Issue |
Dairy Sci. Technol.
Volume 90, Number 2-3, March–June 2010
Special Issue: Selected papers from 4th International Symposium on Spray Dried Dairy Products, 15-17th April 2009, Melbourne, Australia |
|
---|---|---|
Page(s) | 321 - 334 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/dst/2010013 | |
Published online | 30 March 2010 |
Original article
Spray-freeze-drying of whey proteins at sub-atmospheric pressures
低压下乳清蛋白的冷冻喷雾干燥
Couplage du séchage par pulvérisation et de la lyophilisation de protéines de lactosérum à pressions sous-atmosphériques
1
Department of Chemical Engineering, Loughborough University, Loughborough, Leicestershire, LE11 3TU, UK
2
Present address: Central Food Technological Research Institute, Mysore, India
* Corresponding author (通讯作者): A.G.F.Stapley@Lboro.ac.uk
Received:
11
April
2009
Revised:
3
January
2010
Accepted:
11
February
2010
Spray-freeze-drying (SFD) involves spraying a solution into a cold medium, and freeze-drying the resultant frozen particles, which can be performed by contacting the particles with a cold, dry gas stream in a fluidized bed, typically at atmospheric pressure. This enables much faster drying rates than are usually possible by conventional freeze-drying, due to the small particle sizes involved. However, the quantities of gas required for atmospheric fluidized bed freeze-drying are prohibitively expensive. This has led to a process modification whereby fluidization is performed at sub-atmospheric pressures, which still allows rapid freeze-drying, but using much less gas. This study demonstrates the fluidized bed SFD technique at sub-atmospheric pressures (0.1 bar) using whey protein isolate solution (20% w/w solids) at gas inlet drying temperatures ranging from −10 °C to −30 °C. The process yields a powder consisting of highly porous particles and shows little loss of solubility for β-lactoglobulin and α-lactalbumin, the principal proteins in the isolate. A wet basis moisture content of 8.1% was achieved after freeze-drying at −10 °C for only 1 h, while at 30 °C a longer drying time (100 min) produced a wetter product (14% w.b.).
摘要
摘要 冷冻喷雾干燥是将溶液喷雾到冷的介质中然后冷冻干燥形成冷冻的颗粒,这个过程通常是在常压下物料在流化床上与冷的干燥气流接触后完成的。由于这个过程中物料的颗粒非常小,使得干燥速度比常规的冷冻干燥速度快。然而,常压流化床冷冻干燥所需要气体的数量非常大使得生产成本大大提高。这就促使人们将常压流化床改为低压流化床,因为在低压下采用较少量的气体就可以达到同样的快速冷冻干燥。本研究证明了在进口干燥气体的温度为 −10 °C ~ −30 °C 和 0.1 bar 的低压下完成乳清分离蛋白冷冻喷雾干燥的可能性。研究证明该干燥工艺过程得到的乳清蛋白粉颗粒具有非常高的多孔性,而且对 β-乳球蛋白和 α-乳白蛋白溶解性的损失也非常小。在 −10 °C 下只要冷冻 1 h,乳清蛋白粉的水分就达到了8.1% (干基),而在 −30 °C 时,则需要 100 min 水分含量才达到了14% (干基).
Résumé
Le couplage du séchage par pulvérisation et de la lyophilisation implique la pulvérisation d’une solution à travers un milieu froid et la lyophilisation des particules congelées obtenues, qui peut être réalisée par contact avec un fluide gazeux froid et sec dans un lit fluidisé, classiquement à pression atmosphérique. Cela permet des vitesses de séchage beaucoup plus élevées que celles obtenues par lyophilisation conventionnelle, en raison de la petite taille des particules impliquées. Cependant, les quantités de gaz requises pour la lyophilisation sur lit fluidisé à pression atmosphérique sont excessivement onéreuses, ce qui a conduit à modifier le procédé de façon à réaliser la fluidisation à pression sous-atmosphérique. La lyophilisation est ainsi toujours rapide, mais moins consommatrice de gaz. Cette étude présente la technique de séchage par pulvérisation-lyophilisation sur lit fluidisé à pression sous-atmosphérique (0,1 bar) d’une solution d’isolat de protéine de lactosérum (20 % p/p) pour des températures de gaz à l’entrée du séchage comprises entre −10 et −30 °C. Le procédé produit une poudre composée de particules hautement poreuses et montre une légère perte de solubilité de la β-lactoglobuline et de l’α-lactalbumine, les principales protéines contenues dans l’isolat. Une teneur en humidité de 8,1 % sur base humide était obtenue après séchage par lyophilisation à −10 °C après seulement une heure, alors qu’un produit plus humide (14 % sur base humide) était obtenu à −30 °C après un temps plus long (100 min).
Key words: fluidization / lyophilization / particulate / milk protein
关键字 : 流化床 / 冻干法 / 颗粒 / 牛奶
Mots clés : fluidisation / lyophilisation / particulation / protéine laitière
© INRA, EDP Sciences, 2010