Characterization of fouling protein deposits under the effect of shear by observation with a scanning electron microscope
Abstract
Fouling in the dairy industry is one of the major detrimental issues that develop during concentration by evaporation. Fouling is characterized by a layer of the product embedded on the internal surface where the product flows. Fouling has been reported to compromise product quality and diminish the efficiency of industrial operations. Product composition and process parameters have been studied to understand fouling. It has been discovered that whey proteinous material, particularly, whey proteins in dairy products are linked to fouling, with the coupled effect of process parameters. Our hypothesis is that the shear rate that reins in the evaporators could be responsible for fouling. While several studies have investigated the shear effect of the denaturation and aggregation of whey proteins, it remains unclear what occurs in the surface material due to the contradicting discoveries. To fulfill this gap, the influence of shear on whey protein denaturation and aggregation was studied at a fixed partial denaturation temperature (65°C). Whey protein solutions were prepared to a concentration of 5% wt and 10% wt and individually underwent a shear treatment by rheometry-parallel plate geometry. The shear treatment was performed at varied shear rates from 0s-1 to 200s-1. The morphology of the aggregates was studied for qualitative characteristics: size distribution, shape, and structure, under scanning electron microscopy, as a function of shear rate and protein concentration. Results revealed that the increase in shear rate facilitated aggregate growth at 5% wt WPI, while it inhibited the growth when shear rates were increased 140-200s-1 at 10% wt. An increase in shear rate up to 200 s-1 and protein concentration from 5%-10% wt WPI reduced aggregate porosity.
I
L'encrassement dans l'industrie laitière est l'un des principaux problèmes qui se posent lors de la concentration par évaporation. L'encrassement se caractérise par une couche de produit incrustée sur la surface interne où le produit s'écoule. L'encrassement compromet la qualité du produit et réduit l'efficacité des opérations industrielles. La composition du produit et les paramètres du processus ont été étudiés pour comprendre l'encrassement. On a découvert que les matières protéiques du lactosérum, en particulier les protéines du lactosérum dans les produits laitiers, sont liées à l'encrassement, avec l'effet couplé des paramètres du processus. Notre hypothèse est que le taux de cisaillement qui règne dans les évaporateurs pourrait être responsable de l'encrassement. Alors que plusieurs études ont examiné l'effet du cisaillement sur la dénaturation et l'agrégation des protéines de lactosérum, les découvertes contradictoires ne permettent pas de savoir ce qui se passe à la surface du matériau. Pour combler cette lacune, l'influence du cisaillement sur la dénaturation et l'agrégation des protéines de lactosérum a été
étudiée à une température de dénaturation partielle fixe (65°C). Des solutions de protéines de lactosérum ont été préparées à une concentration de 5 % en poids et de 10 % en poids et ont été soumises ndividuellement à un traitement de cisaillement par rhéométrie - géométrie à plaques parallèles. Le traitement par cisaillement a été effectué à des taux de cisaillement variés allant de 0s-1 à 200s-1. La morphologie des agrégats a été étudiée pour ses caractéristiques qualitatives : distribution de taille, forme et structure, au microscope électronique à balayage, en fonction du taux de cisaillement et de la concentration en protéines. Les résultats ont révélé que l'augmentation du taux de cisaillement facilitait la croissance des agrégats à 5% en poids, alors qu'elle inhibait la croissance lorsque les taux de cisaillement étaient augmentés de 140 à 200s-1 à 10% en poids. Une augmentation du taux de cisaillement jusqu'à 200s-1 et de la concentration en protéines de 5% à 10% en poids de WPI a réduit la porosité des agrégats.
Fichier principal
Internship report by MSIBI Zanele Pamela M2 Agrofood Chain.pdf (2.63 Mo)
Télécharger le fichier
| Origin | Files produced by the author(s) |
|---|
