乳製品製造における膜分離技術
関

信

夫

(森永乳業株式会社素材応用研究所#〒2528583 神奈川県座間市東原 5183)

Membrane separation technology in dairy production
Nobuo Seki
(Morinaga Milk Industry Co., LTD. Food Ingredient & Technology Institute 1
83, 5-Chome, Higashihara, Zama-City,

Kanagawa-pref. 2528583 Japan)

要旨
乳製品m製造jICe分離技術n重要fAŒ#gŒ•P膜分離技術m重要性K高}beLeC‘"
膜分離技術n\m膜m細孔m大LTjŠŒ#細孔径m最„大LC精密“過法（MF 法）J‹#逆浸透法（RO 法）}f様々i»ŸÓm膜K存在X‘"乳n各成分K様々i大LTm異i‘形態˜取beC‘mf#膜分離j適VeIŒ#膜分離技術n様々i乳製品製造j利用T’eL^"膜分離技術m進歩
jŠŒ MF 法jŠ‘Û·åô¦¸Ÿïm分画†#ÆÊ“過法（NF 法）jŠ‘味m調整#複数m膜m組~合•ZjŠ‘無乳糖乳m製造方法ihm新VC利用法K開発T’eC‘"今後„乳製品製造jI
P‘膜分離技術m重要性K高}‘„mg思•’‘"1.

去#水分m除去（濃縮）ihn#\m一部K膜分離

n W ƒ j

技術f置L換G‹’#今後„置L換GK進‚g考G

分離技術n殺菌#発酵ihg共j乳製品製造jI‹’‘"膜分離技術n#従来m分離技術j置L換•

Ce最„重要i技術m一cg考G‹’‘"I\‹‘_PfiN#除菌#^™pN質m分離及r選択的N#乳˜利用V始ƒ^当初J‹#浮上V^ªæôÜ

脱塩ihjŠŒ#今}fjiJb^新VC乳製品˜

層˜集ƒ^Œ#異物ih˜布ihfRV^Œ#煮詰

製造X‘Rg„可能jVccA‘"膜分離技術m特ƒe水分˜除去X‘RgK行•’eC^fA“Eg

徴g\m効果˜表 1 j示V^"膜技術m乳製品製思•’‘"乳製品K工業的j製造T’‘ŠEji‘

造wm利用n今後}X}X盛™jibeCNg考Gg#\’‹nªæôÜ·Íèô»ô#ªåæÑšŸ

‹’‘"àô#減圧式£ÌÙèô»ôihf行•’‘ŠEj

本稿fn#乳製品製造jIP‘圧力差˜駆動力g

iŒ#現在jICe„\’‹m機械n利用T’eC

X‘膜分離技術gVe精密“過法（以下 MF 法）#‘"

限外“過法（以下 UF 法）#ÆÊ“過法（以下 NF

1960 年代後半J‹高分子膜m# 1980 年代前半J法）及r逆浸透法（以下 RO 法）˜幅広N紹介X‘‹·åÛ¿ª膜m製造技術K向上V1)#使C勝手m

g共j#膜分離技術K„^‹VeN’‘新VC乳製

良C膜m開発j伴C#脂質m分離#異物†塵埃m除品jcCe„述x‘"}^膜技術j必YV„馴染~
miC読者m方j„分JŒ†XCŠE#膜分離技術
j関X‘最低限m用語解説„記載V^"

E-mail: n_seki＠morinagamilkk.co.jp― 35 ―

乳

業

技

術

表1
特

膜分離技術m特徴g\m効果

徴

効

果

膜m種類#細孔ih˜組~合•Z‘RgK可能

従来jiC#新VC乳素材m開発K可能

pH 調整剤#酵素ihK不要

^™pN質m変性KiC
製品m純度˜上Q‘RgK可能
添加剤m除去#沈殿物m分離ihK必要iNiŒ#工程m簡略化K可能

加熱˜伴•iCRgK多C

栄養価m損失KiC（^™pN質ihm変性KiC#生理活性物質˜失活TZiC）
加熱臭†#色調m変化ihKiN官能特性˜変化TZiC

相変化˜伴•iC

(蒸発法j比xe）消費£Éç©ôK少iC
香気成分K保持T’‘

2.

膜分離技術m基礎

膜分離m原理本稿fn#圧力差˜駆動力gX‘ MF 法#UF 法#
NF 法# RO 法˜扱E"R’‹m分離方法n溶質m±Ÿ¶†荷電m違C˜利用X‘„mfA‘"MF 法#
UF 法# NF 法m基本的i原理n#膜m細孔径ŠŒ

„小Ti分子#粒子n膜˜透過V#大Li„mn阻止T’‘「t‘C分P」g考G‹’eC‘"RO 法
n#保持液側j浸透圧以上m圧力˜JP‘RgjŠ

図 1aÌ¿½処理Ñéô

図 1b

連続処理Ñéô

Œ#水分子˜透過液側j押V出X方法fA‘2)"

膜設備m基本Ñéô膜設備m基本Ñéô˜図 1 j示V^"膜設備n
通常#原液˜入’‘»ïª#送液ÙïÓ#膜˜内蔵V^膜Þ´áôç及r圧力調整弁K基本的i構成要
素fA‘"膜˜透過V^液˜透過液#膜˜透過Vi
Jb^液˜保持液g呼u"図 1 a n#Ì¿½処理
g呼o’‘方式f#保持液˜原液»ïªj戻V#何度„膜Þ´áôçj処理液˜送Œ込‚Rgf#膜˜
透過ViC溶質m純度˜上Q‘RgKfL‘"}^
送液ÙïÓjŠŒ膜Þ´áôçj供給T’‘流量˜eN‘透過液量n透過流束g呼o’‘"通常n#1ªéμÑéô流量g呼u"図 1 b n#連続処理g

秒間#膜面積 1 m2 当^Œm透過流束˜比較X‘R

呼o’‘方式f#膜Þ´áôçJ‹出^透過液及r

gf#膜m性能˜評価X‘"一般的jn#同一条件

保持液˜原液»ïªj戻TY\’]’別m»ïªif透過流束K高C方K#製造効率K良Cg言G‘"

hj送Œ込‚"
阻止率及r濃度分極
膜m„E一cm重要i性能n阻止率fA‘"特定透過流束
単位時間A^Œ#単位膜面積A^Œj透過Ve出Vol. 66. 2016

m溶質K膜jŠŒ透過˜阻止T’‘割合˜示X値f― 36 ―

AŒ#真m阻止率g見JPm阻止率KA‘"真m阻

溶質 A g溶質 B ˜分離X‘場合#溶質 A g溶質 B

止率及r見JPm阻止率n#\’]’式( 1 ）#（ 2 )m阻止率m差K大LCg分離K容易fAŒ#膜˜選

f定義T’‘"透過液K膜˜透過X‘際j溶質m一択X‘際jn#分離V^C溶質同士m阻止率m差K部n膜˜透過fLY阻止T’‘^ƒ#通常溶質m阻

大LNi‘膜˜選択X‘RgK重要gi‘"

止率n 0 以上fA‘"\m^ƒj膜面f阻止T’^溶質K膜面f濃縮T’#膜面近Nm溶質濃度n#Ñš¡æï«

元々m供給液m濃度ŠŒ„高Ni‘"Rm現象˜濃Ñš¡æï«gn#“過中j食品成分K膜表面†

度分極g呼r#膜面近傍m溶質濃度m高C層n濃度

膜孔内j吸着・付着X‘Rg#膜m細孔K閉塞X‘

分極層g呼o’‘"濃度分極m概念図˜図 2 j示

Rg#膜表面付着層K形成X‘Rgm 3 cj大別V^"真m阻止率n濃度分極jŠŒ上昇V^膜面j

T’#膜mÑš¡æï«jn複数m現象K関与Ve

IP‘溶質濃度（Cm）˜用Ce計算X‘K#Cm n

C‘g考G‹’eC‘3,4) "Ñš¡æï«K発生X

直接測定X‘RgKfLiC^ƒ#真m阻止率˜求‘g#透過流束K低下V#阻止率K変化X‘"乳ƒ‘際jn#Cm n実験Ãô»ih˜使be計算X

n#^™pN質#不溶性・難溶性m塩˜多N含‚^‘必要KA‘"一方#見JPm阻止率˜求ƒ‘mjƒÑš¡æï«˜発生V†XC"\m^ƒ乳m膜利

必要i値n全e測定jŠŒ求ƒ‘RgK可能fA‘"

用jICen#CJjVeÑš¡æï«m発生˜防止X‘JK重要i課題fA‘"福渡‹5)n#×£Ÿ

R＝(1－Cp/Cm)×100()式(1)m RO 濃縮jICeÑš¡æï«原因物質m膜面濃R真m阻止率

度KA‘限界˜超G‘gÑš¡æï«K生W‘Rg

Cp透過液m溶質濃度

˜報告VeIŒ#Rm限界膜面濃度˜与G‘体積透Cm膜面jIP‘溶質濃度

過流束˜限界安定体積透過流束g定義VeC‘"\
Ve#限界安定体積透過流束以下f装置˜運転X‘

Robs＝(1－Cp/Cf)×100()式(2)RgfÑš¡æï«˜¯ïÄéôçX‘RgK可能

Robs見JPm阻止率

fA‘gVeC‘"Cp透過液m溶質濃度以上膜技術j関Ve最低限m情報˜記載V^K#

Cf保持液m溶質濃度

本稿˜読~進ƒe行N上f膜技術m用語ih˜知Œ^Cg思•’^方n#以下m×ôÜÖô´（ HP）† JIS 規格ih˜参照Ve頂L^C"「食品膜・分離技術研究会」HP

用語集ih

http://www.mrc-sp.sakura.ne.jp/「化学工学資料mÖô´」HP

膜分離工学ih

http://chemeng.in.coocan.jp/
JIS K 38022015膜用語

3.

乳 m 膜 分 離

乳m水分含量K高N#}^乳中m各成分K化学的
j様々i形態˜gbeC‘^ƒ#乳n膜分離j適V
eC‘g言G‘"乳n水分#^™pN質#脂質#炭水化物#無機質#Ï»Ûïih˜Ìåïμ良N含™
図2

fC‘6)"日本食品標準成分表2015年版（七訂）j濃度分極m概念図― 37 ―

乳業

技術

Š’o#普通牛乳m組成n#水分87.4#^™pN（ÛÉåç類）nŸ¥ï†塩m形gVe#各成分K

質 3.3#脂質 3.8#炭水化物 4.8#灰分 0.7g

様々i形態˜取ŒiK‹#一部n不溶物gVe#一T’eIŒ#普通牛乳m固形分割合n 13 程度g

部n溶解Ve乳中j存在VeC‘"t‘C分P˜基

低C^ƒ#乳n希釈ihm操作˜X‘RgiN#\

本原理gX‘膜分離技術jŠŒ成分˜分離X‘際jm}}膜分離処理X‘RgK可能fA‘"^™pN

n#存在形態K様々fA‘Rg#Xi•`#大LT

質n#¦¸ŸïÛ·ç（直径 40 ～ 600 nm ）及r×†Ÿ¥ïgVem価数K異i‘RgK#各成分˜細£Ÿ^™pN質（分子量15,000程度）j区分fL#

JN分離X‘Rg˜可能jVeC‘"乳j含}’‘

脂 質 n 脂 肪 球 （ 直 径 0.1 ～ 10 mm ） g V e # 灰 分

成分g膜m細孔mIIŠ\m大LT˜図 3 j示V^4 ) "
乳製品製造jIP‘膜分離技術m利用例˜図 4
j示V^7)"MF 法fn除菌†¦¸ŸïÛ·çm分
離˜行C#UF 法fn^™pN質˜他m成分J‹分
離V# NF 法fn塩類˜分離V# RO 法fn水˜分
離X‘"乳製品製造jICe#多Nm膜K様々i形
f利用T’eIŒ#膜K重要i役割˜果VeC‘R
gK分J‘"

4.

M

F

法

MF 膜n分離粒径 0.1 ～数 mm #圧力n減圧～数

図3

乳中m成分大LTm目安g膜分離技術

100 kPa 程度f運転T’‘8)"不溶物m除去#細菌（Kumar et al., 2013）†体細胞m除去#脂肪m除去ihj利用T’eL^

MF精密“過#UF限外“過#NFÆÊ“過#RO逆浸透

図4Vol. 66. 2016

K#最近fn¦¸ŸïÛ·çm分離j„用C‹’e

乳業jIP‘膜技術（吉岡#2013)― 38 ―

C‘"

除菌
耐熱性菌n#菌体内j芽胞（ spore ）˜形成X‘RgKAŒ#芽胞n耐熱性K高C^ƒ#加熱殺菌T’e„生L残Œ†XN#生育条件K整Eg増殖˜始ƒ‘9)"\m^ƒ芽胞˜ MF 膜jŠŒ取Œ除NRg
f#\m後j行E加熱殺菌m条件˜穏†JjX‘R
gKfL‘"\m結果#加熱jŠ‘風味変化˜最小
限jVe#風味K生乳j近C飲用乳m製造†#½ô
¶m原料gVe凝固V†XC原料乳˜作成X‘Rg
K可能ji‘1)"MF 膜jŠ‘除菌方法gVe#Â図 5aÄåÍ¿ª社m Bactocatch system˜挙Q‘Rg

通常m MF ³μÂÜjŠ‘圧力低下（重松#2004）

KfL‘" Bactocatch systemn#細孔径 1.4 mm
m·åÛ¿ª製m MF 膜j# 50 °C j調節V^脱脂
乳˜通液Ve菌˜分離X‘³μÂÜfA‘"A‹J
Wƒ脂肪˜除去V^脱脂乳˜ Bactocatch system
j供給X‘"菌n膜˜zg™h透過ViC^ƒ#膜˜透過ViJb^菌n保持液側j濃縮T’#透過液
側m菌数n少iC"菌K濃縮T’^保持液側n#A‹JWƒ分離VeIC^ªæôÜg混合V#130°
C#
4 秒ihm殺菌˜行b^後#透過液g混合Ve製品

化X‘„mfA‘" Bactocatch system実用化j
ICe#膜間差圧˜制御Ve膜mÑš¡æï«˜防止X‘均一膜間差圧（ UTP ）K重要i役割˜果^
VeC‘"iI膜m保持液側g透過液側m圧力差˜
膜間差圧g呼u" MF 膜fn膜m細孔K大LC^
図 5b

ƒ#液˜透過TZ‘mj必要i膜間差圧K低C"\

UTP ³μÂÜjIP‘圧力低下（重松#2004）m^ƒ#ªéμÑéô流量˜高NX‘g図 5 a j
示V^ŠEjÞ´áôç入口m膜間差圧（P1 g P3m差）K高NiŒ過M#入Œ口付近J‹Ñš¡æï

W‘ŠEj工夫T’eC‘"乳製品製造wm MF«K発生X‘"膜間差圧˜低NX‘^ƒj#ªéμ法m利用jICenÑš¡æï«m防止K重要fA

Ñéô流量˜低NX‘g#Ñš¡æï«m原因gi

Œ#UTP 法_PfiN各種Ñš¡æï«m防止法‘"\Rf図 5 b mŠEj#透過液m一部˜膜Þ

K検討T’eC‘"膜m構造gVe膜表面j阻止率´áôçj戻Ve循環TZ‘RgjŠŒ#膜間差圧

ih˜決定X‘活性層KAŒ#活性層m下j活性層

˜膜m入口g出口f変•‹iCŠEjV^mK

˜物理的j支G‘支持層KA‘"透過液側˜循環T

UTP m原理fA‘" Bactocatch systemjICe

Z‘RgiN UTP 運転g同W効果˜実現X‘膜gn#膜Þ´áôç内m透過液側jÏô¶˜充填Ve

Ve#入口付近m支持層˜密jVe#出口j向Jb

透過液mªéμÑéô流量K低Ne„圧力損失K生e}o‹jX‘Rgf膜透過時m抵抗˜変G#入口― 39 ―

乳業

技術

付近g出口付近m圧力差˜小TNV^„m†#活性eC‘"3 倍濃縮˜ 3 回繰Œ返V^所#保持液jI

層自身m抵抗˜入口付近˜高NVe#出口j向Jb

P‘×£Ÿ^™pN質m除去率n70.3fAb^"

e小TNX‘Rgf圧力差˜均一化V^ŠEi膜K\’j対Ve#孔径 0.1 mm m·åÛ¿ª膜˜用C

開発T’eC‘10)"^同条件fm×£Ÿ^™pN質m除去率n 95 以
上j達X‘RgJ‹#×£Ÿ^™pN質m除去n樹
脂製膜ŠŒ„·åÛ¿ª膜m方K効率的fA‘gV¦¸ŸïÛ·çm分画
MF 法˜用C^¦¸ŸïÛ·çm分画jcCe#

eC‘"Zulewska ‹14) „同WŠEj·åÛ¿ª膜

研究#実用化K進™fC‘"脱脂乳˜孔径0.1～0.2

m方K#×£Ÿ^™pN質m除去率K高Jb^g報

mm m·åÛ¿ª製 MF 膜f分画X‘g膜˜透過V

告VeC‘"VJViK‹#樹脂製膜n·åÛ¿ªiJb^保持液側jn#Û·åô¦¸Ÿï（micel-

製膜j比x‘gŸÇ³ßç¯μÄK安C^ƒ#今後

lar casein ）g呼o’‘Û·çm状態K維持T’^„樹脂製膜jŠ‘Û·åô¦¸Ÿï製造m検討K続¦¸ŸïK濃縮T’#透過液側jn×£Ÿ^™pN

CeCN„mg思•’‘"質#乳糖#\m他˜構成要素gX‘›ŸÃœ›ç×£Ÿ（ideal whey）g呼o’‘画分K得‹’‘11,12)"

脂肪球m分画Û·åô¦¸ŸïnèïÉ¿Ä凝集性K高C^ƒ#Goud áedranche ‹15)n#乳m脂肪球˜·åÛ¿ª½ô¶m原料乳jÛ·åô¦¸Ÿï˜添加X‘Rg

製 MF 膜je直径m小TC画分（SG2 mm 以下）

f#½ô¶製造時m凝固時間K短Ni‘#®ç強度

g大LC画分（LG2 mm 以上）j分画V#飲用乳#

K上K‘#収率K向上X‘ihm効果KAŒ#Ëôäô«çÄ#Ñè¿³á½ô¶#±ëôªæôÜ#Å½ô¶m原料˜中心j利用T’eC‘1)"MF 法¦ÚïÕôç½ô¶及rÌ»ô˜作成V#脂肪球径˜用C‘以前jn#¦¸Ÿïg×£Ÿ˜分P‘際j

K各乳製品mÂªμ½ßô及r官能特性j及{X影n#乳酸菌g酵素˜加G‘C•ˆ‘½ô¶gVe¦

響˜調x^"飲用乳fn#SG KªæôÜ·Íèô¸Ÿï˜分離X‘J#酸˜加Ge乳m pH ˜下Q‘

»ôf作成V^通常mªæôÜj比xe有意j脂肪Rgf¦¸Ÿï˜凝集TZe分離X‘mK主流fA感（ unctuous ）KAŒ#ªæôÛô（ creamy ）fb^"MF 膜分離f得‹’‘×£Ÿn#従来J‹m

Ab^"äô«çÄfn#SG KμÜôμ（smooth）½ô¶由来m×£Ÿ†酸×£Ÿg比xe#脂肪#細f#LƒK細JN（ˆne）#LG nVbJŒ（ˆrm）

菌˜含}Y#μ»ô»ô†èïÉ¿ÄK加G‹’e

Ve#粒子K粗（grainy）Jb^"他m乳製品„同CiC^ƒμ»ô»ô培地成分#乳酸菌m代謝物†#様m傾向˜示V# SG ˜用C‘Rgf脂肪感（ un-k ¦¸ŸïJ‹遊離V^«æ¯ÚªéÖÓ½Å#

ctuous）KAŒ#LƒK細JC（ ˆne）製品gib

pH ˜下Q‘^ƒj加G‹’^酸ih˜含}Y#製^g報告VeC‘"但VÌ»ôm~有意i違Cn認

造Ì¿½毎mo‹cLK小TCgCE特徴˜有X

ƒ‹’iJb^"R’‹m結果J‹#MF 法jŠŒ‘11) "›ŸÃœ›ç×£Ÿn追加m精製˜必要g

分画V^脂肪球˜用C‘Rgf#乳製品m食感†味

ZYj#UF 法m処理˜行ERgK可能fAŒ#酸˜変G‘可能性K開J’^g結論dPeC‘"

化jŠ‘影響˜受PjNC#®ç化†機能性能力K
高CgCE特徴˜持c"·åÛ¿ª膜jIP‘流路形状m影響

MF 法jŠ‘Û·åô¦¸Ÿïm製造n·åÛ¿

Adams ‹16) n#流路m形状K菱形g円形fA‘ª膜_PfiN樹脂製m膜m利用„検討T’eC‘"·åÛ¿ª膜j 50 °C f脱脂乳˜通液V^際m#流

Beckman ‹13) n孔径 0.3 mm #μÍŸåç構造mÑ

路形状m違CK×£Ÿm除去率ihj及{X影響˜¿化ÏÇæÃï樹脂製 MF 膜˜用C^ 50 °C fm脱調査V^"\’]’m膜断面m形状˜図 6 j示

脂乳J‹mÛ·åô¦¸Ÿïm分離jcCe報告V

X"外寸法K同W膜£èÝïÄm場合#菱形形状mVol. 66. 2016

― 40 ―

図6

菱形流路g円形流路m断面図（Adams et al., 2016)

方K流路数˜多NX‘RgKfL#菱形膜m膜面積£Ÿ^™pN質m回収g乳糖m製造効率K向上V

n円形m約 1.5 倍gi‘"菱形形状m場合#円形j^"×£Ÿ˜ UF 法f処理X‘Rgf#膜˜透過V

比xe保持液J‹m×£Ÿm除去率K高C„mm#

iC保持液側jn×£Ÿ^™pN質K濃縮T’#膜¦¸Ÿïm透過液wm流出量K多NiŒ#同一圧力

˜透過V^透過液側jn乳糖gÛÉåçK得‹’‘"jICen透過流束K低Jb^"\’‹m要因gV

UF 膜 f 濃 縮 T ’ ^ × £ Ÿ n 通 常 Whey Protein

e菱形m頂点付近jICe#Z™断力K小TNi‘

Concentrate (WPC）g呼o’#×£Ÿ^™pN質

Rgf説明fL‘gVeC‘"同W外寸法m膜£è

濃度K高C場合jn Whey Protein Isolate (WPI）ÝïÄjICe#流路K菱形形状m方K膜面積K広g呼o’‘"×£Ÿ^™pN質n#›ÛÊ酸m利用

Ni‘^ƒ#£èÝïÄ数m減少jŠŒ膜j関X‘

率˜表X›ÛÊ酸μ¯›K100fAŒ#分岐鎖›Û¯μÄ˜抑G‘RgKfL‘fA“EgVeC‘"Ê酸（BCAA）K豊富j含}’‘RgK知‹’eC

Adams ‹17) n#·åÛ¿ªÑœç»ôm円形流路‘"×£Ÿ^™pN質˜摂取X‘Rgf肥満者m体m穴径m大LTm違Cm影響jcCe„検討VeI

重†体脂肪量K減少V^gCE報告18) KAŒ#}Œ#活性層†支持体m構造ih_PfiN#·åÛ

^高齢者K摂取g運動˜併用V^際jn#筋肉増加¿ªÑœç»ôm形状†#流路m形状j関X‘検討

ihm効果˜高ƒ‘RgK報告T’eC‘19)"
脱脂乳˜ UF 膜f処理Ve#乳^™pN質全体˜„進‚g思•’‘"

5.

U

F

濃縮V^„mn Total Milk Protein (TMP）}^n

法

Milk Protein Concentrate (MPC）g呼o’#›Û

UF 法n分画分子量数1000～数10万#圧力n減圧

Ê酸μ¯›n×£Ÿ^™pN質g同様j 100 fA～ 数 100 kPa 程 度 f運 転 T’ ‘8) " 乳 成 分 m中 f‘"今後}X}X×£Ÿ^™pN質及r\m製造方

UF 膜˜透過X‘„mn乳糖#ÛÉåç#ÖÓ½

法fA‘ UF 法m重要性K#高齢化K進‚日本jIÅ#›ÛÊ酸#水ih#脂肪g^™pN質以外m溶

Ce高}‘„mg考G‹’‘"

質fA‘"
抗原性m低減乳n›èç©ôm原因gi‘RgKAŒ#各社Š

×£Ÿ^™pN質m分離×£Ÿn½ô¶˜製造X‘際m副産物gVe得‹Œ抗原性˜下Q^Ûçª›èç©ô用ÛçªK発売’‘"×£Ÿn栄養価m高C×£Ÿ^™pN質†乳T’eC‘" Nakamura ‹20) n# WPC ˜^™pN

糖˜含‚一方#固形分濃度K約 6 g低CRgJ

質分解酵素f処理V^分解物˜#細孔径 0.1 mm m‹#廃棄T’‘Rg„多Jb^"VJViK‹#×

MF 膜}^n分画分子量 20,000, 6,000, 2,000 m UF

£Ÿm処理j UF 法K使用T’‘ŠEjibe#×

膜f処理Ve分子量g抗原性˜評価V^" HPLC

― 41 ―

乳業

技術

法jŠŒ測定V^分子量（ MW ）n#酵素分解m

常 H 型m陽Ÿ¥ï交換樹脂g OH 型m陰Ÿ¥ï交~ # 及 r 酵 素 分 解 m 後 j MF 処 理 V ^ „ m f n

換樹脂m両方˜組~合•Z^Ÿ¥ï交換法K利用T

1,000～ 6,000（ MW ）fAb^mj対Ve#UF 処’‘K#陽Ÿ¥ï交換樹脂˜用C‘g#粉Ûçªj

理V^„mfn1,000～3,000（MW）g低下VeC

ICe大切i栄養素fA‘¦ç³¡ÜgÚ«É³¡^" b- åªÄ«éÒæïj関X‘抗原性˜ ELISA

ÜK除去T’eV}EgCE欠点KA‘" Okawa

法f測定V^gR“#分解V^_Pm„mg分解後‹21) n#通常 OH 型fA‘陰Ÿ¥ï交換樹脂m¦

MF 処理V^„mm抗原性n#原料 WPC gzg™

¡ï»ôŸ¥ï˜塩素Ÿ¥ïgV^塩素型陰Ÿ¥ïh変•‹iJb^K#分解後 UF 処理V^„mn#

交換樹脂j×£Ÿ溶液˜通液V^後j#NF 法f脱1/30J‹ 1/200j低下VeIŒ#酵素分解g UF 処

塩X‘RgjŠŒ#ÆÄæ¡Ü#¦æ¡Üm除去率

理m組~合•ZjŠŒ#抗原性˜低下TZ‹’‘R

˜約90j高ƒ^Rg˜報告VeC‘"g˜示V^"6.

NF

NF 法jŠ‘味m調整法

NF 法f牛乳˜濃縮X‘gÆÄæ¡Ü#¦æ¡Ü

NF 法n#分画分子量 100 前後～数 1000 #圧力ng塩素ihm 1 価mŸ¥ïK除J’‘^ƒ#Tb

数100 kPa～数 MPa 程度f運転T’‘8)"乳成分mpŒgV^濃縮乳K得‹’‘"NF 濃縮乳n#\m

中f NF 膜˜透過X‘mnÆÄæ¡Ü#¦æ¡Ü#}}製品gT’^Œ#›ŸμªæôÜm原料gVe

塩素#水K主fAŒ#NF 法n×£Ÿm脱塩j使用

利用T’eC‘22)"}^#RO f濃縮T’^全乳}T’‘RgK多C"^n脱脂乳„製品化T’eC‘"松井‹23) n#脱脂 乳 ˜ RO 膜 f 2 倍 j # NF 膜 f 3 倍 j 濃 縮 V ^後#Ÿ¥ï交換水˜加Ge無脂乳固形分˜ 11 j×£Ÿm脱塩乳業会社m重要i製品m一cj育児用調製粉乳C

調整V^ RO 処理乳g NF 処理乳˜\’]’ 10#•ˆ‘粉ÛçªKA‘"牛乳m^™pN質m内訳

1 2#2 1#0 1 j混合V^±ïÓçm官能評価n#¦¸Ÿïg×£Ÿ^™pN質m比K約 8 2 f

˜行b^"RO 膜処理乳m割合K高Czh濃厚感K

A‘mj対Ve#人m母乳中m\’n約 46 fA

強NiŒ#NF 膜処理乳m割合K高Ni‘zhTb‘"粉Ûçªm組成˜人m母乳j近dP‘^ƒjpŒ感K強Cg評価T’^Rg#1 価mÛÉåçn

n#×£Ÿ^™pN質m添加K欠JZiC"VJV

単j塩味gVe_PfiN#Ûçª臭#¯ª#濃厚iK‹×£Ÿ中mÛÉåç含量n#人m母乳j比x感g„関連KA‘g考G‹’‘g報告VeC‘"}

e高C^ƒj#×£Ÿ˜粉Ûçªj配合X‘際jn^ NF 法g脱酸素分離殺菌法˜組~合•Ze製造T

脱塩X‘RgK必須gibeC‘"×£Ÿ˜脱塩X’^Ñè¿³áªæôÜ„開発T’eIŒ#強CÛ‘方法gVeŸ¥ï交換法#電気透析法˜始ƒgXçª風味gXbLŒgV^後味fAb^g報告T’‘多Nm方法K利用T’eL^"}^ÛÉåç含量eC‘24) "複数種類m膜˜組~合•Ze#乳m組

m低C×£Ÿ^™pN質gVe#UF 法f得‹’^成˜¯ïÄéôçX‘Rgf製品m風味˜変G‘R

WPC ih„利用T’eC‘"脱塩g濃縮K同時j

gn従来J‹行•’eL^K#膜分離技術m進展j

fL#運転時m管理KŸ¥ï交換法ihj比xe簡

ŠŒ#従来iJb^ŠEi特徴˜持b^風味˜有X

便i NF 法„×£Ÿm脱塩j多N利用T’eC‘"‘乳製品#乳原料K開発T’eCN„mg考G‹’

但V NF 法_PjŠ‘脱塩fn#ÆÄæ¡Üm脱塩‘"

率gVe 30 ～ 40 程度K限界fA‘"脱塩率˜高ƒ‘方法gVe#NF 法†電気透析法g#Ÿ¥ï交透過流束予測換gm組~合•ZK採用T’eC‘"\m際jn通Vol. 66. 2016

乳m膜分離特性j影響X‘因子n数多N#T‹j― 42 ―

\’‹m因子K複雑j絡~合E^ƒ#適切i運転条°糖nzg™h膜˜透過ViJb^"塩m阻止率K件ih˜定ƒ‘j際Ven#過去m経験j基dCe

異i‘ NF 膜˜適切j組~合•Z‘Rgf#¥æ°数多NmÂμÄ˜行C#運転条件ih˜定ƒ‘必要

糖˜糖m重合度毎j分画fL‘可能性˜示唆VeC

KA‘"前述m透過流束n#膜m単位面積A^Œm‘g考G‹’‘"

透過液m発生量˜表V#阻止率K同W場合jn処理7.

可能量˜表XRgji‘"透過流束˜A‹JWƒ求

R

O

法

ƒeINRgKfL’o#実験m計画†装置設計j

RO 法n#数100 kPa～数 MPa 程度f運転T’#

ICe有用i手掛JŒgi‘"\m^ƒ透過流束˜

RO 膜˜透過X‘„mn#水（溶媒）m~fA‘g

理論的j求ƒŠEgX‘研究K数多NA‘K#\m

T’‘8)"\m^ƒ RO 法n海水m淡水化†#純水

多Nn組成K単純i溶液m透過流束j関X‘研究f

m製造j用C‹’eL^"

AŒ#×£ŸmŠEi多種多様i溶質˜含‚溶液j関X‘透過流束m理論的解析j関X‘研究n少iJ

RO 法jŠ‘£Éç©ô¯μÄ削減効果b^"著者‹n#×£Ÿ中m多種多様i溶質jcC

乳業jICen#減圧式m£ÌÙèô»ôm代•e#膜˜透過X‘溶質g透過ViC溶質gCE 2

Œj水分m除去˜目的gVe利用T’eL^"RO

cm溶質VJiCg仮定V#×£Ÿ溶液m NF 濃縮法m特徴gVe#低C温度f実施fL‘Rgg#消jIP‘透過流束m経時変化予測˜行b^"A‹J

費£Éç©ô量K少iCRg˜挙Q‘RgKfL

Wƒ実験jŠŒ×£Ÿm特性値˜得^後j#脱塩前‘"果汁m蒸発jcCe#減圧式m£ÌÙèô»ôm×£Ÿ溶液m初期値˜設定X‘Rgf×£Ÿm

g RO 法 m 必 要 £ É ç © ô ˜ 比 較 V ^ 報 告 K A

NF 濃縮jIP‘透過流束m経時予測˜精度良N行‘28) "単一効用缶#三重効用缶及r多重効用缶j

ERgKfL^Rg˜報告VeC‘25),26)"

加Ge機械的蒸気圧縮法˜用C^場合m水 1 kg ˜
除去X‘mj必要i£Éç©ôn\’]’# 2,300
kJ / kg, 700 kJ / kg, 460 kJ / kg fA‘mj対Ve#¥æ°糖m分離近年腸内Ñéôåj注目K集}Œ#有用菌（ÓéRO 法jŠ‘場合 45 ～ 70 kJ / kg gT’#減圧式£

ÌŸ¥Âœªμ）˜含‚機能性äô«çÄK発売TÌÙèô»ôm代•Œj#RO 法f乳#×£Ÿ˜濃’eC‘"腸内Ñéôå˜改善X‘„E一cm方法

縮X‘Rgn大幅i£Éç©ôm節約jciK‘ggVe#人j消化吸収T’‘RgiN大腸j届L#考G‹’‘"VJViK‹#RO 法n#浸透圧j逆元々大腸j住™fC‘ÏÑœ¶μ菌˜代表gX‘有‹E圧力˜JPe溶液側J‹純水側j水˜押V出X

用菌˜増†X働L˜有X‘#ÓèÌŸ¥Âœªμg^ƒ#溶液m濃度K高Ni‘g必要i圧力K高Ni

呼o’‘食物成分m活用KA‘"乳j含}’‘乳糖

Œ#浸透圧K操作圧力g同等ji‘g濃縮fLiN

˜原料gVe#ÓèÌŸ¥ÂœªμfA‘åª½á

i‘"圧力 2 MPa f脱脂乳˜濃縮V^場合jn約éôμ†§åªÄ¥æ°糖ihm難消化性¥æ°糖

2.6 倍濃縮V^時点f透過液K出iNi‘"\’以

K製造T’eC‘"¥æ°糖m分画jn従来#ªé

上j濃縮X‘場合jn#圧力˜高ƒ‘J#従来型mÚÄ法K用C‹’‘RgK多Jb^K#浦野‹27)

減圧式£ÌÙèô»ôih˜併用X‘必要KA‘"

n#塩m阻止率K65, 30, 10, 3fA‘ 4 種類m

8.

NF 膜˜用C^¥æ°糖m分画˜報告VeC‘" 2～ 10 糖程度m¥æ°糖˜含‚¨ªŸÞ¥æ°糖抽

各種膜m組~合•Z½ô¶用原料乳m作成

出液˜塩m阻止率 3膜f処理V^場合n#zg™

½ô¶m製造j多Nm膜K利用T’eC‘"前述

hXxem¥æ°糖K膜˜透過V^mj対Ve#阻m通Œ#MF 法jŠŒ除菌T’^原料乳n#加熱殺止率65m膜f処理V^場合jn#3 糖以上m¥æ

菌乳j比xe½ô¶用原料gVe優’eC‘"同W― 43 ―

乳

業

技

術

表2
濃縮倍率

UF jŠ‘½ô¶原料乳wm影響½ ô ¶ 例

備

考

低度濃縮
（LCR）

1.2～2 倍½¢¼ô#¦¿Âô´#¯çÏô#Þ¿À 4.5～5½ô¶中m^™pN質濃度K高}šèå#£¼Ü#±ïÙôåï#ªëçª ‘#収率›¿Ó#½ô¶Ì¿Äm利用効率›¿Ó#成分調整K容易

中程度濃縮
（MCR）

2～6 倍

½¢¼ô#Ñ¢»#ËÌôÂœ°ô¼#Ò 6 ～ 8 m収率›¿Ó#特別i製造機械K
必要
çô

高度濃縮
（LPC）

½ô¶¦ôÅ Ñ¢»#Þ¿Àšèå#ªëçª#¦Úï 非常j経済性K高C#½ô¶Ì¿Ä˜必要g同程度}f Õôç#æ¯¿»#ªæôÜ#Úμ¦ç gViC#×£Ÿm発生˜最小限jX‘ÙôÉ#±ïÄÞôç

非加熱除菌方法fA‘遠心式mÌªÄÑáô´法˜
MF 法j変更X‘Rgf#酪酸菌jŠ‘熟成中m½ô¶m膨化˜大幅j減‹XRgKfL^g報告T’eC‘7)"}^ UF 法† MF 法˜用Ce½ô¶用原料乳m^™pN質濃度ih˜上Q‘RgjŠŒ#½ô¶m歩留}Œ向上†#品質m安定化j寄与Ve
C‘"MF 法jŠŒ得‹’‘Û·åô¦¸Ÿïm利
用jŠŒ#½ô¶用原料乳m組成˜標準化TZ^
Œ#èïÉ¿ÄjŠ‘凝固性˜¯ïÄéôçX‘R
gf½ô¶m硬T†#熟成˜早ƒ‘効果ihKA‘"
UF 法 j Š ‘ 乳 濃 縮 m ½ ô ¶ 製 造 w m 影 響 ˜Kumar ‹4) K報告VeIŒ#\m内容˜表 2 j記載V^"

膜˜組~合•Z^無乳糖乳m製造方法
乳jn乳糖K含}’eC‘"人j摂取T’^乳糖
n#小腸f乳糖分解酵素jŠŒ§åªÄôμg«ç図7¯ôμj分解T’#吸収T’‘"乳糖分解酵素m活

膜˜組~合•Z^無乳糖乳m製造方法（Tossavainen et al., 2013)

性K弱Cg#乳糖˜摂取V^際jI腹K°é°éV^Œ#下痢˜誘発X‘RgKAŒ#乳糖除去乳K開発#販売T’eC‘"乳糖除去乳m製造法gVe含}’‘"\m UF 透過液˜ NF 法f処理X‘g#n#乳j乳糖分解酵素˜加Ge#乳糖˜分解X‘方

乳糖n NF 膜˜透過fLYj保持液側j留}‘K#

法KA‘K#分解T’efL‘§åªÄôμg«ç

一部m塩類及r非^™pN態窒素ihn NF 膜˜透¯ôμn乳糖ŠŒ甘C^ƒ#乳m味覚j大LN影響

過X‘"Rm NF 透過液˜ RO 法f濃縮V^後j最VeV}E29) "}^ªéÚÄ法˜用Ce脱脂乳J

初m UF m保持液j戻Ve#乳糖除去乳˜作成X‹乳糖˜分離X‘方法†膜˜用C^製造方法K提案‘"T‹j最初m UF 分離f保持液j残b^乳糖˜T’eC‘30)"膜jŠ‘無乳糖乳m製造方法˜図 7

除去X‘^ƒj#乳糖分解酵素˜加G^後#殺菌#j示V^"脱脂乳˜ UF 法f分離X‘g#乳糖n

充填X‘"本法f作‹’^無乳糖乳n#通常m脱脂

UF 膜˜透過Ve UF 透過液側j回収T’#透過液

乳j近C風味fA‘gT’eC‘"今後RmŠE

jn乳糖_PiN塩類及r非^™pN態窒素ih„

j#多Nm種類m膜˜組~合•Ze#乳製品m風Vol. 66. 2016

― 44 ―

図 8a直接接触膜蒸留法m概念図（Hausmann et al., 2011）

味#食感˜¯ïÄéôçV^製品n増GeCN„mg思•’‘"

9.

膜蒸留法gÍôÕôÍèô³ãï法

過去m食品j関X‘膜分離m総説jICen#膜分離法m特徴gVe相変化˜伴•iCRgK挙Q‹’eIŒ4,31)#本稿jICe„表 1 jICe#相変化K無CRg˜膜分離技術m特徴gVe挙Q^"V
JViK‹近年#膜蒸留法（Membrane distillation）†ÍôÕôÍèô³ãï法（ Pervaporation ）ih
m相変化˜伴E膜分離技術K研究T’eC‘"膜蒸留法fn原液g疎水性多孔質膜K接VeIŒ#膜m
図 8b

透過側˜減圧X‘Rgf#膜˜介Ve供給液内m沸点m低C成分˜蒸発・除去TZ‘方法fAb^Œ#ÍôÕôÍèô³ãï法m概念図（国眼#1999）

原液˜高温j保`#膜m透過側j冷却水˜流V#膜内m空気層m中˜膜両側m飽和蒸気圧差˜利用V

討T’eL^K32) #乳製品製造wm利用„検討T

e#高温側J‹低温側j蒸気K移動V#冷却水j蒸’eC‘"

気K吸収T’‘³μÂÜ˜指X"後者n直接接触型

Hausmann ‹33) n全乳#脱脂乳#×£Ÿ溶液#

膜蒸留法（Direct contact membrane distillation）

乳糖溶液˜ PTFE （四Ñ¿化£½èï樹脂）m膜

g呼o’‘"}^孔m無C高分子膜˜用Ce#原液

˜用C^直接接触型膜蒸留法jŠŒ#原液温度 54j含}’‘成分mE`膜j溶解V†XC成分˜膜j°
C#冷却水 5°
Cm条件f各液˜濃縮V^"全乳jI

溶解TZ#膜m中˜溶質K移動V膜m反対側j移動

Cen脂肪jŠ‘Ñš¡æï«#脱脂乳fn原液m

TZ蒸発・除去TZ‘方法˜ÍôÕôÍèô³ãï

固形分濃度j依存V^Ñš¡æï«#×£Ÿ溶液f法gCE"直接接触型膜蒸留法gÍôÕôÍèô³

n運転時間j依存X‘Ñš¡æï«#乳糖溶液fn

ãï法m原理#装置m概要˜図 8 j示V^"R’

冷却水膜表面jIP‘乳糖結晶m析出jŠ‘Ñš¡‹m技術n主j#£»Êôçg水m分離˜中心j検æï«K発生V^"乳糖溶液m~固形分 30 }f― 45 ―

乳業

技術

安定V^透過流束˜保be濃縮出来^K#\m他m

Access (2013)

溶液fnÑš¡æï«jŠ‘透過流束m低下K著V

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Jb^^ƒ#今後m更i‘研究K必要gVeC‘"

8) 渡辺敦夫・安藤秀喜・羽田知由・田村

肇・

今後„RmŠEi従来gn異i‘原理jŠ‘膜m利

片 岡 龍 磨 # 日 本 食 品 工 学 会 誌 # 7, 75 83

用jcCe„注目VeCN必要KA‘g思•’‘"(2006)

10.

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iN#膜Ýô¦ô#£ï´Ç›æï«会社ihg協働VeŠŒ適切i³μÂÜ˜作Œ上QeCNihm

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乳業

技術