183726. lajstromszámú szabadalom • Eljárás teljes tejfehérje koncentrátumok előállítására
1 183 726 2 koncentrátumok gyártástechnológiája tovább tökéletesíthető. A 179 611 sz. magyar szabadalom szerint a tejfehérjék teljes mértékű hasznosítása mellett állítható elő tejfehérje koncentrátum kizárólag sajtgyártási célra. Az eljárás a tejfehérjék elkülönítését és koncentrálását a membránszeparáció (ultraszűrés, hiperszűrés) és a termikus bepárlás alkalmazásával valósítja meg. Olyan fehérjekoncentrátum állítható elő, amely sajtgyártási célokra alkalmas. A sajtgyártási célra előállított tejfehérje koncentrátumban azonban, összetételénél fogva nem alakulnak ki azok a funkcionális tulajdonságok, amelyek más irányú felhasználását (állományjavítás, emulgeáló, vízkötő, zselésítő, habképző anyag) alkalmassá tennék. Ugyanezért nem használható általános célokra például a 2 211737 sz. NSZK közzétételi iratban ismertetett fehérjekoncentrátum előállítási eljárás, amelynek során a kívánt szárazanyagtartalmat ultraszűrés során folyamatos vízhozzávezetéssel biztosítják. Általános fehérjekoncentrátum előállítására szolgáló eljárást ismertet a 2263 701 sz. francia szabadalom is. Az eljárás során a folyékony tejterméket először ultraszűréssel besűrítik, majd vizet vagy az ultraszűrt terméknél kisebb koncentrációjú terméket adnak a koncentrátumhoz és végül újabb ultraszűrést végeznek. Az ultraszűrés önmagában azonban — még ha nagyobb mértékű is — nem képes biztosítani a végtermék fehérjetartalmát és kedvező funkcionális tulajdonságait. Az ultraszűrés mértékének határt szab a koncentrációs polarizáció, ezért meghatározott fehérjetartalomnál az ultraszűrés folyamata leáll. A kitűzött cél elérése érdekében feltétlenül szükséges más összetételmódosító műveletekkel együtt alkalmazni. Ilyen összetételmódosító művelet például a diafiltráció, amelynek során a koncentrátumhoz szakaszosan, vagy folytonosan vizet adagolnak, amíg a tejfehérje koncentrátum tartalma a kívánt értéket eléri (lsd. Tejipari kézikönyv 585—586. old). Az ultraszűrés és diafiltráció együttes alkalmazása a korábbi technológiákhoz képest elvileg előrelépést jelentett, gyakorlati megvalósítása azonban nem volt megoldható, minthogy az ultraszűrés és a diafiltráció mértéke külön-külön és együttesen is alapvetően befolyásolja a termék minőségét és kölcsönhatásaik elméletileg nem meghatározhatók. A gyakorlatban kiderült, hogy viszonylag kis mértékű ultraszűréssel nem biztosítható a végtermék kívánt fehérjetartalma, ami például a koncentrátum húsipari felhasználását teszi lehetetlenné. Ugyanakkor az is bebizonyosodott, hogy az ultraszűrést csak korlátozott mértékig lehet elvégezni, minthogy a koncentrátum viszkozitásának növekedésével az ultraszűrés technikai-műszaki feltételei nehezednek, sőt bizonyos határon túl a feladat a jelenlegi technikai eszközökkel nem megoldható. Hasonló módon problematikus a megfelelő mértékű diafiltráció meghatározása is. Kismértékű diafiltráció esetén az ásványi sóelvonás nem elegendő ahhoz, hogy biztosítsa a végtermék megfelelő funkcionális tulajdonságait, pl. a vízkötő képességet. Nagymértékű diafiltráció viszont a fehérjéket összekötő ásványi sókötések felbomlásához, a fehérje részecskék (micellák) aprózódásához vezet és ez ugyancsak a végtermék minőségi jellemzőinek romlását okozza. A jelen találmánnyal jóminőségű teljes tejfehérje koncentrátum előállítás gyakorlati megoldása volt a célunk, azaz olyan technológia kidolgozása, amelyben az ultraszűrés és az emellett alkalmazott egyéb összetételmódosító műveletek mértéke pontosan meghatározott és amellyel a tejfehérje koncentrátumok 70—90% fehérjetartalommal és különféle funkcionális tulajdonságokkal gyárthatók, alkalmasak adalékanyagként meghatározott funkcióra és komplettálóanvagként széles körű felhasználásra. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az összetételi arány módosítását 75—85% térfogatredukció szerinti ultraszűréssel, valamint 10—40%-os mértékű diafiltrációval és/vagy gélszűréssel végezzük, továbbá vízelvonást végzünk. A diafiltráció történhet vízzel yagy szerves savak oldataival. Utóbbi esetben az anyagot a pH-érték visszaállításával semlegesíteni kell. A vízelvonást lehet több lépésben végezni, ahol A vízelvonás első lépése lehet vákuumbepárlás vagy hiperszűrés, a második lépés célszerűen szárítás. A találmány szerinti eljárás segítségével az alapanyagként szolgáló fölözött és pasztőrözött tehéntej összetételét — a tejfehérjék elválasztásával és koncentrálásával, az egyéb tej komponensek (laktóz, ásványi sók) egy részének elvonásával, a fehérjékhez kötött ásványi sók egy részének mobilizálásával és elvételével, ill. más ionokkal történő részleges lecserélésével — ultraszűrés és más, összetételt módosító műveletek (diafiltráció, gélfiltráció, savas diafiltráció) kombinációinak alkalmazásával, valamint vízelvonással (termikus bepárlása és porlasztva szárítás) változtattuk meg. Diafiltráció tulajdonképpen annyit jelent, hogy ultraszűrés során az ultraszűrő berendezés különböző fokozataiba vizet adagolnak, amely így a tejfehérje koncentrátumhoz keveredik és hígítja azt. Az ultraszűrést folytatva a beadagolt vizet eltávolítjuk, de az most már tej komponenseket (laktózt és ásványi sókat) is tartalmaz, tehát a koncentrátumban a fehérjéhez viszonyítva csökken a kísérőanyagok aránya, vagyis magasabb fehérjetartalom biztosítható a végtermékben. A víz beadagolása következtében a koncentrátum valódi oldatot képező ásványi sóinak koncentrációja — ami állandó és dinamikus egyensúlyban áll a fehérjéhez kötött ásványi sók mennyiségével — csökken, ami a fennálló sóegyensúly megbomlásához vezet. Az új egyensúlyi állapot úgy jön létre, hogy a fehérjéhez kötött ásványi sók egy része mobilizálódik, majd az ultraszűrés ill. diafiltráció során a membránon keresztül a koncentrátumból kiválasztásra kerül. Ha gélfiltrációt alkalmazunk, a meghatározott pórusméretű gél töltet — ugyancsak méretkülönbség alapján, mint az ultraszűrés — elválasztja a tejfehérjéket az egyéb tej komponensek (főleg laktóz és ásványi sók) egy részétől, vagyis növeli a végtermék fehérjetartalmát. Mivel gélszűrés során nagymértékben hígul a tejfehérje koncentrátum, a sóegyensúly-változás az ultraszűrés és diafiltráció kombinációjának alkalmazásakor leírtakhoz teljesen hasonlóan játszódik le, ez jelentős mértékben hozzájárul a funkcionális tulajdonságok kialakulásához. Ha a diafiltrációt nem vízzel, hanem szerves savak (pl, tejsav, citromsav, ecetsav, almasav stb. vizes oldatával végezzük, ugyanazok a folyamatok játszód-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
