雄心勃勃的项目开发了可产生高价值牛奶蛋白的喷雾干燥工艺
位于瑞士 Villars-sur-Glâne 的 Cremo 生产工厂。图片：STEMUTZ 图片
Valfoo 是欧洲领先的特定领域牛奶和乳清产品家族企业供应商之一。该公司总部位于瑞士，在亚洲拥有强大的影响力，并与主要合作伙伴制造商合作，包括著名的瑞士乳制品生产商 Cremo SA，开发适用于专业乳制品的可持续工艺。
2019 年，凭借当时所拥有且业绩彪炳的全球乳制品业务和不断扩大的产品范围，Valfoo 的创始人 Daniel 和 Oliver Krayl 兄弟将目光投向了生产喷雾干燥粉末形式的高价值牛奶蛋白乳铁蛋白。Daniel 和 Oliver 与 GEA 以及经验丰富的乳制品制造商 Cremo 合作开发和优化商业流程。目的是在 Cremo 的 Villars-sur-Glâne 工厂建造喷雾干燥乳铁蛋白的制造设施。
随着 2021 年成功实现和完成了该乳铁蛋白项目，使合作伙伴成为在瑞士率先建立使用喷雾干燥技术生产乳铁蛋白粉末的工业流程的公司。该工厂目前已经在 Cremo 工厂全面投入运营，每天生产约 65 公斤乳铁蛋白粉末，并通过 Valfoo 将这些产品销售给全球婴儿和成人营养粉和保健品制造商。
Oliver Krayl（左）是 Valfoo 的创始人兄弟之一，与 Cremo 的工厂经理 Edgar Fasel 合照。图片：STEMUTZ 图片
Valfoo、Cremo 和 GEA 在喷雾干燥乳铁蛋白项目中合作无间。作为瑞士第二大牛奶加工公司，Cremo 拥有 800 多名员工，在乳制品制造的各个方面都拥有专业知识，包括高级乳清和牛奶蛋白粉的制造。该公司还与 GEA 建立了近 50 年的独立关系，通过这种关系，他们实现了多项关键技术里程碑。2005 年，Cremo 成为第一家安装 GEA 内置袋滤干燥器 (IFD) 的公司。Cremo 也是欧洲第一家引进最先进的 GEA 超高效旋风分离机（CEE）技术的公司。
一个雄心勃勃的项目…
合作伙伴确认，开发用于喷雾干燥乳铁蛋白的稳健制造工艺是一项重大成就。“创建用于生产粉末状乳铁蛋白的喷雾干燥工艺是一个雄心勃勃的项目，也是一个大胆的举措，”Daniel 评论道。“乳清蛋白乳铁蛋白对热非常敏感，因此传统上使用冷冻干燥技术来制造粉末状乳铁蛋白，这项技术的热强度低于喷雾干燥，但成本较高。”
尽管面临挑战，Valfoo、GEA 和 Cremo 仍各司其职确立目标，完成设计、测试和优化喷雾干燥工艺的任务，该工艺比冷冻干燥更有效，并且可以产生具有精确定义物理化学特性的高纯度粉末状乳铁蛋白。
事实上，合作伙伴面临着开发整个工艺生产线的挑战 - 从液态奶提取乳铁蛋白，一直到喷雾干燥 - 避免产品暴露在可能使蛋白质变性的过热环境中，同时提供高效率，将产品损失降至最低。
来自 Cremo 工厂的喷雾干燥乳铁蛋白粉末。图片：STEMUTZ 图片
“在 Cremo 成为我们的制造合作伙伴后，我们于 2019 年接洽了 GEA，解决我们在配置喷雾干燥设备所面临的挑战，从而满足我们生产具有所需纯度、功能和其他特性的乳铁蛋白的所有要求，”- Valfoo 的其中一位创始人 Daniel Krayl
- Valfoo 的其中一位创始人 Daniel Krayl
奇迹发生之处…
“我们与 Cremo 一起建立了湿法生产线，分离和纯化牛奶中的液态乳铁蛋白，然后我们带着几瓶乳铁蛋白前往 GEA 在哥本哈根的测试地点进行初步测试，”Daniel 说。“我们与哥本哈根测试地点的 GEA 团队合作建设了喷雾干燥装置，包括配置喷雾干燥器喷嘴等设备功能，以及包括入口和出口温度在内的工艺参数，”Oliver 继续说道。“实现这一目标是一项重大成就，因为我们必须使用仅有相对少量的纯乳铁蛋白。”
该项目的成功关键在于干燥器的尺寸。通过使用最佳尺寸的干燥器，合作伙伴就能够避免乳铁蛋白受到过热的影响。选择的干燥器尺寸还可以最大限度地减少与热表面接触的粉末数量，使用较小的设备即可实现此功能。
因此，尽管以前可能认为与任何喷雾干燥技术相关的热量都会破坏乳铁蛋白，但事实并非如此，正如 Daniel 所指出的：“实际上，使用 GEA 的喷雾干燥器，我们没有这个问题。没有明显的蛋白质变性。”
检查 Cremo 的喷雾干燥工艺。图片：STEMUTZ 图片
GEA 解决方案…
GEA、Valfoo 和 Cremo 开发的喷雾干燥工艺在型号 12.5 单级 GEA VSD® 喷雾干燥器中进行，干燥时间短，并配置了 GEA CEE 旋风分离机来实现高产量的优势。尽管新型乳铁蛋白喷雾干燥器比 Cremo 的其他喷雾干燥器小，但它具有可满足工业食品加工厂要求的相同功能。
“我们现在拥有的喷雾干燥器实际上是最适合我们产品的完美尺寸，并且在各方面都行了优化，包括干燥器输出粉末的落下高度、压力、喷嘴设计以及入口和出口热量等，”Daniel 指出。“优化这些参数有助于确保可重复的处理，以实现所需的精确喷雾干燥效果，从而产生高度明确的粒度分布和特性。”
无故障操作…
2020 年，Valfoo 在 Cremo 工厂完成了从牛奶处理到喷雾干燥乳铁蛋白粉末包装的端到端工艺设置，随后对整个工艺进行了一些额外的测试和优化。在 Cremo 安装喷雾干燥器后，必须由 Cremo 和 GEA 的专家在现场确定工艺参数。该工厂自 2022 年春季以来就一直无故障运行，目前每年可生产 10.000 公斤乳铁蛋白，并有可能将产量提高到 25.000 公斤。“重要的是，GEA 喷雾干燥工厂为我们提供了充足的成长和扩展空间，”Oliver 指出。
“开发一种能够使用喷雾干燥技术生产高纯度、功能性乳铁蛋白的生产工艺，依赖于 Cremo、Valfoo 和 GEA 在工业、工艺、产品和工程专业知识各个方面的合作，”Cremo 的 Edgar Fasel 说。
Valfoo 联合创始人 Oliver Krayl（左）和工厂经理 Edgar Fasel 在 Cremo 喷雾干燥厂。图片：STEMUTZ 图片
“我们已经具备了物理基础设施和工艺知识，并且相信 GEA 可以配置喷雾干燥解决方案，从而生产具有所需特性的优质粉末。最终的工厂符合我们的所有期望。”- Cremo 的工厂经理 Edgar Fasel
- Cremo 的工厂经理 Edgar Fasel
喷雾干燥乳铁蛋白的优点…
尽管成本高，但喷雾干燥在生产乳铁蛋白粉末方面比冷冻干燥具有一些主要优势。与冷冻干燥工艺相比，喷雾干燥可以更准确、更一致地控制粉末粒径。这意味着可以准确定义粒径分布，从而可以生产更易溶于水的粉末产品。此功能对于婴儿配方奶粉很重要。此外，喷雾干燥的乳铁蛋白粉末比微红色的冻干乳铁蛋白颜色更浅，因此从视觉角度来看，任何含有该蛋白的粉末产品都会更好。
另外，与冷冻干燥的乳铁蛋白相比，喷雾干燥制成品展现了更容易将粉末压制成片剂或填充胶囊的特性。压片喷雾干燥的乳铁蛋白需要使用较少的纤维素、二氧化硅或其他赋形剂，因此每片的蛋白质含量可以更高，这使得用于营养保健品应用的产品质量更高。
“与我们的长期合作伙伴 Cremo SA 和 Valfoo AG 一起实现这个重要项目的目标，是卓越团队合作的完美典范，”GEA 乳制品应用知识经理 Johnny Bonke 说。“从 GEA 测试设施的第一次测试经验开始，这三家公司就密切合作开发工厂设置和操作条件，首先是中试规模，然后确认商业工厂的所有测试结果。我们 GEA 将继续为 Valfoo 和 Cremo 提供持续的支持，利用我们成熟的技术提高瑞士乳铁蛋白的产量。”
Valfoo 联合创始人 Oliver Krayl（左）和 Cremo 工厂经理 Edgar Fasel。图片：STEMUTZ 图片
