乳業界における限外濾過とその将来性の検討

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UF としても知られる限外濾過は、膜を使用してタンパク質、脂肪、不溶性塩を選択的に濃縮する濾過プロセスです。 これは、供給溶液が濾液の流れの方向に対して垂直に流れる、圧力駆動の​​クロスフロー濾過プロセスです。 このプロセスは、操作圧力と温度がそれぞれ 30 ～ 100 psi および 40 ～ 80 °F で、孔径 0.01 ～ 0.1 μm の範囲の粒子を分離するために使用できます。 最も一般的な膜のタイプは、ポリマー (有機) とセラミック (無機) です。

Allied Market Researchに掲載されたレポートによると、世界の限外濾過膜市場は2021年の15億ドルから2031年までに37億ドルに達すると予想されています。 UF プロセスは、いくつか例を挙げると、大豆タンパク質分離物の製造、卵白とゼラチン溶液の濃縮、果物や野菜のジュースの清澄、ビールなど、食品産業で幅広い用途があります。

乳業業界でも、次のようなさまざまな用途に UF が使用されています。

UF は、この技術を使用して生産される乳製品の安全性と品質を保証するために、世界中のさまざまな政府機関によって規制されています。 米国では、食品医薬品局 (FDA) と米国農務省 (USDA) の両方が、乳製品の生産における UF の使用を規制する責任を負っています。 UF を使用して製造された MPC および MPI は、他の方法で製造されたものと同じ基準を満たす必要があります。

さらに、使用できる牛乳の種類や適用できるプロセスの要件など、MPC および MPI の製造とラベル表示に関する特定のガイドラインがあります。 牛乳から作られるチーズやその他の乳製品の製造における UF の使用を規制するための特定の基準も確立されています。

UF には多くの利点があるにもかかわらず、考慮すべき課題もいくつかあります。 UF の主な懸念事項の 1 つは、精密濾過や逆浸透などの他の濾過方法と比較した相対的なコストです。 さらに、UF メンブレンは汚れがつきやすいため、時間の経過とともに効率が低下する可能性があります。 ただし、汚れは、適切な膜モジュール、プロセス構成、膜洗浄、前処理を選択することで軽減できます。 膜洗浄は、膜間圧力が上昇した場合、または透過流束が低下した場合に行われます。 メンブレンの寿命に大きく影響する要因には、適切な CIP 温度と時間、使用する洗浄剤の pH、洗浄中の理想的な乱流の維持などが含まれます。

要約すると、限外濾過は、乳タンパク質の分離、製品の品質と安定性の向上、副産物からの貴重な成分の回収において、乳業界において大きな可能性を秘めています。 UF は幅広い乳製品に適用できる多用途で効率的な濾過プロセスですが、特定の用途に適切な濾過技術であるかどうかを判断する際には、コストとメンテナンス要件を考慮することが重要です。

参考文献:

Kumar, P.、Sharma, N 他、(2013) 乳製品産業における膜技術の展望: レビュー。 アジアン オーストララス.J. アニム。 科学。 第 26 巻、第 9 号: 1347-1358。

Reig, M.、Vecino, X. 他、(2021) 乳製品産業における膜技術の使用: 概要。 食品、10,2768

Deepti P Karumathil 博士、CFS、CFSM は、テキサス州サンアントニオの HEB 乳製品部門の研究開発 (R&D) マネージャーを務めています。 Deepti は、発酵乳製品や超濾過乳製品などの新製品の開発と発売を主導しています。 彼女は、2020 年と 2022 年のプロダクト オブ ザ イヤーを誇り高く受賞しており、2021 年には HE-B のイノベーション賞を受賞しました。彼女は、乳製品と食品科学の分野で 15 年以上の経験があります。 さらに、Deepti は 2012 年から IFT の積極的なメンバーであり、IFT の乳製品部門の貢献者でもあります。