Spray-freeze-drying of whey proteins at sub-atmospheric pressures
Couplage du séchage par pulvérisation et de la lyophilisation de protéines de lactosérum à pressions sous-atmosphériques
Résumé
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.).
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).
Origine : Accord explicite pour ce dépôt