Kaseiinia on kahta eri tyyppiä: happokaseiinia ja juoksutettua kaseiinia. Hapan kaseiini saadaan hapattamalla rasvatonta maitoa, kunnes kaseiinin isoelektrinen piste (pH ± 4,6) on saavutettu, ja juoksutuskaseiini syntyy entsymaattisen koagulaation avulla.

Kaseinaattia käytetään elintarviketeollisuudessa useammin kuin kaseiinia, koska se on liukoisempi kuin kaseiini. Kaseinaattia, yleensä natrium- tai kalsiumkaseinaattia, käytetään usein emulgointiaineena tai kosteuttajana lihatuotteissa. Kaseinaattia käytetään usein proteiinin lähteenä, vaahdon stabilointiaineena tai maidon tai kerman korvikkeiden ainesosana. Jos tuotteen suolapitoisuus halutaan pitää mahdollisimman alhaisena, kalsiumkaseinaatti on usein ensisijainen valinta.

Kaseinaatin valmistus

Seuraavassa osassa selitetään sekä natriumkaseinaatin että kalsiumkaseinaatin valmistus. Molemmat tuotteet syntyvät happaman kaseiinijuuston tai happaman kaseiinijauheen ja lipeän (natriumhydroksidin) välisen reaktion tuloksena. Siksi happaman kaseiinin valmistusprosessi kuvataan ensin.

Hapan kaseiini

Raaka-aine

Hapan kaseiinin valmistukseen käytetään rasvatonta vähärasvaista maitoa, koska rasvan läsnäolo heikentää kaseiinin säilyvyyttä. Kuorinta on tehtävä perusteellisesti.

Koska mikro-organismit voivat vaikuttaa kielteisesti kaseiinin väriin ja koostumukseen, raakamaidon on oltava hyvälaatuista. Maitoa ei saa kuumentaa voimakkaasti, koska se voisi aiheuttaa ei-toivottuja kemiallisia reaktioita maidon eri ainesosien kanssa ja kaseiinin väristä tulisi liian tumma. Näiden tapahtumien estämiseksi maito pastöroinnin lisäksi myös mikrosuodatetaan.

Pastörointi

Raaka rasvaton maito pastöroidaan 15-20 sekunnin ajan 72 °C:n lämpötilassa.

Hapettaminen

Johtuen maidon happamoitumisesta kaseiinin isoelektriseen pisteeseen, joka on pH:n pH:n 4 ja 4,8:n välissä, kaseiinimikellien negatiivinen varaus nousee läsnä olevien vetyionien vaikutuksesta. Tämän seurauksena kaseiinimikellojen koagulaatio tapahtuu.

Hapettaminen voi tapahtua kahdella tavalla: epäorgaanisella tai orgaanisella.

Epäorgaaninen hapettaminen
Pastöroinnin jälkeen rasvaton maito jäähdytetään noin 32 °C:een. Rasvattoman maidon pH lasketaan suolahapon tai rikkihapon avulla pH-arvoon, joka on välillä 4,3-4,6. Tämän jälkeen seos kuumennetaan lämmönvaihtimella 40-45 °C:n lämpötilaan ja pidetään tässä lämpötilassa 2 minuuttia. Tänä aikana muodostuu kaseiiniaggregaatteja.

Biologinen hapotus
Pastöroinnin jälkeen rasvaton maito jäähdytetään noin 25 °C:een. Rasvattomaan maitoon lisätään kaasua muodostamaton mesofiilinen käynnistin, joka varmistaa halutun pH:n laskun noin 15 tunnissa. Happamoituminen ei saa edetä liian nopeasti, sillä se voi johtaa epätasaiseen laatuun ja saannon heikkenemiseen. Kun haluttu pH on saavutettu, seosta sekoitetaan, lämmitetään lämmönvaihtimella ja pidetään hetken aikaa tasaisessa 50-55 °C:n lämpötilassa.

Pesu

Ennen pesuprosessin aloittamista muodostuva hera poistetaan dekantterin avulla, jolloin pesussa tarvitaan vähemmän vettä. Seuraavassa vaiheessa kaseiini pestään 35-60 °C:n lämpötilassa kolmessa vaiheessa vastavirtapesurissa vedellä, jolloin heraproteiinit, laktoosi ja suolat poistetaan. Jokaisen pesuvaiheen jälkeen osa pesuvedestä erotetaan kaseiinin dekantteriin. Viimeisen vaiheen jälkeen sentrifugointi tuottaa kaseiinia, jonka kuiva-ainepitoisuus on 40-45 prosenttia, jolloin kaseiini on valmis kuivattavaksi.

Kaseiini voidaan ottaa talteen sekä herasta että pesuvedestä sentrifugin avulla. Lipeään liuottamisen jälkeen kaseiini voidaan laittaa takaisin lähtömaitoon.

Kuivaus

Kuumalla ilmalla kaseiini kuivataan, kunnes sen kosteuspitoisuus on 12 prosenttia. Kaseiinin kuivaus voidaan tehdä usealla eri tavalla. Kun käytetään kaksivaiheista kuivausprosessia, ensimmäisen vaiheen kuivauslämpötila on noin 50-55 °C ja toisen vaiheen noin 65 °C.

Murskaus

Kaseiinin kuivauksen jälkeen kaseiini jauhetaan jauheeksi, jonka partikkelikoko on 0,32, 0,42 tai 0,64 mm.

Kaseinaatti

Ohennus

Kaseinaattia voidaan valmistaa happamasta kaseiinista, happamasta kaseiinijuoksesta tai jauheesta. Tavallisesti suositaan kuitenkin hapanta kaseiinijuoksetta. Riippumatta siitä, mitä raaka-ainetta käytetään, kuiva-ainepitoisuus on alennettava 18-24 prosenttiin vettä lisäämällä. Muuten liuoksen viskositeetti nousee liian korkeaksi, koska se koostuu käytännössä vain proteiinista.

Märkäjauhatus

Seos pumpataan kolloidimyllyyn, jossa emulsion hiukkaskoko pienenee ja näin saadaan paksua tahnaa. Hiukkaskoon pienentämisen ansiosta myöhemmin lisättävän lipeän liukenemisnopeus kasvaa.

Märkäjauhatus tehdään alle 45 °C:n lämpötilassa, koska korkeampi lämpötila aiheuttaa todennäköisemmin uudelleenagglomeroitumista. Tuloksena syntyvä liete kerätään sitten kaksiseinäiseen säiliöön, joka on varustettu tehokkaalla sekoittimella… Lipeän lisääminen Lipeäliuosta lisätään lietteeseen varovasti vesitettyä lipeäliuosta, kunnes haluttu pH-arvo 6,7 on saavutettu. Tässä pH-arvossa liuoksen viskositeetti on alhaisimmillaan.

Mitä lipeäliuosta käytetään, riippuu valmistettavasta tuotteesta.

• Natriumkaseinaatti
  Natriumkaseinaatin valmistukseen käytetään 2,5 M:n tai 10 %:n vesiliuosta natriumhydroksidia. Erityistarkoituksiin voidaan käyttää natriumbikarbonaatti- tai natriumfosfaattiliuosta. Kun haluttu pH on saavutettu, kokonaisuus on lämmitettävä mahdollisimman nopeasti 60-75 °C:seen. Muuten viskositeetti kasvaa liikaa. Lipeän liukeneminen kestää 30-60 minuuttia.

• Kalsiumkaseinaatti
  Kalsiumhydroksidiliuoksen liuottaminen on paljon aikaa vievämpää kaustisen soodan liuokseen verrattuna. Siksi kaseiini liuotetaan usein ensin ammoniakkiin. Sitten sakkaroosiin liuotettu kalsiumhydroksidi lisätään ja kalsiumkaseinaattiseos pestään ja kuivataan. Suurin osa ammoniakista haihtuu kuivauksen aikana.

Edelämmitys

Jotta kaseinaattiliuos soveltuu ruiskutettavaksi, se esilämmitetään 80-90 °C:een. Näin liuoksen viskositeetti pidetään mahdollisimman alhaisena, ja voidaan työskennellä liuoksella, jonka kuiva-ainepitoisuus on enintään 24 %.

Kuivaus

Koska kuivattavan elintarvikkeen kuiva-ainepitoisuus on alhainen, sumutetaan mieluiten suuttimella. Lisäksi on suositeltavaa kuivata kahdessa vaiheessa. Kun natriumkaseinaatti on kuivattu ruiskukuivaustornissa 200-230 °C:n ilmanlämpötilassa 10-12 %:n kosteuspitoisuuteen, ylimääräinen kosteuspitoisuus vähennetään leijukerroskuivaimella.

Elintarvikkeiden turvallisuus & Hygieeninen suunnittelu

Useimmissa meijeriprosesseissa prosessi tapahtuu suhteellisen korkeassa pH-arvossa ja kosteissa olosuhteissa, jotka luovat ihanteelliset olosuhteet erilaisten mikro-organismien – kuten tauteja aiheuttavien – kasvulle. Siksi on tärkeää, että koko järjestelmä on rakennettu hygieenisten suunnittelustandardien mukaisesti – jotta se on puhdistettavissa mikrobitasolla. Puhdistusprosessin jälkeen desinfioinnilla voidaan tappaa jäljellä olevat kasvulliset mikro-organismit.

Jos koneistoa ei voida tyhjentää kokonaan, laite menettää ”puhtaan” asemansa, vaikka se olisi puhdistettu, mutta asetettu sivuun tietyksi ajaksi. Kone on puhdistettava ja desinfioitava perusteellisesti ennen kuin tuotantoprosessi voidaan aloittaa uudelleen.