유제품 막여과, 단백질 수율과 제품 특성을 함께 보는 법
우유에서 어떤 성분을 남기고 어떤 성분을 줄일지에 따라 막여과의 목적은 달라진다. 유제품 제조에서는 미세여과(MF)와 한외여과(UF)를 원료 전처리, 미생물·지방 저감, 단백질 농축 등 서로 다른 목표로 검토할 수 있다. 하지만 막의 공칭 크기만 보고 제품의 단백질 조성이나 최종 품질을 단정할 수는 없다.
원료와 목표 제품을 먼저 연결한다
치즈용 원유, 유청 단백 원료, 발효유 베이스는 고형물과 단백질 조성이 다르므로 같은 유량·압력 조건을 그대로 적용하기 어렵다. 우유의 지방 상태, 열 이력, 고형분, 온도와 점도 변화가 막 표면의 오염과 분리 특성에 영향을 준다. 원하는 단백질 농축도, 유당·염류 관리, 후속 농축 또는 건조 단계도 함께 보아야 한다.
| 원료 우유·유청 지방·단백질 확인 | ➜ | MF / UF 분리 목적에 맞게 조건 검토 | ➜ | 제품 스트림 수율·조성·기능성 분석 |
파일럿 운전에서 남길 데이터
- 원료 로트별 고형분·단백질·지방 및 온도
- 투과 유량과 막간 압력차의 시간 변화
- 투과액·농축액의 수율과 주요 성분 분석
- 세척 절차, 세척수 사용량, 재가동 후 성능 회복
연속 공정이나 다단 분리를 검토한다면 각 단계의 역할과 물질수지를 명확히 적어 두는 것이 좋다. 실험실 결과가 상업 규모에서도 같다고 가정하기보다, 원료 변동과 장시간 운전, 세척 후 재현성을 확인해야 한다.
농축용 분리막과 주변 공정 필터를 구분한다
단백질 농축을 담당하는 MF·UF 분리막과 탱크의 가스 여과용 필터는 기능이 다르다. ROKI TECHNO의 식품·음료 용도 안내에는 벤트·공기용 가스 여과 제품군이 소개돼 있다. 이 제품군은 주변 가스 라인의 검토 대상으로 볼 수 있으며, 우유·유청 농축용 막을 대신하는 제품으로 해석하지 않는다. 주 공정의 분리막은 식품 접촉, 세척 약품·온도와 분리 목적에 맞는 자료를 별도로 확인한다.
가정 예시로 읽는 농축도와 회수율
농축액의 단백질 농도는 높아졌지만 회수된 농축액의 양이 줄었다고 가정한다. 농도 하나만으로 단백질 회수율이 좋아졌다고 판단할 수 없다. 원료·투과액·농축액의 양과 성분을 함께 측정해 각 흐름으로 이동한 단백질의 양을 비교한다. 투과액은 막을 통과한 쪽, 농축액은 공정에서 남겨 농축하는 쪽의 유체를 뜻한다.
- 비교할 때 부피 또는 질량 기준과 농도 단위를 맞춘다.
- 시료 채취 시점과 배치 잔류액을 기록한다.
- 세척 전후의 투과 성능과 제품 조성 변화를 따로 평가한다.
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설비 검토를 빠르게 하는 자료
목표 제품 사양, 시간당 처리량, 배치 운전시간, 기존 열처리·농축 공정, 세척 약품과 온도 제한을 공유하면 적용 가능한 여과 단계와 검증 범위를 더 구체적으로 검토할 수 있습니다.
Connect Hive 문의
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공식 기술자료: Tetra Pak Dairy Processing Handbook: Membrane technology. 원리와 적용 범위의 참고자료이며 개별 제품의 성능이나 공급 관계를 뜻하지 않습니다.
참고: A review of multistage membrane filtration approaches for milk and whey. 공정 적용성은 원료와 운전 조건으로 확인해야 한다.
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