawczy 8 jest kierowany do membranowego filtra mikrofiltracji i frakcjonowania protein 9, w którym części protein kazeinowych i serwatkowych są od siebie odseparowywane, po czym retentat z mikrofiltracji - proteiny kazeinowe - jest podawany poprzez zbiornik pośredniczący 15 do membranowego filtra ultrafiltracji-defiltracji 16, skąd powstały retentat z ultrafiltracji - koncentrat protein kazeinowych o zawartości ciał stałych % - jest podawany do suszarki 17, gdzie jest suszony do uzyskania

10 9 zawartości wilgoci 4-6 %, a uzyskany w ten sposób rozpuszczalny w wodzie proszek jest kierowany do suszarki cyklonowej, po czym na wydział pakowania. 2. Metoda dodatkowego wytwarzania koncentratu protein serwatkowych według zastrz. 1 znamienna tym, że pozostałość z mikrofiltracji - proteiny serwatkowe - poprzez zbiornik pośredniczący 10 jest podawany do chłodziarki płytowej 11, w której zostaje schłodzony do temperatury 5-28 C, schłodzony permeat przepływa do membranowego filtra ultrafiltracji 12, skąd retentat zawierający 83 % protein serwatkowych i % ciał stałych zostaje spuszczony, retentat ultrafiltracji zostaje osuszony w suszarce 13 do uzyskania wilgotności 4-6 %, co pozwala otrzymać koncentrat protein serwatkowych. 3. Urządzenie do produkcji kazeiny składające się z separatora i membranowych filtrów do ultrafiltracji i defiltracji znamienna tym, że zawiera zbiorniki pośredniczące 2, 5, 8, 15, podgrzewacz 3 do podgrzewania mleka do temperatury 5-58 C, pasteryzator płytowy 6, chłodziarkę płytową 7, membranowy filtr mikrofiltracji do frakcjonowania protein 9, suszarkę 17, przy czym podgrzewacz 3 z jednej strony jest podłączony do zbiornika pośredniczącego 2, zaś z drugiej - do separatora tłuszczów z mleka 4, który poprzez zbiornik pośredniczący 5 jest podłączony do pasteryzatora płytowego 6, który z kolei jest podłączony do chłodziarki płytowej 7, która z drugiej strony jest podłączona do pośredniczącego zbiornika wyrównawczego 8, który jest podłączony do membranowego filtra mikrofiltracji frakcjonowania protein 9, który poprzez zbiornik pośredniczący 15 jest podłączony do membranowego

11 10 filtra ultrafiltracji i defiltracji 16, który z kolei jest podłączony do suszarki Urządzenie do dodatkowego wytwarzania koncentratu protein serwatkowych według zastrz.3 znamienne tym, że posiada dodatkowy zbiornik pośredniczący 10 podłączony do filtra mikrofiltracji 9 i podłączony do tego zbiornika 10 z jednej strony, chłodziarkę płytową 11, która z kolei jest podłączona do membranowego filtra ultrafiltracji 12, który jest podłączony do suszarki Urządzenie według zastrz. 3 lub 4 znamienne tym, że membranowy filtr do mikrofiltracji i frakcjonowania protein posiada membrany o zdolności frakcjonowania 0,05-5 mikronów, powierzchni m 2, wydajności filtracji I/cm 2 /h, temperaturze roboczej 5-28 C. 6. Urządzenie według zastrz. 3 lub 4 znamienne tym, że membranowy filtr do ultrafiltracji-defiltracji serwatki i protein kazeinowych posiada membrany o zdolności frakcjonowania 0,001-0,5 mikronów, powierzchni m 2, wydajności filtracji I/cm 2 /h, temperaturze roboczej 5-28 C.

12