Yaklaşık yüzde 80 oranı ile kazein, inek üstündeki en önemli protein kısmıdır. İzole kazein, çeşitli endüstriyel sektörler için değerli bir ham maddedir. Gıda endüstrisi kazeini toz formunda yüksek kaliteli protein olarak kullanmaktadır. Ayrıca boyalar için bağlayıcı olarak, suntanın yapıştırılmasında, gravürde fotorezist olarak ve yapışkanların, macunların, tekstil yüzey uygulamalarının ve deri için blok boya üretiminde önem arz etmektedir. GEA proses hatları, asit veya peynir mayası çökeltmesi ile kazein geri kazanımını desteklemektedir.
Kazein, süt içinde koloidal çözelti olarak mevcuttur. Sıcaklığa bağlı olarak kazein partiküllerinin boyutu 10 ila 200 μm arasında değişmektedir. 10 ila 30 μm arasındaki partikül boyutları, kazein alt-miselleri, üzerindeki boyutlar işse kazein miselleri olarak tanımlanır.
Kazein, 20 farklı amino asidin uzun zincirli moleküllerinden oluşur. Bu molekül zincirleri, fosfat tuzları ile bir arada tutulan alt-miseller olarak birleştirilir. Kazeini izole etmek için kazein misellerinin sütten çökeltilmesi gerekir. Bu, yüzey yükü ve nihayetinde kazein moleküllerinin itme kuvvetlerinin azaltılarak koagülasyonun (pıhtılaşma) gerçekleştirilmesi halinde mümkün olmaktadır. Alternatif prosesler asit veya peynir mayası ile çökeltme olarak adlandırılır.
Mineral asit kullanılarak yapılan asitle çökeltmede, pozitif yüklü hidrojen iyonları, kazein misel damlalarının negatif net yükü sonucu kazein miselleri içine girer. Aynı anda hidrat kabuğu ve çift yüklü kalsiyum iyonlarının sayısı azalır. Aynı-kutup yükü ve dolayısı ile itme güçleri azalır, böylece çekme güçleri baskın gelir. Partiküllerin ısı enerjisi bunların çarpışarak daha büyük agregalar halinde birleşmesini ve sütten çökelmesini sağlar.
Peynir mayası ile çökeltme
Geri döndürülebilir olan asitle çökeltmenin aksine, peynir mayası ile çökeltmede misel bileşenleri geri dönülmez şekilde ayrılır. Peynir mayası enzimi, kalsiyuma hassas olmayan hidrofil kısmı ayırır. Böylece kazein yüzeyinin net negatif yükünün yaklaşık %50'si kaybolur, koruyucu hidrat kabuk zayıflar ve misel yüzeyinde kazeinin kalsiyuma-hassas bölümünü açığa çıkartır. Agregasyon, enzimatik reaksiyonu müteakip ikinci koagülasyon aşamasında gerçekleşir. Gerçek jelleşme, agregalarla kalsiyum iyonları arasında köprü oluşturularak gerçekleşir.
Çökeltme öncesi: yağsız sütten bakteri giderimi
Gerek peynir mayası gerek asitle çökeltmede, yağı iyi şekilde alınmış süt, kazein üretiminin başlangıç noktasıdır. Mükemmel bir son ürün üretmek için, yağsız sütün hem pastörize edilmesi hem de mümkün olduğunca mikroplarının giderilmesi gerekir.
Bakteri giderici separatörde, bakteri ve mikroplar santrifüjle ayrılır ve hazneden kısmi boşaltma ile atılır. Bakteriyel olarak arıtılmış yağsız süt, daha sonra plakalı ısı eşanjöründe koagülasyon sıcaklığına ısıtılır. Kazeinin türüne bağlı olarak (asit veya peynir mayası), kazein ya teknik asidin hat içinde eklenmesi ya da peynir mayası eklenerek enzimlerin kullanılması ile çökeltilir. İkinci çökeltme metodu, belirli bir süre gerektirir ve o nedenle parti içinde gerçekleştirilir.
Koagülasyon prosesini desteklemek ve arttırmak için, müteakip reaksiyon aşamaları ile ileri dolaylı ısıl işlemler yapılır.
Pıhtılaşan kazeinin peynir altı suyundan fiilen ayrılması, dekanterlerle gerçekleştirilir. Oluşan peynir altı suyu (birinci aşama) soğutulur, arıtılır ve daha sonra müteakip işleme adımlarına aktarılır. Ham kazeinin saflık derecesini arttırmak için, büyük oranda yapışık minerallerden ve laktozdan serbest kalması gerekir. Bunu elde etmek için karşı akım prensibi ile bir çok kez yıkanır ve daha sonra maksimum yüzde onluk kalıntı su içeriğine kurutulur. Kapalı GEA sistemi oldukça düşük miktarda yıkama suyu kullanır, doğal kaynakları korurken üretim maliyetlerini de azaltır.