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1. IRIS 3038膜を装備したUFP-10限外〓過装置を用いて調製した,牛乳の1.5,2および3倍濃縮液に市販ヨーグルトスターター(DRI-VAC CH-1)を接種して発酵させ,牛乳の発酵に及ぼす限外〓過処理の影響を検討した.2. Streptococcus thermophilusおよびLactobacillus bulgaricusの対数増殖期における比増殖度は,濃縮倍率の高い発酵液ほど大きくなった.また球菌/桿菌比が最大となったのは,未濃縮乳では発酵3時間目であったが,濃縮液はいずれも2時間目であった.pHの低下は,濃縮倍率が高いほど発酵の前半(3時間以前)で著しく,逆に後半で緩慢となった.乳糖は濃縮倍率の高い発酵液ほど著しく消費された.すべての発酵液においてグルコースは検出されなかったが,ガラクトースが蓄積された.3. 発酵により,非蛋白質態窒素および遊離アミノ酸が増加し,蛋白質態窒素は減少した.葉酸は濃縮倍率の高い発酵液ほど著しく増加した.4. カードの形成は,1時間ごとの観察で,未濃縮乳では発酵3時間後におよび濃縮発酵液ではいずれも2時間後に認められ,その強度は濃縮倍率が高くなるほど上昇した.濃縮発酵液は,pH5.60および乳酸酸度0.355%と,通常のヨーグルト製造に比べてかなり高pH低酸度の領域でもカードを形成した.カードテンションは,濃縮倍率の2.1～2.9乗に比例して増加した.5. すべてのカードにホエー分離が認められず,濃縮倍率1.5および2倍のものは粘稠性があってなめらかな組織でコクのある風味を呈した.濃縮倍率3倍のカードは,酸味の鋭さこそ未濃縮乳より抑制されてはいたが,明らかに発酵過剰でかつあらくて硬かった.6. 牛乳の限外〓過濃縮液は,乳酸菌の発育に好適な素材と考えられ,発酵乳製品の製造に十分に利用できる可能性が示唆された.

1. 牛乳の限外〓過における成分組成の変化を検討する目的で理論式を導入した.すなわち,供試牛乳100(部)に,水分がMI(部),あるA成分がA1(部),A成分の膜透過性画分がAP1(部)存在し,膜透過性A成分の膜透過係数をCAとする.N倍濃縮液の水分をMN(部)とすると,その時の濃縮液の膜透過性A成分量APN(部)はAPN=AP1•(MN/M1)CAと表現される.N倍濃縮液のA成分濃度ARN(%)はARN=N(A1-AP1+APN)で,その時膜を透過する透過液のA成分濃度APPN'(%)は固形分をSとしてAPPN'=100•CA•APN/(MN+CS•SPN)と表現される.2. ローヌ•プーラン社製UFP-10限外〓過装置に同社製のポリアクリルニトリル製IRIS 3038膜(分画分子量約20,000)を装着して,新鮮な未処理牛乳を10°Cにおいて濃縮倍率約3倍まで限外〓過した時の濃縮液と透過液の各成分をいくつかの濃縮倍率点で測定し,理論式から各成分の透過性画分量および透過係数を求めた.供試牛乳100g当たりの各成分の透過性画分量/全量を示すと,固形分:5.18/11.73(g),蛋自質:0.18/3.05(g),乳糖:4.37/4.26(g),灰分:0.46,/0.71(g),ナトリウム:42.2/46.2(mg),カリウム:144/150(mg),塩素:101/101(mg),カルシウム:35.9/106(mg),マグネシウム:7.68./10.7(mg),燐:39.8/90(mg)およびクエン酸:168/188(mg)であった.透過性画分の透過係数は,それぞれ0.88,0.83,0.88,0.95,0.97,0.94.,1.03,0.88,0.87,0.93および0.92であった.脂肪は透過性画分はなく,したがって透過係数は求められなかった.3. 濃縮倍率約3倍までの濃縮液および透過液の各成分の濃度変化は,理論式によって求めることが可能となった.なおMNは近似的にMN_??_M1-(100-Sp1)(N-1)/Nで表現される.

既報に提案した膜透過に関する多成分系の輸送方程式と濃度分極式を用いてチーズホエーの逆浸透濃縮を解析する場合に, 輸送方程式の水透過係数を定数として取り扱うことができる体積透過流束の範囲について検討した.ホエーを逆浸透濃縮する過程において, あるファウリング起因溶質成分の膜面濃度が限界濃度を越えるとファウリングを発生するという仮説を立て, その溶質成分の限界膜面濃度を与える体積透過流束を限界安定体積透過流束 (Jv lim) と定義した.ポリベンッイミダゾロン膜を装着した平面膜型モジュールを組み込んだ一過式逆浸透装置を用いて, 流速変化法により, ファウリング起因溶質成分の限界膜面濃度が存在することを証明するとともに, Jv limはこの限界膜面濃度により支配されることを示した.すなわち, Jv limはモジュール流量の1/3乗に比例して変化した.ファウリング起因溶質成分, その濃縮液濃度および限界膜面濃度が, ホエーのpH, 全溶質濃度および温度履歴, ならびに濃縮温度の濃縮操作条件によって変化することが考えられたので, これらの濃縮条件のJv limに及ぼす影響を検討した.ホエーのpHを6.4から4.6まで変化させると, Jv limはpH5.8で極大値を示した, ホエーの全溶質濃度が高いほどJv limは低下した.50℃1時間の熱処理を行なったホエーのJv limは, 未処理ホエーのそれよりも上昇した. 濃縮温度を変えると, Jv limはホエーのpHおよび温度履歴によってそれぞれ異なった変化を示した.

既報1-4)においてイオン交換膜電気透析法による脱脂乳の脱塩法および脱塩脱脂乳の理化学的性状について報告した.本報においては,その脱塩脱脂乳の熱安定性とアルコール安定性について検討した.その結果を要約すると次の通りである.1) 比電気伝導度が初期の値の1/11および灰分含量が初期の値の1/4となるまで,たん白質の膜面への凝集付着,無機スケール発生などの現象を生ずることなく,脱脂乳を順調に脱塩することができた.2) 脱塩脱脂乳の120Cおよび130Cにおける熱安定性は,脱塩の進行にしたがい低下傾向にあるが,極小および極大点を有する特異な曲線を示した.3) 脱塩脱脂乳の熱安定性曲線はK, Clイオンの減少,Ca, P含量の減少およびpHの変化と密接な関係にあることが認められ,イオン交換膜電気透析法特有の塩類の減少が極大,極小点を有する熱安定性曲線をもたらしたものと考えられる.4) 脱塩により生じたpHの上昇,および塩類の減少にともない脱塩脱脂乳のアルコール安定性は増加し,熱安定性曲線の極大点,およびpHの頂点において最も高いアルコール安定性が認められた.そしてさらに脱塩が進行するにともないpHが低下し,アルコール安定性は急速に低下した.

脱脂乳の熱安定性に果す乳中塩類の役割を解明するために,脱脂乳にKCl, CaCl2, K2HPO4,第3クエン酸力リウムを添加して,130°CにおけるpH(6.4-7.4)-熱安定性曲線を無添加脱脂乳との比較において測定した.実験結果を要約すれば以下の通りである.1. KClを13.6mMあるいはCaCl2を2.33mM添加した試料は,対照とした無添加脱脂乳の場合と同様に,pHの上昇により熱安定性が向上するpH-熱安定性曲線を示した.しかし,KClを35.0mMまたはCaCl2を7.78mM添加した試料,あるいは両者を同時に添加した試料はそれぞれpH6.8,7.1,7.1の特定のpHで最高の熱安定性を示す山形のpH-熱安定性曲線を示した.この山形の傾向は燐酸あるいはクエン酸の添加によっても変化しなかった.2. KClを単独に添加した場合はpH6.8付近,またKClをCaCl2と同時に添加した場合はpH-熱安定性曲線の山の頂点を示すpH付近において,熱安定性の向上する傾向が認められた.3. 脱脂乳の熱安定なpH域は,Caの添加により高pH側に,また燐酸,クエン酸の添加によって低pH側に顕著に移動したが,Kの添加ではその傾向は認められなかった.したがって脱脂乳のCa,燐酸,クエン酸添加による熱安定なpH域の移動には,それらの塩類により生成するCaの難溶性塩類あるいは複合体の生成と解離に関する平衡が関与しているものと考えられた.

1. 前報において牛乳を限外〓過するときの成分組成の変化を検討する目的で理論式を導入し,一般成分組成および無機質成分組成の変化について解析した.本報では,同実験においてローヌ•プーラン社製UFP-10限外〓過装置に同社製のポリアクリルニトリル製IRIS3038膜(分画分子量15,000-20,000)を装着して新鮮な未処理牛乳を10°Cで濃縮倍率3倍まで限外〓過して得られた分画液につき,化学的および物理的諸性状の変化を検討した.2. ビタミン類,有機酸類,溶質モル数などの分析結果から供試牛乳100g中の各成分の全量,透過性画分量および透過性画分の透過係数を示すと,V.A,83IU,-,-;V.B1,0.032mg,0.030mg,0.95;V.B2,0.175mg,0.130mg,0.60;V.B6,10.2μg,,7.74μg,1.05;ナイアシン,0.052mg,0.048mg,1.00;パントテン酸,0.44mg,0.50mg,0.75;V.C,3.0lmg,2.00mg,1.05;乳酸,2.58mg,2.55mg,0.8;酢酸,2.40mg,2.10mg,0.6;滴定乳酸酸度,0.119g,0.056g,0.9;溶質モル数,23.3mmol.23.1mmol,0.91であった.3. 供試牛乳のカゼインおよびホエー蛋白質は阻止係数0.997～0.998で分離された.4. 供試牛乳の浸透圧は6.3kg/cm2であり,透過液の理論式による外挿浸透圧も5.7kg/cm2と高く,膜処理上問題とされる浸透圧差は0.6kg/cm2と小さかった.3倍濃縮時でもこの差は0.8kg/cm2と大きな変化は見られなかった.5. 濃縮液の粘度およびカードテンションは,濃縮倍率をNとするとそれぞれeN2,N1.67に比例した.6. 濃縮液のレンネット凝固性は濃縮倍率にかかわりなく一定であった.濃縮液の熱安定性は濃縮するにつれて低下し,特にpH6.9以上でこの傾向が顕著であった.

イオン交換膜電気透析装置による脱脂粉乳溶液の脱塩において,眼界電流密度に与える種々の要因の影響度合を実測し,次の実験式を得ることができた.ilim=Q•S-1/6.•[(1.01665)S0.1]-T•V0-6•κ•L0•D0ここでQ:定数,ilim:限界電流密度(mA/cm2),k:乳の比電気伝導度(Ω/cm)(初期κの1/4まで),S:乳固形分濃度(%)(3_??_S_??_25),T:乳の温度(°C)(10_??_T_??_40),V:線速度(cm/sec),L:脱塩室の長さ(cm),D:脱塩室の厚さ(cm).定数Qは,脱脂粉乳のバッチ,乳の熱履歴,装置の形状等により変化する値であるが,脱脂乳をいったん加熱したもののQ値は,未加熱のものに比較して若干上昇する結果が得られた.(i/κ)limは,上記の式にまとめられたごとく,固形分濃度の上昇,温度の上昇により低下することが明らかになった.しかし,固形分の上昇,温度の上昇によりκが上昇するので,処理能力に影響を与える脱塩開始時のilimは,固形分濃度とともに上昇して16～25%付近でほぼ一定となり,温度については10～40°Cの範囲で大きく変化しないことが判明した.また,脱塩室の長さ,厚さはilimに影響しない結果が得られた.