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Casein
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Casein

Casein eignet sich u.a. für den sog. Casein-Druck der ähnlich wie der Gummidruck auf die Lichthärtung von org. Substanzen durch Dichromat beruht vgl. http://phototechmag.com/casein-printing/

Literatur/Anweisungen:

a) "The Preparation of pure Casein" http://www.jbc.org/content/35/1/127.full.pdf
b) "Preparation of Casein from Skim Milk" https://drinc.ucdavis.edu/dairy-food-sciences/preparation-casein-skim-milk

Geräte:

4 L Edelstahltopf, 5 L Messbecher, Spritzenpumpe mit 2 60 ml Spritzen, Infusionsbesteck und eine 100 mm Kanüle, 2 und 1 L Flasche, 3 L Saugflasche mit 250 mm und 150 mm Büchnertrichter, Vakuumpumpe, Magnetrüher mit 5 L Rührfisch, Filterpapier, Trichter, Edelstahlstativstange kurz, Messzylinder (250 und 50 ml) und einen IKA T25 Digital Ultra Turrax.

Anmerkung:

Es wurden die Geräte verwendet die bei mir vorhanden waren. Alternative Vorgehensweisen sind bei dieser Herstellung möglich und führen auch zum Ziel.


Chemikalien:

Magermilchpulver für 3.5 L Milch mit 0.08% Fett

Essigsäure 100% (C, F)



Wasser

Ethanol (F)



Chemikalien-Zwischenprodukt:

Essigsäure 12.28% (Xi)





Hinweise:

Als Ethanol-Ersatz wurde "Brennsprit" der Fripoo Produkte AG verwendet, der nach dem MSDS lediglich mit Isopropanol vergällt ist vgl. https://images.obi.ch/PROD/CH/document/357/357003_safety_1.pdf
Ein "Verdampfungstest" mit 20 ml des Brennsprits ergab auch keine Zumischung von Bitrex und hinterließ in der Petrischale aus Glas keinen wägbaren Rückstand, sondern lediglich einige Schlieren.
Die verdünnte Essigsäure wurde nach der CLP-Verordnung (VO 1272/2008/EG) eingestuft, wobei folgende Konzentrationsgrenzen gelten: Skin Irrit. 2; H315: 10 % ≤ C < 25 % Eye Irrit. 2; H319:10 % ≤ C < 25 % was laut "Globally Harmonized System Pictogram Reference Table" vgl. z.B. https://www.beckmancoulter.com/ucm/idc/groups/public/@wsr/@literature/documents/document/glb_bci_155773.pdf die Kennzeichung mit dem Pictogram GHS 07 "Achtung" zur Folge hat.


Durchführung:

1. Herstellung der verdünnten Essigsäure: Zu 200 ml Wasser (250 ml Meßzylinder) werden 28 ml konz. Essigsäure gegeben, was (eventuelle Volumenkontraktion aussen vorgelassen) einer Konzentration von 12.28 % (V/V) entspricht.

2. Das gesamte Volumen an Magermilchpulver wird in 4 L warmen (ca. 40 bis 45°C) Wasser aufgelöst.

3. Die beiden Spritzen in der Spritzenpumpe werden bis zum Anschlag (60 ml) mit der verdünnten Essigsäure befüllt.

4. Zugabe von 50 ml der verdünnten Säure zu der gerührten Milch unter folgenden Bedingungen:
Fluss: 10 ml/min
Pulsed Flow: Pulse 1st Part = 1 ml und Pulse 2st Part = 0 ml t= 10 s (d.h. es wird 1 ml zugegeben und dann 10 s gewartet)
Number of Pulses: 25
Es steht hier zwar ein kaluliertes Volumen von 25 ml, aber da es zwei Spritzen sind ist das Volumen zu verdoppeln.

4.1. Es zeigte sich dass 50 ml der verdünnten Essigsäure nicht zur Fällung des Caseins ausreichten, daher wurden nochmals 60 ml der verdünnten Essigsäure zugegeben.
In diversen Vorversuchen zeigte sich, dass ein leichter Überschuss zu einer körnigen Ausfällung führt, anstatt zu einem klebrigen Klumpen, die sich leichter Filtrieren lässt. Zudem kommt es sehr stark auf die Menge an, die bei einer Zugabeeinheit zugegeben wird, ist diese zu klein, dann erhält man einen sehr feinen Niederschlag, der sich nicht absetzt und grosse Probleme beim Filtrieren macht.

5. Nach der Fällung wurde der Rührfisch entfernt und der Inhalt stehen gelassen, so dass sich das Casein von der gelbgefärbten Molke absetzen konnte. Der Überstand wurde zum grössten Teil abgegossen und der verbleibende Rest über den grossen Büchnertrichter filtriert.

6. Die gesamte Menge wurde nun in eine 2 L Flasche per Trichter und Stativstange überführt und bis zur 2 L Marke mit Wasser aufgefüllt. Zu diesem Wasser wurden noch 10 ml der verdünnten Essigsäure gegeben, weil es sich in Vorversuchen gezeigt hatte, dass beim Dispergieren mit dem Ultra Turrax ein Teil des Caseins wieder in Lösung geht. Das gesamte Volumen wurde nun wieder per Büchnertrichter filtriert, dabei zeigte sich, dass das Casein als ein Art Fladen im Büchnertrichter verblieb, zudem war der Überstand gelblich gefärbt, deshalb wurde ein zweiter Waschschritt auf die gleiche Weise durchgeführt, wobei die gelbliche Färbung des Überstands verschwandt.

7. Das Casein wurde nun per Trichter/Stativstange in eine 1 L Flasche überführt und auf ein Volumen von 800 ml mit dem "Brennsprit" aufgefüllt. Diese Mixtur wurde nun wieder mit dem Ultra Turrax dispergiert und o.n. stehen gelassen, damit sich das Casein absetzen kann.

8. Am nächsten Tag wurde der Überstand abgegossen und das Sediment nochmals mit "Brennsprit" aufgefüllt um den Wasseranteil zu verringern.

9. Danach wurde die ganze Mischung über den kleineren Büchnertrichter filtriert und fast trocken gesaugt. Der Filterkuchen wurde in eine kleine Fotoschale gegeben und im Heizofen bei ca. 30°C getrocknet.


Ausbeute:

102.44 g (83.62% d.Th.)

Anmerkungen:
a) Laut dem Foodprofil auf der Magermilchpackung enthalten 100 g Pulver 35 g Eiweiss, was als 100%ige Ausbeute gesetzt wurde.
b) Bei zwei Vorversuchen, wobei die 350 g Pulver auf zwei Fällungen mit einmal 200 g plus 4 L Wasser und 150 g mit ebenfalls 2 L Wasser aufgeteilt wurden, ergaben sich Caseinmengen von jeweils 100 und 103 g.


Entsorgung:

Da keines der Edukte und Produkte umweltgefährdend ist, können die festen Stoffe in den Hausmüll gegeben werden und die flüssigen Stoffe über die Kanalisation entsorgt werden, wobei das abfiltrierte Ethanol dabei mit Wasser verdünnt werden sollte.


Erklärung:

Casein in liegt in Form von Calciumsalzen in Verbindung mit Phosphatgruppen in der Milch als Micellen vor, wobei diese eine negative Ladung haben, die diese Micellen stabilisiert und der pH-Wert 6.6 beträgt. Durch Zugabe von Essigsäure, wird diese negative Ladung neutralisiert und beim isoelektrischen Punkt (IEP) der ca. dem pH von 4.6 entspricht fallen die Proteine aus vgl.
http://vlab.amrita.edu/?sub=3&brch=63&sim=158&cnt=1


Bilder:

Hier sind die beiden Eduukte:


Die Spritzenpumpe:


Milchlösung:


Gefüllte Spritzenpumpe:


Zugabe AcOH:





Fällung:






Absetzen der Molke, Rührfisch entfernen:




Erste Filtration:







Casein:


Molke:




1. Waschen:










Casein nach dem ersten Waschen:





2. Waschen:








Ethanol-Waschen:









Part 2 kommt gleich...
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Letzte Filtration:






Trocknung:






Ausbeute:





Bj68



Edit: Wäre eigentlich für die Artikelschmiede gedacht gewesen....
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Pok
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Sieht ganz interessant aus, aber ein bisschen Kritik: deine Vorschriften lesen sich meistens nicht gut. Du verwendest Begriffe, mit denen erstmal niemand was anfangen kann ("Number of Pulses: 25" usw.). Die Fotos sind zu viele, ein Zehntel wäre ausreichend gewesen. Das Ganze liest sich wie ein Laborbuch-Eintrag und ist zum Nachmachen einfach völlig ungeeignet. Versuch doch mal bitte, dein Laborbuch in lesbare Artikel umzuformatieren. Sonst macht es (zumindest mir) keinen Spaß, das zu lesen.

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