JPH0889165A - 牛乳等の処理方法 - Google Patents

牛乳等の処理方法

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JPH0889165A
JPH0889165A JP23116494A JP23116494A JPH0889165A JP H0889165 A JPH0889165 A JP H0889165A JP 23116494 A JP23116494 A JP 23116494A JP 23116494 A JP23116494 A JP 23116494A JP H0889165 A JPH0889165 A JP H0889165A
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武 佐々木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、蛋白質の変性がない高透過流束の膜
分離処理方法であり、運転コストと設備コストが低く抑
えられ、小さい設置スペースで対応できる牛乳等の処理
方法を提供する。 【構成】本発明の牛乳等の処理方法は、牛乳を液温40
℃以上で耐熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュールを用
いて濃縮する構成であって、好ましくは、上記耐熱性逆
浸透複合膜スパイラルモジュールを液温60℃以上で熱
水殺菌する洗浄工程を含む構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、牛乳または乳製品液を
耐熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュールを用いて濃縮
する牛乳等の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】牛乳または乳製品液を濃縮する方法とし
て蒸発缶を使用することが多い。近年、平膜型逆浸透膜
モジュールを濃縮分離手段として使用することもある。
しかし、上記蒸発缶操作において、希薄溶液からの大量
の水分を蒸発させるためには、大量の熱エネルギーが必
要であり、運転コストが大きくなる。さらに、蒸発操作
を伴うために装置が大きくなり、初期の設備コストや設
置スペースが大きくなる。また、液温60℃を超える濃
縮過程のため蛋白質の変性が進み、製品の品質を維持で
きなることがある。
【0003】上記平膜型逆浸透膜モジュールを用いる膜
分離方法は、熱エネルギーを必要とせず、且つ連続的に
濃縮分離操作ができるので、食品ほか、種々の産業分野
で、広く実用化されている。従って、従来の蒸発缶操作
における運転コストの問題点が解決され、さらに、常温
での濃縮操作が出来るため熱による蛋白質の変性が起き
ることがない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記平膜型
逆浸透膜モジュールでは、液温が常温もしくは低温での
運転であるため透過流束が小さくなり、一定の処理量を
こなすためには、大きな分離膜面積が必要となり、分離
膜装置が大きくなる。この結果、上記蒸発缶以上に初期
の設備コストや設置スペースが大きくなることもある。
【0005】膜分離処理において、被処理原液濃縮処理
を長時間にわたって行った場合、該原液供給側の膜面に
タンパク質、糖類、微生物等の所謂ファウリング物質が
沈着堆積し、膜分離装置の透過流束と分離効率の低下を
招くという問題がある。牛乳または乳製品液濃縮の膜分
離処理においては、タンパク質、脂肪類等が堆積し、経
時的に膜分離装置の透過流束と分離効率を著しく低下さ
せる。膜分離性能を回復するためには、膜面に沈着した
ファウリング物質を除去する必要があり、その除去には
洗浄用薬品を使うことが多い。ところが、食品ラインに
使用するために、薬品洗浄後の平膜型逆浸透膜モジュー
ル内に残った洗浄用薬品を完全に排出するには多大の時
間、洗浄水や洗浄水循環用のエネルギーを要する。
【0006】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、蛋白質の変性がない温度範囲にお
ける高透過流束の膜分離処理方法であり、運転コストと
設備コストが低く抑えられ、小さい設置スペースで対応
できる牛乳等の処理方法を提供する。また、洗浄用薬品
を用いることなく、あるいは用いたとしても、ごく少量
を用いることにより、膜面に沈着したファウリング物質
を簡単に除去できる牛乳等の処理方法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の牛乳等の処理方
法は、牛乳または乳製品液を液温40℃以上で耐熱性逆
浸透複合膜スパイラルモジュールを用いて濃縮する構成
であって、好ましくは、上記耐熱性逆浸透複合膜スパイ
ラルモジュールを液温60℃以上で熱水殺菌する洗浄工
程を含む構成である。また、上記牛乳は全乳であり、乳
製品液は脱脂乳、乳清または牛乳より加工された液体で
あることが好ましい構成である。
【0008】牛乳の主な成分は、水分、蛋白質、脂肪、
炭水化物および無機質であって、その他にビタミン、酵
素、色素及びその他の微量成分が存在している。牛乳中
の炭水化物はほとんどが乳糖であるため、炭水化物のか
わりに乳糖と言うことが多い。牛乳を処理して脂肪の多
い部分を区別した場合に、これをクリームといい、残り
を脱脂乳という。脱脂乳に対して、もとの牛乳を全乳と
呼ぶ。脱脂乳は不溶性蛋白質と透明の乳清からなり、さ
らに、乳清は可溶性蛋白質と乳糖からなる。上記牛乳よ
り加工された液体とは、乳清から可溶性蛋白質もしくは
乳糖を分離した残液を示す。
【0009】牛乳は殺菌等を実施して、濃縮工程を経る
ことなく市販の牛乳とすることができる。上記乳清や濃
縮した乳清等を全乳に混合して、無機質が豊富な牛乳を
作る等の場合の成分濃度を制御する技術として濃縮が行
われる。また、上記牛乳より加工された液体や濃縮した
脱脂乳あるいは濃縮した乳清を用いて、新製品の展開に
つなぐ方法としても本発明が用いられる。さらに、牛乳
等は、濃縮することにより容積が小さくなるので、輸送
時あるいは保管時の物流面で、空間的、経済的メリット
が大きい。
【0010】本発明において用いる牛乳または乳製品液
の液温は40℃以上であって、通常60℃以下で処理す
ることにより、蛋白質の変性を軽減することができ、牛
乳または乳製品液の品質を保証することができる。但
し、60℃を越えるような高い液温であっても、高温に
さらされる時間や用いる牛乳または乳製品液がもつ耐熱
性によっては、蛋白質の変性を増大させることなく処理
することもできる。例えば、可溶性蛋白質を分離した乳
糖含有液の濃縮では80℃を越える液温で処理すること
もできるので、用いる牛乳または乳製品液の液温は熱エ
ネルギー費、装置材料の耐熱性、用いる牛乳または乳製
品液がもつ耐熱性や粘度と膜透過速度との関係などを考
慮して、適宜40℃以上の液温が決められる。また、4
0℃以上で処理することにより、処理中の雑菌汚染によ
る腐敗も抑えられる。
【0011】本発明において用いる耐熱性逆浸透複合膜
スパイラルモジュールは、膜及びモジュール部材が耐熱
性を有しているため、40℃以上で処理することがで
き、本発明では、耐熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュ
ールを液温60℃以上で熱水殺菌する洗浄工程を含むこ
とにより、耐熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュールの
膜分離性能を速やかに回復させる。本発明で用いる洗浄
工程は、通常、純水洗浄(室温)工程、アルカリもしく
は酸性水溶液を使用する薬品洗浄工程、熱水殺菌工程及
び純水洗浄(室温)工程とからなる。熱水殺菌工程にお
いて薬品洗浄工程後に残存する乳脂肪成分等の溶解を促
進する。また、薬品洗浄工程を含まない洗浄であって
も、熱水殺菌工程を含めることにより薬品洗浄の目的を
達成できることもある。例えば、10回の洗浄工程にお
いて、1回は薬品洗浄工程を含むが残り9回は薬品洗浄
工程を含まない洗浄であっても熱水殺菌工程を含めるこ
とにより充分に薬品洗浄の目的を達成できる。また、用
いる牛乳または乳製品液の性状によっては、1度の薬品
洗浄工程を含むことなく熱水洗浄することにより薬品洗
浄の目的を達成できる。
【0012】本発明において用いる耐熱性逆浸透複合膜
スパイラルモジュールは、例えばスルホン化ポリエーテ
ルスルホン系、ポリビニルアルコール系もしくはポリア
ミド系複合膜が挙げられる。膜材料以外のモジュール部
材は、ポリスルホン、エポキシ、ポリフェニレンサルフ
ァイド等の耐熱性材料により構成される。本発明におい
て用いる耐熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュールの塩
阻止率は、濃縮の目的や対象とする被処理原液、即ち牛
乳等の物性等によって異なるが、概ね 0.15%NaCl水溶液
において操作圧力10kg/cm2 で阻止率は10〜9
9.5%のものが、好適に用いられる。
【0013】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、牛乳ま
たは乳製品液を液温40℃以上で耐熱性逆浸透複合膜ス
パイラルモジュールを用いて濃縮するので、常温や低温
での膜分離濃縮に較べて透過流束が増大し、濃縮された
牛乳または乳製品液を効率よく得ることができる。さら
に蛋白質の変性を抑えた温度で濃縮工程を進めるので牛
乳または乳製品液の品質を保証することができ、膜面積
が小さくても所定量を処理できるので初期の設備コスト
が小さく、かつ従来用いられる平膜モジュールよりもホ
ールドアップが少ないため洗浄操作や膜交換作業が容易
に完了することができる。従って、運転コストも小さ
い。また、熱水殺菌ができるので、洗浄時に薬品を使わ
ずに、あるいは少量の薬品を使うだけで殺菌と膜分離性
能回復を容易に達成することができる。この結果、洗浄
工程の時間短縮や薬品コストなどの経済メリットを生む
ことができる。さらに、本発明の処理方法で得られる耐
熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュールの透過液は、牛
乳由来の細胞水のため、カルシウム等のミネラル分を多
く含む清水であるので、新製品につながる飲料用として
供することができる。
【0014】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。
【0015】実施例1 耐熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュール(日東電工製
膜材質:ポリアミド、型式:NTR−759HG−S
4F、性能: 0.15%NaCl水溶液において操作圧力15k
g/cm2 で30分間循環運転後の性能が、透過速度は7
ton/day , 阻止率は99.5%。)を用いて、市販の牛乳
(乳脂肪3.5%原液)50Lを温度40℃、循環流量2
0L/min,操作圧力20kg/cm2 で2倍まで濃縮処理
をしたところ、処理開始時には透過速度は0.60 L/min
であった。比較のために液温を10℃に下げて濃縮を行
ったところ、処理開始時には透過速度は0.47 L/min で
あった。
【0016】実施例2 被処理牛乳の温度を60℃に換えた以外は実施例1と同
様にして濃縮処理をしたところ、処理開始時には透過速
度は1.28 L/min であった。
【0017】実施例3 被処理牛乳を希釈した市販の牛乳(乳脂肪3.5%原液2
倍希釈)に換えた以外は実施例1と同様にして3倍まで
濃縮したところ、処理開始時には透過速度は1.33 L/mi
n であった。比較のために液温を10℃に下げて濃縮を
行ったところ、処理開始時には透過速度は1.10 L/min
であった。
【0018】実施例4 熱水殺菌による効果を評価するために、牛乳中の生菌数
を測定した。なお、測定方法は、MF法(JIS工業用
水 Kー0101、日本薬局方に依る)に従い、培養温
度30℃、7日培養とした。実施例1における濃縮処理
前の牛乳中の生菌数は25(CFU/mL) (CFU:COLONYFORM
ING UNIT)、濃縮処理後は30(CFU/mL) 、90℃の純
水を用いた10分間の循環運転による熱水洗浄後は洗浄
水中の生菌数は1(CFU/mL) であった。比較例として、
実施例1と同様に10℃の操作を行ったところ、濃縮処
理前の牛乳中の生菌数は28(CFU/mL) 、濃縮処理後は
35(CFU/mL) 、20℃の純水を用いた10分間の循環
運転による水洗後は洗浄水中の生菌数はに180(CFU/
mL) であった。本発明の熱水殺菌は殺菌能力を充分に備
えていることがわかる。
【0019】実施例5 熱水殺菌による洗浄効果を評価するために、透過流束を
測定した。実施例1と同様にして、同じ耐熱性逆浸透複
合膜スパイラルモジュールを用い、市販の牛乳を2倍ま
で濃縮処理をしたのちに、室温による水洗浄、室温によ
る薬品と水洗浄及び熱水殺菌の3通りの洗浄をおこなっ
た。その結果を表1に示した。
【表1】 表1から明らかなように、薬品を使わない熱水殺菌工程
だけであっても、膜透過性能は回復していることが分か
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】牛乳または乳製品液を液温40℃以上で耐
    熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュールを用いて濃縮す
    ることを特徴とする牛乳等の処理方法。
  2. 【請求項2】耐熱性逆浸透複合膜スパイラルモジュール
    を液温60℃以上で熱水殺菌する洗浄工程を含むことを
    特徴とする請求項1記載の牛乳等の処理方法。
  3. 【請求項3】牛乳は全乳であり、乳製品液は脱脂乳、乳
    清または牛乳より加工された液体であることを特徴とす
    る請求項1記載の牛乳等の処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009540863A (ja) * 2006-06-23 2009-11-26 ザ グッド カウ カンパニー ミルクの熱処理方法
US9161657B2 (en) 2005-07-29 2015-10-20 Wmf Württembergische Metall Warenfabrik Ag Coffee machine
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