Det finns två typer av kasein: surt kasein och löpe-kasein. Surt kasein erhålls genom syrning av skummjölk tills kaseinets isoelektriska punkt (pH± 4,6) uppnås och löpe-kasein skapas genom enzymatisk koagulering.

Kaseinat används oftare inom livsmedelsindustrin än kasein, eftersom det är mer lösligt än kasein. Kaseinat, vanligen natrium- eller kalciumkaseinat, används ofta som emulgeringsmedel eller fuktighetsbevarande medel i köttprodukter. Kaseinat används ofta som proteinkälla, skumstabilisator eller som ingrediens i mjölk- eller gräddersättningsmedel. För att hålla saltinnehållet i en produkt så lågt som möjligt är kalciumkaseinat ofta det bästa valet.

Kaseinatproduktion

Både produktionen av natriumkaseinat och kalciumkaseinat kommer att förklaras i följande del. Båda produkterna skapas som en effekt av reaktionen mellan sur kaseincurd eller surt kaseinpulver med lut (natriumhydroxid). Därför kommer produktionsprocessen för surt kasein att beskrivas först.

Surt kasein

Råmaterial

För att producera surt kasein används skummad mjölk med låg fetthalt, eftersom närvaron av fett minskar kaseinets hållbarhet. Skummningen måste göras grundligt.

Då mikroorganismer kan påverka kaseinets färg och konsistens på ett negativt sätt måste den råa skummade mjölken vara av god kvalitet. Mjölken får inte upphettas intensivt, eftersom detta skulle kunna utlösa oönskade kemiska reaktioner med olika komponenter i mjölken och kaseinets färg skulle bli för mörk. För att förhindra detta sker mjölken inte bara genom pastörisering utan också genom mikrofiltrering.

Pastörisering

Den råa skummjölken pastöriseras i 15 till 20 sekunder vid en temperatur på 72°C.

Syrning

På grund av syrning av mjölken till kaseinets isoelektriska punkt, som ligger mellan pH 4 och 4,8, lyfts kaseinmicellernas negativa laddning upp av de vätejoner som finns. Som ett resultat kommer koagulering av kaseinmikellerna att ske.

Ansyrningen kan ske på två sätt: oorganiskt eller organiskt. biologisk/organisk ansyrning föredras vid användning av kasein eller kaseinat i livsmedelsprodukter.

Organisk ansyrning
Efter pastöriseringen kyls skummjölken ner till ca 32°C. Med hjälp av saltsyra eller svavelsyra sänks pH i skummjölken till ett pH mellan 4,3 och 4,6. Därefter värms blandningen upp med en värmeväxlare till en temperatur på 40-45 °C och hålls vid denna temperatur i 2 minuter. Under denna tid bildas kaseinaggregat.

Biologisk försurning
Efter pastörisering kyls skummjölken ner till cirka 25 °C. Till skummjölken tillsätts en icke gasbildande mesofil starter som säkerställer en önskad pH-sänkning på cirka 15 timmar. Syrabildningen får inte gå för fort, eftersom detta kan leda till ojämn kvalitet och minskad avkastning. När önskat pH är uppnått rörs blandningen om, värms upp med en värmeväxlare och hålls en kort stund vid en jämn temperatur på 50-55 °C.

Tvätt

Innan tvättprocessen påbörjas avlägsnas den vassle som bildas med hjälp av en dekanter, vilket gör att mindre vatten behövs under tvättningen. Nästa fas är att kaseinet tvättas vid en temperatur på 35 till 60 °C i tre steg i en motströmsdiskmaskin med vatten, vilket avlägsnar vassleproteiner, laktos och salter. Efter varje tvättsteg avskiljs en del av tvättvattnet i kaseinets dekanter. Efter det sista steget ger centrifugering kasein med en torrsubstanshalt på mellan 40 och 45 procent, vilket gör kaseinet redo att torkas.

Kasein kan återvinnas både från vasslen och från tvättvattnet med hjälp av en centrifug. Efter upplösning i lut kan kaseinet sättas tillbaka i startmjölken.

Torkning

Med hjälp av varmluft torkas kaseinet tills det återstår en vattenhalt på 12 procent. Torkning av kaseinet kan göras på flera olika sätt. När en torkningsprocess i två steg tillämpas är torkningstemperaturen i det första steget cirka 50-55 °C och i det andra steget cirka 65 °C.

Malning

När kaseinet torkats mals kaseinet till pulver med en partikelstorlek på 0,32, 0,42 eller 0,64 mm.

Kaseinat

Förtunning

Kaseinat kan framställas av surt kasein, surt kaseincurd eller pulver. Sur kaseinost är dock vanligen att föredra. Oavsett vilken råvara som ska användas bör torrsubstanshalten minskas till 18-24 procent genom tillsats av vatten. Annars skulle lösningens viskositet bli för hög, eftersom den praktiskt taget bara består av protein.

Våtmalning

Blandningen pumpas till en kolloidkvarn, där emulsionens partikelstorlek minskas och detta resulterar i en tjock pasta. På grund av denna minskning av partikelstorleken blir upplösningshastigheten för den lut som tillsätts senare högre.

Våtmalningen sker vid en temperatur under 45 °C, eftersom en högre temperatur är mer benägen att orsaka återagglomerering. Den resulterande uppslamningen samlas sedan upp i en dubbelväggig tank utrustad med en kraftfull blandare.?Tillsats av lut En urvattnad lutlösning tillsätts försiktigt till uppslamningen, tills det önskade pH-värdet på 6,7 har uppnåtts. Vid detta pH-värde är lösningens viskositet som lägst.

Vilken kaustiklösning som används beror på vilken produkt som ska tillverkas.

• Natriumkaseinat
  För framställning av natriumkaseinat används en 2,5 M eller 10 % vattenhaltig natriumhydroxidlösning. För särskilda ändamål kan en natriumbikarbonat- eller natriumfosfatlösning användas. När det önskade pH-värdet har uppnåtts ska helheten värmas upp så snabbt som möjligt till 60-75 °C. Viskositeten skulle annars öka för mycket. Det tar 30 till 60 minuter att lösa upp lutet.

• Kalciumkaseinat
  Avvecklingen av en kalciumhydroxidlösning är mycket mer tidskrävande jämfört med kaustiksoda-lösningen. Därför löses kaseinet ofta först upp i ammoniak. Därefter tillsätts i sackaros löst kalciumhydroxid och kalciumkaseinatblandningen tvättorkas. Det mesta av ammoniaken avdunstar under torkningsprocessen.

Förvärmning

För att göra kaseinatlösningen lämplig för sprutning förvärms den till 80-90 °C. På så sätt hålls lösningens viskositet så låg som möjligt och man kan arbeta med en lösning som har en torrsubstanshalt på upp till 24 %.

Torkning

Då torrsubstanshalten i livsmedlet som ska torkas är låg, föredrar man att nebulisera med hjälp av ett munstycke. Dessutom rekommenderas det att torka i två steg. Efter att natriumkaseinatet torkats i ett spraytorkningstorn vid en lufttemperatur på 200 till 230 °C till en fukthalt på 10 till 12 % reduceras den extra fukthalten med hjälp av en virvelbäddstork.

Livsmedelssäkerhet &Hygienisk utformning

De flesta mejeriprocesser äger rum vid ett relativt högt pH och under fuktiga förhållanden, vilket skapar en idealisk miljö för att en mängd olika mikroorganismer ska kunna växa – t.ex. sjukdomsframkallande mikroorganismer. Det är därför viktigt att hela systemet byggs enligt hygieniska konstruktionsstandarder – så att det kan rengöras på mikrobiell nivå. Efter rengöringsprocessen kan desinficering döda eventuella kvarvarande vegetativa mikroorganismer.

Om maskinerna inte kan tömmas helt och hållet kommer utrustningen att förlora sin ”rena” status, även efter att den har rengjorts men ställts åt sidan under en viss tidsperiod. Maskinen måste rengöras och desinficeras grundligt innan produktionsprocessen kan starta igen.