Der findes to typer kasein: sur kasein og løbe-kasein. Surt kasein fremstilles ved syring af skummetmælk, indtil kaseinens isoelektriske punkt (pH ± 4,6) er nået, og løbe-kasein fremstilles ved enzymatisk koagulering.

Kaseinat anvendes oftere i fødevareindustrien end kasein, fordi det er mere opløseligt end kasein. Kaseinat, som regel natrium- eller calciumkaseinat, anvendes ofte som emulgator eller fugtighedsbevarende middel i kødprodukter. Kaseinat anvendes ofte som proteinkilde, skumstabilisator eller som ingrediens i mælke- eller flødeerstatninger. For at holde saltindholdet i et produkt så lavt som muligt er calciumkaseinat ofte det foretrukne valg.

Produktion af kaseinat

Både produktionen af natriumkaseinat og kalciumkaseinat vil blive forklaret i den følgende del. Begge produkter opstår som følge af reaktionen mellem sur kasein ostemasse eller sur kaseinpulver med lud (natriumhydroxid). Derfor vil fremstillingsprocessen for sur kasein blive beskrevet først.

Syre kasein

Råmateriale

Til fremstilling af sur kasein anvendes skummetmælk med lavt fedtindhold, fordi tilstedeværelsen af fedt nedsætter kaseinens holdbarhed. Skumningen skal foretages grundigt.

Da mikroorganismer kan påvirke kaseinens farve og konsistens på en negativ måde, skal den rå skummetmælk være af god kvalitet. Mælken må ikke opvarmes intensivt, da dette kan udløse uønskede kemiske reaktioner med forskellige komponenter i mælken, og kaseinets farve vil blive for mørk. For at forhindre, at disse ting sker, bliver mælken ud over at blive pasteuriseret også mikrofiltreret.

Pasteurisering

Den rå skummetmælk pasteuriseres i 15-20 sekunder ved en temperatur på 72 °C.

Syring

På grund af syring af mælken til kaseinens isoelektriske punkt, som ligger mellem pH 4 og 4,8, løftes kaseinmicellernes negative ladning af de tilstedeværende hydrogenioner. Som følge heraf vil koagulering af kaseinmicellerne finde sted.

Syring kan ske på to måder: uorganisk eller organisk. biologisk/organisk syring foretrækkes ved anvendelse af kasein eller kaseinat i fødevarer.

Uorganisk syring
Efter pasteurisering afkøles skummetmælken til ca. 32°C. Ved hjælp af saltsyre eller svovlsyre sænkes pH-værdien i skummetmælken til en pH-værdi mellem 4,3 og 4,6. Derefter opvarmes blandingen med en varmeveksler til en temperatur på 40-45 °C og holdes ved denne temperatur i 2 minutter. I løbet af denne periode dannes der kaseinaggregater.

Biologisk syring
Efter pasteurisering afkøles skummetmælken til ca. 25 °C. Til skummetmælken tilsættes en ikke-gasdannende mesofil starter, som sikrer et ønsket pH-sænkning i løbet af ca. 15 timer. Syringen bør ikke foregå for hurtigt, da dette kan føre til en ujævn kvalitet og et reduceret udbytte. Når den ønskede pH-værdi er nået, omrøres blandingen, opvarmes med en varmeveksler og holdes ved en stabil temperatur på 50-55 °C i et kort øjeblik.

Vaskning

Hvor vaskeprocessen påbegyndes, fjernes den valle, der dannes, ved hjælp af en dekanter, så der kræves mindre vand under vaskningen. Den næste fase er vask af kaseinen ved en temperatur på 35 til 60 °C i 3 trin i en modstrømsvaskemaskine med vand, hvorved valleproteiner, laktose og salte fjernes. Efter hvert vasketrin udskilles en del af vaskevandet i kaseinets dekanter. Efter det sidste trin fremstilles der ved centrifugering kasein med et tørstofindhold på mellem 40 og 45 procent, hvilket gør kaseinen klar til tørring.

Kasein kan genvindes både fra valle og fra vaskevandet ved hjælp af en centrifuge. Efter opløsning i lud kan kaseinen sættes tilbage i udgangsmælken.

Tørring

Med varmluft tørres kaseinen, indtil den har et vandindhold på 12 procent tilbage. Tørring af kasein kan ske på flere måder. Når der anvendes en totrins-tørringsproces, er tørringstemperaturen i første trin ca. 50-55 °C og i andet trin ca. 65 °C.

Maling

Når kaseinen er tørret, males kaseinen til et pulver med en partikelstørrelse på 0,32, 0,42 eller 0,64 mm.

Kaseinat

Tynding

Kaseinat kan fremstilles af sur kasein, sur kasein ostemasse eller pulver. Syret kasein ostemasse er dog normalt at foretrække. Uanset hvilken råvare der skal anvendes, bør tørstofindholdet reduceres til 18-24 % ved tilsætning af vand. Ellers vil opløsningens viskositet blive for høj, fordi den praktisk talt kun består af protein.

Våd formaling

Blandingen pumpes til en kolloidmølle, hvor emulsionens partikelstørrelse reduceres, og dette resulterer i en tyk pasta. På grund af denne reduktion af partikelstørrelsen bliver opløsningshastigheden for den lud, der tilsættes senere, højere.

Vådformaling foregår ved en temperatur på under 45 °C, da en højere temperatur er mere tilbøjelig til at forårsage re-agglomerering. Den resulterende opslæmning opsamles derefter i en dobbeltvægget tank udstyret med en kraftig mixer… Tilsætning af lud En udvandet ludopløsning tilsættes forsigtigt til opslæmningen, indtil den ønskede pH-værdi på 6,7 er nået. Ved denne pH-værdi er opløsningens viskositet lavest.

Hvilken kaustisk opløsning der anvendes, afhænger af det produkt, der skal fremstilles.

• Natriumcaseinat
  Til fremstilling af natriumcaseinat anvendes en 2,5 M eller 10 % vandig natriumhydroxidopløsning. Til særlige formål kan der anvendes en natriumbicarbonat- eller natriumphosphatopløsning. Når den ønskede pH-værdi er nået, opvarmes det hele så hurtigt som muligt til 60-75 °C. Viskositeten ville ellers stige for meget. Opløsningen af luddet tager 30 til 60 minutter at gennemføre.

• Kalciumkaseinat
  Opløsningen af en calciumhydroxidopløsning er meget mere tidskrævende sammenlignet med kaustisk sodaopløsning. Det er derfor, at kasein ofte først opløses i ammoniak. Derefter tilsættes i saccharose opløst calciumhydroxid, og calciumkaseinatblandingen vasketørres. Det meste af ammoniakken fordamper under tørringsprocessen.

Forvarmning

For at gøre kaseinatopløsningen egnet til at blive sprøjtet, forvarmes den til 80-90 °C. På denne måde holdes opløsningens viskositet så lav som muligt, og der kan arbejdes med en opløsning med et tørstofindhold på op til 24%.

Tørring

Da tørstofindholdet i den fødevare, der skal tørres, er lavt, foretrækkes det at forstøve ved hjælp af en dyse. Desuden anbefales det at tørre i to trin. Efter at natriumkaseinatet er blevet tørret i et spraytørringstårn ved en lufttemperatur på 200 til 230 °C til et vandindhold på 10 til 12 %, reduceres det ekstra vandindhold ved hjælp af en fluidiseret sengetørrer.

Fødevaresikkerhed & Hygiejnisk design

De fleste mejeriprocesser foregår ved en relativt høj pH og under våde forhold, hvilket skaber et ideelt miljø for en række mikroorganismer til at vokse – f.eks. sygdomsfremkaldende mikroorganismer. Det er derfor vigtigt, at hele systemet er bygget i overensstemmelse med hygiejniske designstandarder – så det kan rengøres på mikrobielt niveau. Efter rengøringsprocessen kan desinfektion dræbe eventuelle tilbageværende vegetative mikroorganismer.

Hvis maskinerne ikke kan tømmes helt, vil udstyret miste sin “rene” status, selv efter at det er blevet rengjort, men har været stillet til side i et vist tidsrum. Maskinen skal rengøres og desinficeres grundigt, før produktionsprocessen kan starte igen.