Er zijn twee soorten caseïne: zure caseïne en stremselcaseïne. Zure caseïne wordt verkregen door het aanzuren van afgeroomde melk tot het iso-elektrisch punt (pH± 4,6) van caseïne is bereikt en lebcaseïne ontstaat door enzymatische coagulatie.

Caseïnaat wordt in de levensmiddelenindustrie vaker gebruikt dan caseïne, omdat het beter oplosbaar is dan caseïne. Caseïnaat, meestal natrium- of calciumcaseïnaat, wordt vaak gebruikt als emulgator of bevochtigingsmiddel in vleesproducten. Caseïnaat wordt vaak gebruikt als eiwitbron, schuimstabilisator of als ingrediënt in melk- of roomvervangers. Om het zoutgehalte in een product zo laag mogelijk te houden, wordt vaak de voorkeur gegeven aan calciumcaseïnaat.

Caseïnaatproduktie

Zowel de produktie van natriumcaseïnaat als die van calciumcaseïnaat worden in het volgende gedeelte toegelicht. Beide producten ontstaan als gevolg van de reactie tussen zure caseïnewrongel of zuur caseïnepoeder met loog (natriumhydroxide). Daarom zal eerst het produktieproces van zure caseïne worden beschreven.

Zure caseïne

Ruw materiaal

Voor de produktie van zure caseïne wordt magere melk gebruikt, omdat de aanwezigheid van vet de houdbaarheid van de caseïne vermindert. De ontroming moet grondig gebeuren.

Omdat micro-organismen de kleur en de consistentie van de caseïne ongunstig kunnen beïnvloeden, moet de rauwe ondermelk van goede kwaliteit zijn. De melk mag niet intensief worden verhit, omdat dan ongewenste chemische reacties met verschillende bestanddelen van de melk kunnen ontstaan en de kleur van de caseïne te donker zou worden. Om dit te voorkomen wordt de melk, naast gepasteuriseerd, ook gemicrofiltreerd.

Pasteuriseren

De rauwe magere melk wordt 15 tot 20 seconden gepasteuriseerd bij een temperatuur van 72°C.

Acidificatie

Door het aanzuren van de melk tot het isoëlektrisch punt van caseïne, dat ligt tussen pH 4 en 4,8, wordt de negatieve lading van de caseïnemicellen opgeheven door de aanwezige waterstofionen. Als gevolg hiervan vindt coagulatie van de caseïnemicellen plaats.

De aanzuring kan op twee manieren plaatsvinden: anorganisch of organisch. de voorkeur gaat uit naar biologische/ organische aanzuring voor het gebruik van caseïne of caseïnaat in voedingsmiddelen.

Anorganische aanzuring
Na pasteurisatie wordt de afgeroomde melk afgekoeld tot ongeveer 32°C. Met behulp van zoutzuur of zwavelzuur wordt de pH van de ondermelk verlaagd tot een pH tussen 4,3 en 4,6. Vervolgens wordt het mengsel met een warmtewisselaar opgewarmd tot een temperatuur van 40 à 45°C en gedurende 2 minuten op deze temperatuur gehouden. Tijdens deze periode worden caseïne-aggregaten gevormd.

Biologische aanzuring
Na het pasteuriseren wordt de ondermelk afgekoeld tot ongeveer 25°C. Aan de magere melk wordt een niet-gasvormende mesofiele starter toegevoegd, die zorgt voor een gewenste pH-daling in ongeveer 15 uur. De aanzuring mag niet te snel gaan, aangezien dit kan leiden tot een ongelijke kwaliteit en een verminderde opbrengst. Wanneer de gewenste pH bereikt is, wordt het mengsel geroerd, met een warmtewisselaar opgewarmd en even op een constante temperatuur van 50 tot 55°C gehouden.

Wassen

Voordat met het wassen wordt begonnen, wordt de gevormde wei met behulp van een decanter verwijderd, zodat tijdens het wassen minder water nodig is. De volgende fase is het wassen van de caseïne bij een temperatuur van 35 tot 60°C in 3 stappen in een tegenstroomwasser met water, waarbij de weiproteïnen, lactose en zouten worden verwijderd. Na elke wasstap wordt een deel van het waswater afgescheiden in de decanter van de caseïne. Na de laatste stap levert centrifugering caseïne op met een drogestofgehalte tussen 40 en 45 procent, waardoor de caseïne klaar is om te worden gedroogd.

Caseïne kan zowel uit de wei als uit het waswater worden teruggewonnen door gebruik te maken van een centrifuge. Na oplossing in loog kan de caseïne weer in de startmelk worden gedaan.

Drogen

Met hete lucht wordt de caseïne gedroogd tot een vochtgehalte van 12 procent overblijft. Het drogen van de caseïne kan op verschillende manieren gebeuren. Wanneer een droogproces in twee fasen wordt toegepast, bedraagt de droogtemperatuur in de eerste fase ongeveer 50 tot 55°C en in de tweede fase ongeveer 65°C.

Malen

Nadat de caseïne gedroogd is, wordt de caseïne vermalen tot poeder met een deeltjesgrootte van 0,32, 0,42 of 0,64 mm.

Caseïnaat

Verdunning

Caseïnaat kan worden vervaardigd uit zure caseïne, zure caseïnewrongel of poeder. Meestal wordt echter de voorkeur gegeven aan zure caseïnewrongel. Ongeacht welke grondstof zal worden gebruikt, moet het drogestofgehalte door toevoeging van het water tot 18 à 24 procent worden verlaagd. Anders zou de viscositeit van de oplossing te hoog worden, omdat deze praktisch alleen uit eiwit bestaat.

Nat malen

Het mengsel wordt naar een colloïdmolen gepompt, waarin de deeltjesgrootte van de emulsie wordt verkleind, zodat een dikke pasta ontstaat. Door deze verkleining van de deeltjesgrootte wordt de oplossnelheid van het later toegevoegde loog hoger.

Het nat malen gebeurt bij een temperatuur van minder dan 45°C, omdat bij een hogere temperatuur de kans op re-agglomeratie groter is. De resulterende slurry wordt vervolgens opgevangen in een dubbelwandige tank die is uitgerust met een krachtige mixer.?Toevoegen van loog Een met water aangelengde loogoplossing wordt voorzichtig aan de slurry toegevoegd, totdat de gewenste pH-waarde van 6,7 is bereikt. Bij deze pH-waarde is de viscositeit van de oplossing het laagst.

Welke loogoplossing wordt gebruikt, hangt af van het produkt dat moet worden vervaardigd.

• Natriumcaseïnaat
  Voor de produktie van natriumcaseïnaat wordt een 2,5 M of 10% waterige natriumhydroxide-oplossing gebruikt. Voor specifieke doeleinden kan een natriumbicarbonaat- of natriumfosfaatoplossing worden gebruikt. Nadat de gewenste pH is bereikt, moet het geheel zo snel mogelijk worden verwarmd tot 60 à 75°C. De viscositeit zou anders te veel toenemen. Het oplossen van het loog neemt 30 tot 60 minuten in beslag.

• Calcium Caseïnaat
  Het oplossen van een calciumhydroxide-oplossing kost veel meer tijd dan de natriumhydroxide-oplossing. Daarom wordt de caseïne vaak eerst opgelost in ammoniak. Vervolgens wordt in sucrose opgelost calciumhydroxide toegevoegd en wordt het calciumcaseïnaatmengsel gewassen gedroogd. Het grootste deel van de ammoniak verdampt tijdens het drogen.

Voorverwarmen

Om de caseïnaatoplossing geschikt te maken om te verspuiten wordt deze voorverwarmd tot 80 à 90°C. Op deze wijze wordt de viscositeit van de oplossing zo laag mogelijk gehouden en kan worden gewerkt met een oplossing met een drogestofgehalte tot 24%.

Drogen

Omdat het drogestofgehalte van het te drogen voedsel laag is, wordt de voorkeur gegeven aan vernevelen met behulp van een spuitdop. Bovendien wordt aanbevolen om in twee stappen te drogen. Nadat het natriumcaseïnaat in een sproeidroogtoren bij een luchttemperatuur van 200 tot 230°C tot een vochtgehalte van 10 tot 12% is gedroogd, wordt het extra vochtgehalte verminderd met behulp van een wervelbeddroger.

Voedselveiligheid &Hygiënisch ontwerp

De meeste zuivelprocessen vinden plaats bij een relatief hoge pH en onder natte omstandigheden, die een ideale omgeving creëren voor een verscheidenheid aan micro-organismen om te groeien – zoals ziekteveroorzakende micro-organismen. Daarom is het belangrijk dat het hele systeem is gebouwd volgens hygiënische ontwerpnormen – zodat het tot op microbieel niveau kan worden gereinigd. Na het reinigingsproces kan desinfectie eventuele resterende vegetatieve micro-organismen doden.

In het geval dat de machines niet volledig kunnen worden leeggemaakt, verliest de apparatuur haar “schone” status, zelfs nadat zij is gereinigd maar voor een bepaalde periode terzijde is gelegd. De machines moeten grondig worden gereinigd en gedesinfecteerd voordat het produktieproces weer kan beginnen.