乳タンパク質の分離の最適化

Anitha Rasmussen、アプリケーションテクノロジスト、およびHanne Sørensen、製品マネージャー、食品飲料ベースアプリケーション、PhD、テトラパックフィルトレーションソリューション

脱脂乳の分離はマイクロフィルトレーションとも呼ばれ、セラミックメンブレンと高分子メンブレンのいずれも使用することができます。 この 2 つのタイプは価格が大きく異なり、セラミックメンブレンの方が高価です。 研究によれば、セラミックメンブレンはメンブレンを通過させたホエータンパク質のカゼイン保持率という点で高分子メンブレンよりも優れています。 したがって、何を重視するかによってどちらのメンブレンにもメリットがあります。

セラミックメンブレンと高分子メンブレンに共通するのは、明確なカットオフ値ではなく細孔径分布があることです。これはタンパク質の分離に適した設計です。 細孔径分布は可変幅の可能性があります。したがって多くの場合、メンブレンの性能は二次ファウリング層の形成と相互に関連があります。

メンブレン性能試験

テトラパックは、一連の試験でさまざまな加工条件におけるメンブレンの性能を調査し、さまざまなファウリング層の組成を調べました。 さまざまなサプライヤーのメンブレンの性能と二次ファウリング層の形成を組み合わせることは、最終的な性能を明らかにするために重要です。

使用するメンブレンに応じて異なる処理条件で高分子メンブレンフィルトレーション工場の良好な性能が得られることが、試験によって明らかにされています。 比較的目の粗いメンブレンを低ベースラインと低クロスフロー圧力で作成された高密度のファウリング層と併用すると、高流量、ホエータンパク質の低保持、カゼインの高保持という結果になります。

より小さく孔径分布の狭いメンブレンを低ベースラインで低クロスフロー圧力と併用すると、二次ファウリング層が縮小し、分離処理はファウリング層ではなくメンブレンの特性自体に依存するようになります。

十分に実証された別の側面として、フィルトレーション中の温度があります。case-カゼインは冷蔵保存するとカゼインミセルから部分的に可溶化し、ホエータンパク質に続いてメンブレンを通過します。 高分子メンブレンは低温条件で利用されることが多いため生産時間が長くなります。ただし α-カゼインの透過率も高くなります。 この問題は温度を上昇させることで解決できるため、高分子フィルトレーションプラントとセラミックフィルトレーションプラントのパフォーマンスの差はほとんど解消されます。

おろそかになりがちな牛乳の前処理

牛乳は、工場到着時には新鮮で未加工の状態であると考えらえますが、乳業メーカーによる複数の殺菌プロセスを通して、それらの特質はトレードされる可能性があります。 これによりホエータンパク質が部分的に損傷してメンブレンの通過が困難または不可能になり、ホエータンパク質生産量の減少、濃縮水中のタンパク質の沈着、流量の減少などが発生し、その結果工場の能力が低下します。

他の前処理として牛乳のウルトラフィルトレーション/逆浸透濃縮がありますが、この処理は輸送または生産ラインの設計の最適化が目的です。 テトラパックの調査では、前処理の濃縮のレベルや種類によって、処理後のマイクロフィルトレーションで流動性や滞留といった性能上の問題が確認されています。 そのため、頻繁に予定外のライン設計全体の最適化を実施する可能性があります。 マイクロフィルトレーションの場合のように、1 つ 1 つの処理について目を向けがちですが、テトラパックでは、各乳業メーカーの要件を満たす完全に最適化された一貫したソリューションがもっとも重要であると考えています。

Hanne Sørensen、製品マネージャー、食品・飲料ベースの用途、PhD および Anitha Rasmussen、
アプリケーション技術者、テトラパックフィルトレーションソリューション