JPH08298927A - ホエー粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノズルアトマイザーを用いて乳糖結晶化ホエ
ー粉末を製造する方法を提供する。 【構成】 ホエー濃縮液中で結晶化させた乳糖をホモゲ
ナイザーで均質化して粉砕した後、ノズルアトマイザー
を用いて圧力噴霧乾燥し、乳糖結晶化ホエー粉末を得
る。 【効果】 このホエー粉末は、乳糖が微小結晶の形状で
存在すると共に、溶解性が良好で、かつ粉体流動性が改
善されたものとなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホエー粉末の製造方法
に関し、詳しくは、粉末中に存在する乳糖が微小結晶の
形状で存在すると共に、溶解性が良好で、かつ粉体流動
性が改善されたホエー粉末を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホエーは、チーズ製造やカゼイン製造に
伴い大量に産生される副産物である。ホエー中には、ラ
クトアルブミンやラクトグロブリンなどの蛋白質、アミ
ノ酸などの非蛋白態窒素、乳糖、ミネラルなどが含有さ
れており、ホエーは食品としても非常に重要なものであ
る。これまで、チーズ製造時などに産生されるホエーの
大部分は廃棄処分されていたが、近年になり、その栄養
価が高いことや廃棄処分による環境汚染の問題などか
ら、ホエーは回収され、噴霧乾燥などの処理を行ったホ
エー粉末として種々の食品などに再利用されるようにな
った。

【０００３】噴霧乾燥されたホエーは、通常、無脂肪ホ
エー粉末で約72％の乳糖を含有している。このため、噴
霧乾燥により製造されたホエー粉末中に存在する乳糖
は、非結晶化状態（アモルファス状態）であり、ホエー
粉末の流動性を悪くする原因となっていた。また、この
ホエー粉末を長期保存すると乳糖が吸湿し、固いブロッ
ク状になるという問題があった。

【０００４】従来、ホエー粉末を製造するに当たって
は、ホエーを濃縮した後、乳糖が結晶化しないように加
温するか、もしくは、結晶化を促進させて乳糖結晶を沈
澱や遠心分離により除去する操作が行われていた。特開
昭60-54637号公報には、ホエーを噴霧乾燥するために、
乳糖を結晶化させて乳糖結晶を除去する方法が開示され
ている。このように、乳糖の結晶化を抑制する操作や乳
糖結晶を除去する操作を行う理由は、通常の圧力噴霧乾
燥に用いるノズルアトマイザーのノズルに乳糖が詰まら
ないようにすることにある。

【０００５】一方、R.Hanserは、このようなノズルアト
マイザーの欠点を回避するために、ディスクアトマイザ
ーを用いてホエーを噴霧乾燥する技術を開示している[E
vaporation Membrance Filtration and Spray Drying,
North European Dairy Journal, pp.331-340] 。この方
法により調製されたホエー粉末は流動性に優れているこ
とが知られている。その理由は、乳糖が目詰まりするこ
とを心配する必要がないので、ホエー中の乳糖を結晶化
させることができるためである。しかし、ディスクアト
マイザーを装備した噴霧乾燥装置を大型化することは困
難であり、この噴霧乾燥装置はホエーの大量処理には向
いていない。

【０００６】なお、現在までのところ、乳糖が結晶化し
たホエー粉末をノズルアトマイザーで製造したという報
告は知られていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ホエー
粉末を製造する方法について鋭意検討を行った結果、ホ
エーを濃縮し、乳糖の結晶を生成させた後、この乳糖結
晶を含む濃縮液をホモゲナイザーで均質化し、ノズルア
トマイザーを用いて圧力噴霧乾燥することで、粉末中に
存在する乳糖が微小結晶の形状で存在すると共に、溶解
性が良好で、かつ粉体流動性が改善されたホエー粉末を
製造できることを初めて見出した。したがって、本発明
は、ノズルアトマイザーを用いて圧力噴霧乾燥すること
によってホエー粉末を製造する方法を提供することを課
題とし、詳しくは、予め濃縮したホエー中の乳糖を結晶
化させ、この結晶化乳糖を含む溶液を圧力噴霧乾燥直前
にホモゲナイザーで均質化し、乳糖結晶を 100メッシュ
以下に破砕した後、圧力噴霧乾燥することを特徴とする
ホエー粉末の製造方法を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の原料であるホエ
ーは、いかなる方法で調製されたホエーであっても良
く、例えば、チーズ製造時に副生されるホエーや、カゼ
イン製造に伴って副生されるホエー、あるいは、既に粉
末として製造されたホエーを水に溶解した還元ホエーで
あっても良い。

【０００９】原料のホエーは、予めpHを６〜７の中性付
近に調整し、必要に応じて殺菌処理を行う。次いで、固
形分濃度を20〜60％、好ましくは30〜50％、特に好まし
くは35〜45％濃度となるよう濃縮する。この濃縮は、通
常行われている粉乳の製造工程中で採用されている真空
濃縮、蒸発缶などいずれの濃縮方法であっても良い。濃
縮終了後、緩やかに撹拌しながら冷却するが、乳糖の結
晶化を微小にするためには、この結晶化工程が重要であ
る。濃縮したホエーをノズルアトマイザーを用いて圧力
噴霧乾燥するためには、乳糖結晶の大きさを 150メッシ
ュ以下、好ましくは 100メッシュ以下にすることが望ま
しいので、可能な限り速やかにホエー濃縮液を冷却す
る。ホエー濃縮液の冷却に当たっては、冷却水を循環さ
せる構造を有する結晶化タンクに移して行うことが簡便
であるが、プレートなどを用いた冷却方法であっても良
い。好ましくは、50℃程度の濃縮終了時の温度から30分
以内に15℃以下になるような速度で冷却を行う。なお、
冷却温度は０〜20℃、特に好ましくは５〜15℃である。
冷却温度が高いと乳糖結晶の析出が悪くなり、また、乳
糖結晶の大きさが所望するサイズを越え大きくなり、そ
の為、以下の工程での効率が悪くなる原因となる。

【００１０】また、冷却工程において、乳糖結晶の析出
を促進するために、乳糖微結晶粉末を添加しシーディン
グを行うと良い。シーディングに使用する乳糖微結晶粉
末はできるだけ微小なものが好ましく、通常40μm 以
下、特に好ましくは20μm 以下の乳糖微結晶粉末を、ホ
エー濃縮液の重量当たり 0.001〜0.1 重量％、特に好ま
しくは、0.05〜0.02重量％添加する。乳糖微結晶粉末を
添加した後、緩やかに撹拌しながら乳糖結晶を形成させ
る。乳糖結晶の形成に当たっては、通常、上記の冷却温
度で10〜24時間が必要である。

【００１１】次に、このようにして乳糖の結晶化を完了
したホエー濃縮液をホモゲナイザーを用いて均質化する
と同時に生成した粗大な乳糖結晶を粉砕する。乳糖結晶
を目的とする 150メッシュ以下、好ましくは 100メッシ
ュ以下のサイズに粉砕するためには、ホモゲナイザーの
均質圧力を100kg/cm² 以上、好ましくは150kg/cm² に調
整して行うと良い。さらに均質化終了後、所望のメッシ
ュサイズ以上の乳糖結晶を除去するために濾過しても良
い。

【００１２】そして、均質化したホエー濃縮液をノズル
アトマイザーを設置した噴霧乾燥装置を用いて圧力噴霧
乾燥する。圧力噴霧乾燥に当たっては、モノノズルやマ
ルチノズルなどいずれのノズルであっても使用が可能で
ある。また、乾燥温度及び排風温度は、通常のホエー粉
末を製造する際に用いられる条件で良いが、一般的に
は、排風温度が約90℃の条件が好ましい。乾燥終了後、
得られたホエー粉末を通常の粉乳製造工程で行われるの
と同様に冷却し、充填して製品とする。

【００１３】本発明の方法で得られたホエー粉末は、顕
微鏡で粒子形を観察すると50μm 以下の粒子サイズを有
しており、また、非常に高い流動性を有していることが
特徴である。なお、得られたホエー粉末の流動性を市販
の粉体物性測定装置（商品名：パウダーテスター、細川
鉄工所製）により測定すると40以上である。このよう
に、本発明の方法により、非常に流動性が高く、密度も
高いホエー粉末を得ることができる。このホエー粉末
は、ディスクアトマイザーを用いて製造したホエー粉末
とノズルアトマイザーを用いて製造した乳糖非結晶のホ
エー粉末との丁度中間の性質を有している。

【００１４】以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細
に説明する。

【実施例１】本実施例では、本発明の方法を用い、従来
の乳糖非結晶ホエー粉末を原料としてホエー粉末を製造
した。すなわち、ノズルアトマイザーを用いて製造した
乳糖非結晶ホエー粉末50kgを15％濃度となるよう水に溶
解し、pHを約７となるよう水酸化ナトリウムで調整した
後、プレート殺菌機で 130℃、３秒間の殺菌を行い、多
重効用缶式濃縮機（ヴィーガント社製）で固形分濃度が
40％となるまで濃縮した。このホエー濃縮液 200klを冷
却用ジャケットを備えた結晶化タンクに移し、乳糖の結
晶化を行った。50℃の品温を有するホエー濃縮液を30分
間で15℃まで冷却する途中でホエー濃縮液の品温が40℃
となった時点で、予め調製しておいた平均粒子径20μm
の乳糖微結晶粉末13g を添加した。なお、この乳糖微結
晶粉末は、乳糖結晶をボールミルで微粉砕し、分級して
乳糖結晶の大きさを揃えたものである。乳糖微結晶粉末
を添加した後、ホエー濃縮液の品温を15℃まで冷却し、
その温度を維持したまま20時間緩やかに撹拌を続けた。
次いで、このホエー濃縮液を均質圧力150kg/cm² に調整
したホモゲナイザーで均質化し、さらに、60メッシュ及
び 100メッシュの濾過装置で結晶サイズの大きい乳糖を
除去した。濾過終了後、ホエー濃縮液を約40℃に加温
し、モノノズルアトマイザーを設置した噴霧乾燥装置で
圧力噴霧乾燥した。圧力噴霧乾燥の条件は、排風温度90
℃とし、製品の水分が約３〜４％となるよう設定した。
得られたホエー粉末は、冷却後、搬送して20kgづつ袋に
充填し、製品とした。以上の製造工程の概略を図１に示
した。

【００１５】

【実施例２】本実施例では、試料１として本発明の方法
により製造したホエー粉末、試料２として従来の乳糖非
結晶ホエー粉末（雪印乳業製）及び試料３としてディス
クアトマイザーを用いて製造した乳糖結晶化ホエー粉末
（RLA-DOMO社製）の粉体特性を測定した。なお、粉体の
物理的特性値についてはパウダーテスター（細川鉄工所
製）を用いて測定した。

【００１６】（１）平均粒子径 上記３種のホエー粉末について、ランダムにサンプリン
グし、篩い分け法により平均粒子径を測定した。 （２）水分 上記３種のホエー粉末について、ランダムにサンプリン
グし、１試料当たり３検体を秤量し、乾燥減量法により
水分含量を測定した。 （３）充填密度 上記３種のホエー粉末について、ランダムにサンプリン
グし、１試料当たり３検体の充填密度(g/cm³) を測定し
て平均値を求めた。なお、充填密度の測定は以下のよう
に行い、緩密度と密密度について測定した。 緩密度の測定方法：篩(710μm)を振動させて試料を落下
させ、規定の容器(100ml) に受けて重量を測定する。そ
して、粉体重量／カップ容積により緩密度を求める。 密密度の測定方法：規定の容器(100ml) に試料を入れ、
この容器を落下させて落下の衝撃で固め、この重量を測
定する。そして、粉体重量／粉体容積により密密度を求
める。 （４）流動性 上記３種のホエー粉末について、ランダムにサンプリン
グし、１試料当たり３検体の流動性を測定した。流動性
の測定は以下のように行った。 流動性の測定方法：以下の項目を装置記載の説明書に従
って測定して指数を求め、各指数を合計した値を流動性
指数とした。 （ａ）安息角 標準篩を振動させて試料ロートを通じて固定台に試料を
堆積させ、その角度を測定する。 （ｂ）圧縮度 緩密度／密密度の比より求める。 （ｃ）スパチュラ角 スパチュラの上に試料を堆積させ、その角度を求める。 （ｄ）凝集度 標準篩を用いて、これを一定時間、一定強度で振動さ
せ、各篩に残った試料の程度から凝集の指数を判断す
る。以上の各指数の合計値を流動指数として表す。 （５）溶解性 上記３種のホエー粉末について、溶解性を測定した。な
お、溶解性の測定は以下のように行った。 溶解性の測定方法：試料50g に50℃の温湯150gを加え、
３回／秒の速さでスパチュラを撹拌し、試料が完全に溶
解するまでの時間を溶解時間として評価すると共に、試
料10g を水に分散させた時の沈降時間を測定し、これを
水濡れのし易さとして評価して、両者の結果から溶解性
を良好、やや良好、不良の３段階で評価する。表１に各
試料の物理的特性値と溶解性の測定結果を示す。

【００１７】

【表１】 ──────────────────────────────────── 平均粒子径 水分 充填密度 (g/cm³) 流動性 溶解性 緩密度 密密度 ──────────────────────────────────── 試料１ 46 (μm) 1.70 (％) 0.548 0.815 42 良好 試料２ 48 3.54 0.461 0.814 29 不良 試料３ 91 2.50 0.442 0.601 66 やや良好 ────────────────────────────────────

【００１８】本発明の方法で製造された試料１は、充填
密度が高く、溶解性に優れており、また、流動性は従来
の乳糖非結晶ホエー粉末とディスクアトマイザーを用い
て製造した乳糖結晶化ホエー粉末との中間の値を示し
た。したがって、本発明の方法で製造したホエー粉末
は、溶解性に優れ、かつ充填特性にも優れた製品である
ということが確認できた。さらに、走査電子顕微鏡観察
の結果、このホエー粉末中に含まれる乳糖は結晶状態で
あることが確認できた。

【００１９】

【実施例３】本実施例では、本発明の方法により製造し
たホエー粉末、従来の乳糖非結晶ホエー粉末（雪印乳業
製）及びディスクアトマイザーを用いて製造した乳糖結
晶化ホエー粉末（RLA-DOMO社製）について、室温で長期
間保存した場合の吸湿による固形化現象を測定した。す
なわち、各試料300gを 500ml容量のビーカーに入れ、シ
ャーレで蓋をして室温で１ケ月間放置した。その後、粉
末の状態をスパチュラによる砕け易さで評価した。本発
明の方法により製造したホエー粉末は１ケ月経過後も全
くサラサラ性を失わなかったが、従来の乳糖非結晶ホエ
ー粉末は完全に固形化してスパチュラで砕くことが困難
であった。また、ディスクアトマイザーを用いて製造し
た乳糖結晶化ホエー粉末は本発明の方法により製造した
ホエー粉末とほぼ同等であったが、表面は固形化してい
た。

【００２０】

【実施例４】本実施例では、本発明の方法を用い、ゴー
ダチーズを製造する際に副生するホエーからホエー粉末
を製造した。すなわち、ゴーダチーズ製造時に排出され
たホエーをクラリファイアー処理して沈澱を除去し、こ
れを原料のホエーとした。なお、このホエー中の固形分
は約５％であった。このホエーを水酸化ナトリウム水溶
液でpH７に調整し、以下の工程は実施例１と同様に実施
した。このようにして得られたホエー粉末は流動性の高
い粉末であった。

【００２１】

【発明の効果】本発明により、ノズルアトマイザーで圧
力噴霧乾燥することを特徴とする乳糖結晶化ホエー粉末
の製造方法が提供される。本発明により、溶解性及び流
動性が良好なホエー粉末を製造することができる。ま
た、偏光写真及び顕微鏡写真で観察すると本発明により
得られたホエー粉末は滑らかな表面を有すると共に、微
小な乳糖結晶を有しており、極めて滑らかな食感のホエ
ー粉末を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の製造工程の概略を示したフローチャ
ートである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予めホエー濃縮液中で結晶化させた乳糖
   をホモゲナイザーで均質化して乳糖結晶を 100メッシュ
   以下に破砕した後、ノズルアトマイザーを用いて圧力噴
   霧乾燥することを特徴とするホエー粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 予めホエー濃縮液中で乳糖を結晶化する
   に際して、濃縮液を急速冷却して乳糖の微小結晶を生成
   させることを特徴とする請求項１記載の製造方法。