BR102016011066A2

BR102016011066A2 - MILK LACTOSE RECOVERY PROCESS

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Publication number: BR102016011066A2
Application number: BR102016011066-1A
Authority: BR
Inventors: Rodrigues Oliveira Gilderlan; Larissa Santana Lisboa Cinthia; Gabriela Cezar Da Silva Emília; Souza Dos Santos Thaize; Lima Balieiro Acenini; Silva Lima Álvaro; Dos Santos Freitas Lisiane; Leonor Sanchez De Alsina Odélsia; Mara Faria Soares Cleide
Original assignee: Instituto De Tecnologia E Pesquisa
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2017-11-28

Abstract

é descrito um processo de recuperação da lactose do leite, o processo compreende em fazer percolar, por uma coluna de adsorção/dessorção, onde a fase estacionária é constituída de uma matriz hidrofóbica constituída de um polímero molecularmente, uma corrente de leite com o intuito obter a lactose retida na fase estacionária. após a percolação, a lactose é eluida em fluxo contínuo da matriz hidrofóbica usando como eluente a água. a solução resultante da eluição é mantida sob agitação e temperatura constante. por fim, inicia-se o processo de recuperação através da cristalização obtida pela adição de etanol. os cristais de lactose obtidos são filtrados e secos a vácuo.A process of milk lactose recovery is described, the process comprises percolating through an adsorption / desorption column, where the stationary phase is constituted by a hydrophobic matrix consisting of a molecularly polymer, a milk stream in order to obtain lactose retained at the stationary phase. After percolation, lactose is eluted in continuous flow from the hydrophobic matrix using water as eluent. The resulting elution solution is kept under stirring and constant temperature. Finally, the recovery process is initiated by crystallization obtained by the addition of ethanol. The obtained lactose crystals are filtered and vacuum dried.

Description

PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DA LACTOSE DO LEITE CAMPO DA INVENÇÃO 001. A presente invenção pertence ao campo dos processos de recuperação da lactose do leite, mais especificamente, a um tal processo efetuado com auxílio da integração da técnica de nanotecnologia, ainda mais especificamente, utilizando a técnica de Impressão Molecular ou MIP (Molecularly Imprinted Polymers) em um processo contínuo de remoção da lactose do leite, com a técnica de cristalização a partir da adição de etanol.FIELD OF THE MILK LACTOSE RECOVERY FIELD OF THE INVENTION 001. The present invention pertains to the field of milk lactose recovery processes, more specifically, to such a process carried out with the aid of the integration of nanotechnology technique, even more specifically using Molecular Printing or MIP (Molecularly Imprinted Polymers) technique in a continuous process of lactose removal from milk, with the crystallization technique from the addition of ethanol.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 002. A lactose é um dissacarídeo encontrado no leite e em produtos lácteos, constituindo-se como a principal fonte de carboidrato sintetizada nas células das glândulas mamárias. Essa biomolécula tem despertado o interesse da indústria no que se refere ao aprimoramento e desenvolvimento de técnicas de recuperação devido a suas aplicações em diversas áreas, como a farmacêutica, alimentícia e química. 003. Na indústria farmacêutica a lactose é utilizada como excipiente, por apresentar características específicas de compatibilidade físico-química, fluidez e a habilidade de gerar misturas uniformes. Huang et al. em Using spray-dried lactose monohydrate in wet granulation method for a low-dose oral formulation of a paliperidone derivative. Powder Technology, v. 246, p. 379-394, 2013 ao avaliarem diferentes marcas de lactose mono-hidratada atuando como excipientes na formulação do antipsicótico paliperidona, observaram que as diferentes marcas de lactose apresentaram resultados semelhantes quanto à fluidez e que ao serem utilizadas através do método de compressão direta não houve a necessidade de adicionar outros excipientes. 004. Na indústria de alimentos a lactose é um ingrediente amplamente utilizado na fabricação de diversos produtos, como: pães e recheios, sorvetes, farinhas, alimentos enlatados e produtos lácteos (queijo, iogurte). Devido suas propriedades físico-químicas, influi na textura, na cor e na quantidade de água ligada desses produtos. 005. De acordo com a FDA (Food and Drug Administration) a Agência Norte Americana Regulamentadora de Alimentos e Medicamentos, a lactose é único produto autorizado na composição de carreador de pó seco na inalação por possuir uma baixa toxicidade. Wu et al. no artigo Studies on the spray dried lactose as carrier for dry powder inhalation. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, v. 9, n. 6, p. 336-341, 2014 estudaram a eficiência da técnica de secagem por spray na lactose utilizada como carreador de pó seco na inalação. Os resultados permitiram observar que o uso da lactose permitiu o aumento da estabilidade dos fármacos e sugerem que a técnica de secagem possa ser utilizada na preparação do carreador, desde que exista um controle de humidade abaixo de 30 % no medicamento. 006. Estudos recentes tem relatado uma nova aplicação da lactose na produção do ácido lactobiônico que por sua vez possui várias aplicações na indústria de alimentos, farmacêutica e química. De acordo com Gutiérrez, Hamoudi e Belkacemi em Lactobionic acid: A high value-added lactose derivative for food and pharmaceutical applications. International Dairy Journal, v. 26, n. 2, p. 103-111, 2012 o ácido lactobiônico pode ser produzido através do processo de oxidação da lactose e tem despertado interesse devido a sua capacidade antioxidante, quelante, umectante e propriedades emulsificantes. 007. Além dessas aplicações, Tomaszewska e Bialoúczyk destacam em Production of ethanol from lactose in a bioreactor integrated with membrane distillation. Desalination, v. 323, p. 114—119, 2013 a lactose como um importante substrato no processo de fermentação para a produção de etanol. 008. Atualmente boa parte da lactose utilizada no Brasil é importada, proveniente de outros países como a Alemanha, China, Estados Unidos e Holanda. De acordo com os dados do Sistema Integrado de Comércio Exterior (SISCOMEX), o Brasil importou no período de 2009 a 2014 aproximadamente 117.000 toneladas de lactose, em sua forma pura ou em outras formas, como por exemplo a de xarope, o que corresponde a um montante de U$$ 204.203.323 (FOB). 009. Inúmeras tecnologias voltadas para o desenvolvimento de produtos lácteos com baixo teor de lactose tem impulsionado a indústria. Dentre elas destacam-se o métodos de separação por hidrólise, separação por membrana, cromatografia e adsorção. 010. Dois métodos podem ser citados como principias na hidrólise da lactose, o método ácido e o método enzimático. Na hidrólise ácida, a reação é muito rápida, em que o ajuste de acidez é feito através da adição de ácidos fortes como o sulfürico e clorídrico, e condições severas de pH e temperatura (l,0<pH<2,0;100<temperatura<150 °C). Harju, Kallioinen e Tossavainen no artigo Lactose hydrolysis and other conversions in dairy products: Technological aspects, International Dairy Journal, v. 22, n. 2, p. 104—109, 2012 relatam que essas condições restringem sua aplicação comercial na indústria, pois acarreta alterações no sabor e na cor do leite. 011. Já o método enzimático, a hidrólise é catalisada pela β galactosidase e se processa em condições operacionais mais brandas (3,5<pH<8,0; 5<temperatura<60 °C), essas condições reduzem a formação de subprodutos indesejáveis. Nele a enzima β galactosidase, na forma livre ou imobilizada, hidrolisa a ligação β (1-4) da lactose, dando origem aos seus monômeros glicose e galactose. 012. Apesar da hidrólise enzimática se apresentar como um método mais vantajoso em relação à hidrólise ácida para a redução do teor de lactose no leite e nos seus derivados, Bbasi e Saeedabadian no artigo A Influences of lactose hydrolysis of milk and sugar reduction on some physical properties of ice cream, Journal of Food Science and Technology, n. 2003, p. 1-8, 2013 sugere que seu emprego pode ocasionar modificações nas propriedades reológicas dos produtos, pois aumentam seu dulçor, diminui a viscosidade, e provocam alterações do sabor e cor. 013. Uma técnica alternativa no processo de redução do teor de lactose, é a filtração por membranas que é rotineiramente utilizada em inúmeras aplicações dentro da indústria de laticínios. Dentre as alternativas da filtração por membranas, destaca-se a nanofiltração, que é um processo de filtração entre ultrafiltração e a osmose reversa que proporciona separações altamente específicas de componentes com baixo peso molecular. 014. Um dos fatores que diferenciam os tipos de membranas mais comuns nos processos de separação é a aplicação da pressão hidráulica como a força motriz para transporte de massa. No entanto, a natureza da membrana controla quais os elementos que permeiam e quais serão mantidos, uma vez que eles são seletivamente separados de acordo com a massa molar ou tamanho de partículas. Garcia, Blanco e Rodríguez em Microfiltration applied to dairy streams: Removal of bactéria, Journal of the Science of Food and Agriculture, v. 93, n. 2, p. 187-196, 2013 definem a microfiltração como um proceso que utiliza pressões inferiores a 2 bar e separa as moléculas com tamanhos entre 0,025 e 10 pm, já a ultrafiltração utiliza pressões superiores a 1 bar e separa as partículas com massa molar entre 1 e 300 kDa, e a nanofiltração com pressões entre 1 e 4 bar e separa as partículas com massa molar entre 350 e 1000 Da, enquanto osmose reversa pressões entre 4 e 10 bar e concentra-se partículas com massas molares inferiores a 350 Da. 015. A literatura relata estudos envolvendo o processo de remoção da lactose a partir da integração da técnica de separação por membranas com outras técnicas de separação. 016. Souza et al. em Recovery and purification of lactose from whey, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, v. 49, n. 11, p. 1137-1143, 2010 investigaram quatro processos integrados, incorporando microfiltração, ultrafiltração, troca iônica, osmose reversa, para a separação e purificação de lactose de soro do queijo. 017. Faedo et al., em Obtenção de leite com baixo teor de lactose por processos de separação por membranas associados à hidrólise enzimática, Revista CIATEC-UPF, v. 5, η. 1, p. 44—54, 2013, avaliaram um processo híbrido combinando ultrafiltração (UF), nanofiltração (NF) e hidrólise enzimática usando a β-galactosidase para a obtenção de leite pasteurizado com reduzido teor de lactose. 018. Nestes estudos, apesar da preservação das propriedades reológicas do leite durante o processo de remoção da lactose, a técnica de separação por membrana tem apresentado alguns problemas em relação a sua seletividade, devido ao fato de acabar retendo biomoléculas menores que a lactose, como o caso das proteínas e glóbulos de gorduras, ocasionando perdas nutricionais no leite. 019. Uma técnica que tem se apresentado como uma opção a essa falta de seletividade é a técnica de separação por cromatografia. A separação cromatográfica de misturas de diferentes compostos é baseada na sua distribuição entre uma fase estacionária e uma fase móvel. A tecnologia baseia-se no fato que moléculas com características físicas e químicas diferentes interagem de forma distinta com a fase estacionária (coluna) quando são dissolvidas em uma fase móvel (geralmente um solvente ou de um gás). Essas interações resultaram em uma retenção diferencial na fase estacionária e, por conseguinte, conduzem à separação. 020. O processo de separação da lactose no leite por métodos cromatográficos ocorre com base nas diferenças de velocidades de fluxo de diferentes componentes do líquido a ser tratado ao fluir através de uma coluna geralmente de resina. O leito preenchido de resina é composto de partículas porosas de resina que apresentam grupos funcionais com os quais os componentes a serem separados interagem de forma distinta. De acordo com HARJU et al. no artigo Lactose hydrolysis and other conversions in dairy products: Technological aspects, International Dairy Journal, v. 22, n. 2, p. 104—109, 2012 essas interações se devem ao fato desses grupos apresentarem afinidades diferentes em relação à resina, permitindo que o eluato seja dividido em frações com a composição desejada, acarretando assim a separação dos componentes um do outro. 021. A resina mais utilizada para separar a lactose com elevada eficiência a partir do leite e soro de leite é resina baseada no princípio de troca catiônica. Neste processo a separação é baseada nos diferentes tamanhos de íons e nos efeitos de exclusão de tamanho de minerais e proteínas, e provavelmente também na capacidade de lactose em formar complexos com os cátions ligados a resmas de troca catiônica. No entanto, íons de cálcio do leite podem se ligar à resina, o que acarreta à destruição das micelas de caseína, e desaparecimento da cor branca de leite. Além disso, se a resina estiver sob a forma de cálcio, a separação é insatisfeita e pode ocasionar a precipitação da proteína na coluna. 022. Além dos problemas citados anteriormente, a redução de lactose por tecnologias de membrana ou processos cromatográficos têm enfrentado problemas com as autoridades reguladoras. O leite em que a lactose é reduzida por tecnologia de filtração para menos de 2,0% resulta em um valor mais baixo do que o crioscópico do leite integral comum, mesmo após a hidrólise da lactose, o valor crioscópico continua menor. De acordo com a Instrução Normativa n° 51/2002, o índice crioscópico máximo permitido é -0,530 Ή (-0,512 °C). Esse problema tem levado as autoridades de saúde a considerarem a redução dos valores crioscópicos como adulteração no leite. 023. Estudos recentes têm demonstrado a viabilidade de capacidade de reconhecimento molecular de polímeros impressos molecularmente impressos (MIPS) no processo, tais como a adsorção de biomoléculas. 024. A técnica de impressão molecular é uma aproximação sintética entre a natureza do adsorvato e do adsorvente a fim de realizar o reconhecimento da molécula de interesse. A obtenção do polímero impresso molecularmente (PIM) ocorre por meio da polimerização da molécula molde que é retirada da matriz deixando na sua estrutura informações a respeito da forma e tamanho para a molécula-alvo. Isso resulta na formação de sítios capazes de reconhecer e religar com a molécula-alvo com alta especificidade. 025. O polímero impresso molecularmente (PIM) pode ser usado como adsorvente com seletividade pré-determinada para uma dada substância, ou grupo de análogos estruturais, utilizados em extração de fase sólida para a separação ou limpeza do composto alvo em baixas concentrações ou em matrizes complexas. 026. A obtenção dos PIMs ou polímeros impresso molecularmente ocorre por meio da polimerização de uma molécula molde a ser impressa (o analito de interesse). Na impressão molecular não covalente, o molde interage com um monômero funcional por meio de ligações de hidrogênio, eletrostáticas ou interações hidrofóbicas. 027. A Figura 1 representa o processo de obtenção de um polímero impresso molecularmente descrito por Balieiro et al. no artigo Adsorption process of molecularly imprinted sílica for extraction of lactose ífom milk, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2015 (In press) para retenção da molécula molde lactose e a remoção desta para a produção do molde e subsequente utilização. 028. Estudos recentes realizados pelo nosso grupo têm evidenciado a eficiência da técnica de impressão molecular no processo de remoção de biomoléculas. 029. Soares et al. em Molecular imprinting of β-cyclodextrin/cholesterol template into a silica polymer for cholesterol separation. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, v. 57, p. 79-82, 2007 indicaram que a técnica de impressão molecular para o preparo do PIM obtido pela técnica sol-gel com a finalidade de remover colesterol de uma solução sintética em regime batelada atingiu o máximo de capacidade de adsorção no valor de 76,5 mg de colesterol por g de PIM. 030. A Patente 000221108562820 empregou a técnica de impressão molecular para avaliar a eficiência do PIM em relação à matriz pura (MP) no processo de remoção do colesterol de uma solução sintética, no tempo de 1 h, na temperatura de 25°C em batelada. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade de adsorção do adsorvente PIM foi de 238 mg de colesterol por g de adsorvente quando comparado com o MP que apresentou uma remoção menor de 227 mg de colesterol por g de adsorvente. 031. Balieiro et al. em Adsorption process of molecularly imprinted silica for extraction of lactose from milk, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2015 (In press) avaliaram a cinética de adsorção do PIM no processo de remoção da lactose do leite em fluxo contínuo, obtendo uma adsorção máxima de 62 mg de lactose por g de adsorvente PIM. 032. A literatura de patentes apresenta documentos sobre o processo de remoção e recuperação da lactose. 033. Assim, a patente WO 2014/ 14 1164 Al utiliza o processo de remoção da lactose do leite e de derivados baseado nos processos de filtração, ultrafiltração e nanofiltração. Após a remoção de lipídios, proteínas e sais, utiliza-se o processo de cristalização baseado no arrefecimento (resfriamento) para a formação dos cristais. 034. A patente EP 2 617 727 Al patente utiliza o processo de desmineralização do soro do leite e em seguida usa o processo de cristalização por arrefecimento para recuperar a lactose do soro desmineralizado. 035. Altemativamente, a patente GB200185 (A) descreve o processo de recuperação da lactose no soro usando a precipitação ácida da caseína antes do processo de cristalização por arrefecimento. 036. De acordo com as publicações, observa-se que o processo de remoção da lactose quando aplicado ao leite e seus derivados ocorre através da técnica de separação por membranas, ocasionando a retenção de outros constituintes do leite, resultando em perdas das propriedades organolépticas. 037. Enquanto que a etapa de recuperação da lactose ocorre por intermédio do processo de cristalização por arrefecimento, após a precipitação na maioria das vezes de proteínas e sais. Essa técnica não é aplicada diretamente no leite pelo fato de que a presença de outros constituintes interfere no processo de cristalização da lactose. 038. Portanto, seria de grande utilidade e interesse industrial um processo que consiste em utilizar a técnica de adsorção baseada na impressão molecular para remover a lactose do leite e a cristalização a partir da adição de etanol para recuperar a lactose após a sua eluição das partículas adsorvente, de modo que a biomolécula de lactose obtida apresente poucas impurezas e que as propriedades organolépticas do leite estejam dentre os parâmetros exigidos pelos órgãos regulamentadores.BACKGROUND OF THE INVENTION 002. Lactose is a disaccharide found in milk and dairy products and is the major source of carbohydrate synthesized in mammary gland cells. This biomolecule has aroused industry interest in the improvement and development of recovery techniques due to its applications in various areas such as pharmaceutical, food and chemical. 003. In the pharmaceutical industry lactose is used as an excipient because it has specific characteristics of physicochemical compatibility, flowability and the ability to generate uniform mixtures. Huang et al. in Using spray-dried lactose monohydrate in wet granulation method for a low-dose oral formulation of a paliperidone derivative. Powder Technology, v. 246, p. 379-394, 2013 when evaluating different brands of lactose monohydrate acting as excipients in the formulation of the antipsychotic paliperidone, observed that the different brands of lactose presented similar fluidity results and that when used through the direct compression method there was no need to add other excipients. 004. In the food industry lactose is a widely used ingredient in the manufacture of various products such as breads and fillings, ice cream, flour, canned foods and dairy products (cheese, yogurt). Due to their physicochemical properties, it influences the texture, color and amount of bound water of these products. 005. According to the US Food and Drug Administration (FDA), lactose is the only authorized product in the inhalation dry powder carrier composition because of its low toxicity. Wu et al. in the article Studies on the spray dried lactose as carrier for dry powder inhalation. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, v. 9, no. 6, p. 336-341, 2014 studied the efficiency of the lactose spray drying technique used as a dry powder carrier for inhalation. The results showed that the use of lactose increased the stability of the drugs and suggest that the drying technique can be used in the preparation of the carrier, provided that there is a humidity control below 30% in the drug. 006. Recent studies have reported a new application of lactose in the production of lactobionic acid which in turn has various applications in the food, pharmaceutical and chemical industry. According to Gutiérrez, Hamoudi and Belkacemi in Lactobionic acid: A high value-added lactose derivative for food and pharmaceutical applications. International Dairy Journal, v. 26, no. 2, p. 103-111, 2012 Lactobionic acid can be produced through the lactose oxidation process and has aroused interest due to its antioxidant, chelating, wetting and emulsifying properties. 007. In addition to these applications, Tomaszewska and Bialoúczyk highlight in Production of ethanol from lactose in an integrated bioreactor with membrane distillation. Desalination, v. 323, p. 114—119, 2013 lactose as an important substrate in the fermentation process for ethanol production. 008. Currently much of the lactose used in Brazil is imported from other countries such as Germany, China, the United States and the Netherlands. According to data from the Integrated Foreign Trade System (SISCOMEX), from 2009 to 2014, Brazil imported approximately 117,000 tons of lactose, in its pure form or in other forms, such as syrup, which corresponds to an amount of U $$ 204,203,323 (FOB). 009. Numerous technologies focused on the development of low lactose dairy products have driven the industry. These include hydrolysis separation, membrane separation, chromatography and adsorption methods. 010. Two methods can be cited as principal in lactose hydrolysis, the acid method and the enzymatic method. In acid hydrolysis, the reaction is very rapid, where the acidity adjustment is made by the addition of strong acids such as sulfuric and hydrochloric acid, and severe pH and temperature conditions (1.0 <pH <2.0; 100 < temperature <150 ° C). Harju, Kallioinen and Tossavainen in the article Lactose hydrolysis and other conversions in dairy products: Technological aspects, International Dairy Journal, v. 22, no. 2, p. 104—109, 2012 report that these conditions restrict their commercial application in the industry as they lead to changes in the taste and color of milk. 011. Since the enzymatic method, hydrolysis is catalyzed by β galactosidase and is processed under milder operating conditions (3.5 <pH <8.0; 5 <temperature <60 ° C), these conditions reduce the formation of undesirable by-products. . In it the enzyme β galactosidase, in free or immobilized form, hydrolyzes the β (1-4) binding of lactose, giving rise to its glucose and galactose monomers. 012. Although enzymatic hydrolysis is a more advantageous method than acid hydrolysis for the reduction of lactose content in milk and its derivatives, Bbasi and Saeedabadian in article A Influences of lactose properties of ice cream, Journal of Food Science and Technology, n. 2003, p. 1-8, 2013 suggests that its use may cause changes in the rheological properties of products, as they increase their sweetness, decrease viscosity, and cause changes in taste and color. 013. An alternative technique in the process of reducing lactose content is membrane filtration which is routinely used in numerous applications within the dairy industry. Among the membrane filtration alternatives, nanofiltration stands out, which is a filtration process between ultrafiltration and reverse osmosis that provides highly specific separations of low molecular weight components. 014. One of the factors that differentiate the most common membrane types in separation processes is the application of hydraulic pressure as the driving force for mass transport. However, the nature of the membrane controls which elements permeate and which will be retained since they are selectively separated according to molar mass or particle size. Garcia, Blanco and Rodríguez in Microfiltration Applied to Dairy Streams: Removal of Bacteria, Journal of the Science of Food and Agriculture, v. 93, no. 2, p. 187-196, 2013 define microfiltration as a process that uses pressures less than 2 bar and separates molecules between 0.025 and 10 pm in size, while ultrafiltration uses pressures greater than 1 bar and separates particles with molar mass between 1 and 300 µm. kDa, nanofiltration at pressures between 1 and 4 bar and separates particles with molar mass between 350 and 1000 Da, while reverse osmosis pressures between 4 and 10 bar and particles with molar masses less than 350 Da are concentrated. The literature reports studies involving the lactose removal process by integrating the membrane separation technique with other separation techniques. 016. Souza et al. in Recovery and purification of lactose from whey, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, v. 49, no. 11, p. 1137-1143, 2010 investigated four integrated processes incorporating microfiltration, ultrafiltration, ion exchange, reverse osmosis for the separation and purification of cheese whey lactose. 017. Faedo et al., In Obtaining Low Lactose Milk by Membrane Separation Processes Associated with Enzymatic Hydrolysis, Revista CIATEC-UPF, v. 5, η. 1, p. 44—54, 2013, evaluated a hybrid process combining ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) and enzymatic hydrolysis using β-galactosidase to obtain low lactose pasteurized milk. 018. In these studies, despite the preservation of the rheological properties of milk during the lactose removal process, the membrane separation technique has presented some problems regarding its selectivity, due to the fact that it retains smaller biomolecules than lactose, as the case of proteins and fat globules, causing nutritional losses in milk. 019. One technique that has been presented as an option to this lack of selectivity is the chromatographic separation technique. Chromatographic separation of mixtures of different compounds is based on their distribution between a stationary phase and a mobile phase. The technology is based on the fact that molecules with different physical and chemical characteristics interact differently with the stationary phase (column) when they are dissolved in a mobile phase (usually a solvent or a gas). These interactions resulted in a differential retention in the stationary phase and therefore lead to separation. 020. The process of separation of lactose in milk by chromatographic methods occurs based on differences in flow rates of different components of the liquid to be treated by flowing through a generally resin column. The resin filled bed is composed of porous resin particles that have functional groups with which the components to be separated interact differently. According to HARJU et al. in the article Lactose hydrolysis and other conversions in dairy products: Technological aspects, International Dairy Journal, v. 22, no. 2, p. These interactions are due to the fact that these groups have different affinities with respect to the resin, allowing the eluate to be divided into fractions with the desired composition, thus leading to the separation of the components from each other. 021. The most widely used resin to separate lactose with high efficiency from milk and whey is resin based on the principle of cation exchange. In this process the separation is based on the different ion sizes and the size-exclusion effects of minerals and proteins, and probably also on the ability of lactose to form complexes with cation exchange bound cations. However, calcium ions from milk can bind to the resin, which leads to the destruction of casein micelles and the disappearance of milk white color. In addition, if the resin is in calcium form, the separation is unsatisfactory and may cause protein to precipitate on the column. 022. In addition to the aforementioned problems, lactose reduction by membrane technologies or chromatographic processes has faced problems with regulatory authorities. Milk in which lactose is reduced by filtration technology to less than 2.0% results in a lower value than the cryoscopic value of ordinary whole milk, even after lactose hydrolysis, the cryoscopic value remains lower. According to Normative Instruction No. 51/2002, the maximum allowable cryoscopic index is -0.530 Ή (-0.512 ° C). This problem has led health officials to consider reducing cryoscopic values as adulteration in milk. Recent studies have demonstrated the feasibility of molecular recognition capability of molecularly imprinted polymers (MIPS) in the process, such as biomolecule adsorption. 024. The molecular printing technique is a synthetic approximation between the nature of the adsorbate and the adsorbent in order to achieve recognition of the molecule of interest. The molecularly imprinted polymer (PIM) is obtained by polymerization of the template molecule that is removed from the matrix leaving in its structure information about the shape and size of the target molecule. This results in the formation of sites capable of recognizing and reconnecting with the high specificity target molecule. 025. Molecularly printed polymer (PIM) may be used as a adsorbent with predetermined selectivity for a given substance or group of structural analogs used in solid phase extraction for the separation or cleaning of the target compound at low concentrations or in matrices. complex. 026. Obtaining molecularly printed PIMs or polymers occurs by polymerizing a template molecule to be printed (the analyte of interest). In non-covalent molecular printing, the mold interacts with a functional monomer via hydrogen bonds, electrostatic or hydrophobic interactions. 027. Figure 1 depicts the process of obtaining a molecularly printed polymer described by Balieiro et al. in the article Adsorption process of molecularly imprinted silica for extraction of lactose ifom milk, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2015 (In press) for retention of the lactose mold molecule and its removal for mold production and subsequent use. 028. Recent studies by our group have shown the efficiency of the molecular printing technique in the process of biomolecule removal. 029. Soares et al. in Molecular imprinting of β-cyclodextrin / cholesterol template into a silica polymer for cholesterol separation. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, v. 57, p. 79-82, 2007 indicated that the molecular impression technique for the preparation of the IMP obtained by the sol-gel technique for the purpose of removing cholesterol from a synthetic batch solution reached the maximum adsorption capacity of 76.5 mg. of cholesterol per g of IMP. 030. Patent 000221108562820 employed the molecular printing technique to evaluate the efficiency of PIM in relation to pure matrix (MP) in the process of removing cholesterol from a synthetic solution at 1 h at 25 ° C batch temperature. . The results showed that the adsorption capacity of the PIM adsorbent was 238 mg of cholesterol per g of adsorbent when compared to the MP which had a lower removal of 227 mg of cholesterol per g of adsorbent. 031. Balieiro et al. in Adsorption process of molecularly imprinted silica for lactose extraction, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2015 (In press) evaluated the adsorption kinetics of PIM in the process of lactose removal of milk in continuous flow, obtaining a maximum adsorption of 62 mg lactose per g of PIM adsorbent. 032. Patent literature provides documents on the process of lactose removal and recovery. 033. Thus, WO 2014/14 1164 A1 utilizes the lactose removal process of milk and derivatives based on the filtration, ultrafiltration and nanofiltration processes. After removal of lipids, proteins and salts, the cooling-based crystallization process is used for crystal formation. EP 0 617 727 A1 uses the whey demineralization process and then uses the cooling crystallization process to recover lactose from the demineralized whey. Alternatively, GB200185 (A) describes the process of recovering lactose in serum using acidic precipitation of casein prior to the cooling crystallization process. 036. According to the publications, it is observed that the lactose removal process when applied to milk and its derivatives occurs through the membrane separation technique, causing the retention of other milk constituents, resulting in loss of organoleptic properties. 037. While the lactose recovery step takes place through the cooling crystallization process, most often after precipitation of proteins and salts. This technique is not applied directly to milk because the presence of other constituents interferes with the lactose crystallization process. 038. Therefore, a process of utilizing the molecular impression-based adsorption technique to remove lactose from milk and crystallization from the addition of ethanol to recover lactose after particle elution would be of great use and industrial interest. adsorbent, so that the lactose biomolecule obtained has few impurities and that the organoleptic properties of milk are within the parameters required by the regulatory agencies.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO 039. De um modo amplo, o processo industrial de recuperação da lactose do leite e derivado processados em um laticínio por percolação de uma corrente de leite através de pelo menos uma coluna de adsorção/dessorção onde a fase estacionária formada por matrizes hidrofóbicas compreende as etapas de: a) Preparar matrizes hidrofóbicas por técnica sol-gel utilizando como precursor o Tetraetilortossilicato, as matrizes sendo selecionadas dentre a matriz impressa molecularmente com a solução de lactose como molde (PIM/lactose); b) Triturar as matrizes de a) para obter a fase estacionária para o leito da pelo menos uma coluna de adsorção/dessorção com granulometria (100 < x < 400pm); c) Utilizar o material de b) como fase estacionária para a pelo menos uma coluna de adsorção (C) com altura entre 12,5 cm e 2 m; d) Efetuar a remoção da lactose do leite dirigindo uma corrente de leite com teor normal de lactose para a dita pelo menos uma coluna (C) de adsorção/dessorção de c) e fazer percolar o leite através do leito da dita pelo menos uma coluna (C) de adsorção/dessorção onde a fase estacionária é constituída de uma matriz de a), a temperaturas entre 34 e 60°C, preferencialmente 34°C, de modo que a matriz hidrofóbica constituindo a fase estacionária de pelo menos uma coluna de adsorção/dessorção (C) possa adsorver o teor da lactose que se deseja eliminar da dita corrente de leite; e) Ao término do processo, recuperar o leite e derivados com teor reduzido de lactose; f) Dessorver a lactose da coluna de adsorção com auxílio de solução de água a uma temperatura entre 34 a 60 °C e vazão entre 9 mLmin'1 e 1,44 Lmin'1, obtendo pelo menos uma coluna de adsorção/dessorção (C) com leito de matrizes aptas a novo ciclo de adsorção/dessorção de lactose do leite; e g) Adicionar etanol a solução de f) na proporção 1:3 para iniciar a formação dos cristais de lactose através do processo de cristalização, mantendo sob agitação constante e temperatura ambiente; h) Filtrar e secar em estufa a vácuo a temperatura de 50°C durante 4 horas os cristais de lactose provenientes da solução de g); i) Iniciar um novo ciclo de adsorção/dessorção da lactose do leite com auxílio da dita coluna de adsorção/dessorção de f). 040. Portanto, a invenção provê um processo industrial contínuo para a remoção da lactose do leite a partir de uma coluna de adsorção/dessorção onde a fase estacionária é constituída por uma matriz hidrofóbica utilizando como precursor o Tetraetilortossilicato. 041. A invenção provê também um processo contínuo para a recuperação da lactose do leite onde a coluna de adsorção/dessorção é preparada para um novo ciclo de adsorção/dessorção da lactose por lavagem com água a uma temperatura entre 34 e 60°C e vazão entre 9 mLmin'1 e 1,44 Lmin'1. 042. A invenção provê também um processo de cristalização para obtenção dos cristais de lactose a partir da adição de etanol, sob agitação constante e temperatura ambiente.Broadly, the industrial process of recovering lactose from milk and dairy products processed into a dairy by percolating a milk stream through at least one adsorption / desorption column where the stationary phase formed by hydrophobic matrices a) Prepare hydrophobic matrices by sol-gel technique using Tetraethylorthosilicate as a precursor, the matrices being selected from the matrix printed molecularly with the lactose solution as a template (PIM / lactose); (b) ground the matrices of (a) to obtain the stationary phase to bed of at least one particle size adsorption / desorption column (100 <x <400pm); (c) use material (b) as a stationary phase for at least one adsorption column (C) between 12,5 cm and 2 m high; (d) removing lactose from milk by directing a normal lactose milk stream into said at least one adsorption / desorption column (c) and percolating the milk through said at least one column (C) adsorption / desorption where the stationary phase consists of a matrix of a) at temperatures between 34 and 60 ° C, preferably 34 ° C, so that the hydrophobic matrix constituting the stationary phase of at least one column of adsorption / desorption (C) may adsorb the lactose content to be removed from said milk stream; (e) At the end of the process, recover milk and reduced lactose derivatives; (f) Desorb the lactose from the adsorption column with the aid of a water solution at a temperature of 34 to 60 ° C and a flow rate of 9 mLmin'1 to 1,44 Lmin'1, obtaining at least one adsorption / desorption column (C ) with a matrix bed suitable for a new lactose adsorption / desorption cycle of milk; and g) Adding ethanol to the solution of f) in a 1: 3 ratio to initiate the formation of lactose crystals through the crystallization process while maintaining constant stirring and room temperature; (h) vacuum drying and vacuum drying at 50 ° C for 4 hours the lactose crystals from solution g); i) Initiate a new lactose adsorption / desorption cycle of milk with the aid of said adsorption / desorption column of f). 040. Therefore, the invention provides a continuous industrial process for removing lactose from milk from an adsorption / desorption column where the stationary phase consists of a hydrophobic matrix using Tetraethylorthosilicate as a precursor. The invention also provides a continuous process for lactose recovery from milk wherein the adsorption / desorption column is prepared for a new lactose adsorption / desorption cycle by washing with water at a temperature between 34 and 60 ° C and flow rate. between 9 mLmin -1 and 1.44 Lmin -1. 042. The invention also provides a crystallization process for obtaining lactose crystals from the addition of ethanol, under constant stirring and at room temperature.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS 043. A FIGURA 1 anexa é uma representação esquemática do mecanismo de formação de um polímero impresso molecularmente conforme a literatura: MM: molécula molde; MF: monômero funcional; PIM: polímero impresso molecularmente. 044. A FIGURA 2 anexa é uma representação esquemática do mecanismo de recuperação da lactose do leite a partir da integração das técnicas de adsorção/dessorção de leito fixo preenchido com polímeros impresso molecularmente com a técnica de cristalização baseada na adição de etanol: Sl: leite; BI e B2: bombas; VI, V2, V3 e V4: válvulas; Cl: coluna adsorção/dessorção; S2: leite com baixo teor de lactose; S3: eluente (água); S4: solução de lactose; EC: etapa de cristalização; Pl: lactose recuperada.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES 043. The accompanying FIGURE 1 is a schematic representation of the mechanism of formation of a molecularly imprinted polymer according to the literature: MM: template molecule; MF: functional monomer; PIM: molecularly printed polymer. Attached FIGURE 2 is a schematic representation of the milk lactose recovery mechanism from the integration of molecularly imprinted polymer filled fixed bed adsorption / desorption techniques with the ethanol addition-based crystallization technique: Sl: milk ; BI and B2: pumps; VI, V2, V3 and V4: valves; Cl: adsorption / desorption column; S2: low lactose milk; S3: eluent (water); S4: lactose solution; EC: crystallization step; Pl: recovered lactose.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO 045. A invenção é, pois, dirigida para um processo de remoção e recuperação da lactose do leite com auxílio de adsorção/dessorção e cristalização de parte da lactose presente no leite tal como produzido, a adsorção/dessorção sendo efetuada no leito de pelo menos uma coluna de adsorção/dessorção cuja fase estacionária é constituída de uma matriz hidrofóbica do tipo Polímero Impresso Molecularmente (PIM/lactose) e a cristalização a partir da adição de etanol a solução de eluição de uma matriz hidrofóbica do tipo Polímero Impresso Molecularmente (PIM/lactose), composta de água a uma temperatura entre 34 e 60°C e vazão entre 9 mLmin'1 e 1,44 Lmin'1. 046. O leite utilizado nos experimentos é leite do tipo C obtido em laticínio industrial. A análise do leite antes e após percolação por coluna contendo um leito constituído de matriz hidrofóbica PIM/lactose será apresentada mais adiante no presente relatório descritivo. 047. Conforme detalhado acima, o processo da invenção para a recuperação da lactose do leite é feito em presença de uma matriz hidrofóbica de uma faixa granulométrica que constitui a fase estacionária de uma coluna de adsorção/dessorção. 048. A matriz hidrofóbica conforme a invenção compreende a matriz de polímero impresso molecularmente (PIM/lactose) onde a molécula molde é a lactose. 049. A matriz PIM/lactose é uma matriz hidrofóbica obtida a partir do precursor tetraetilortossilicato TEOS através da técnica sol gel. 050. De acordo com a técnica, a matriz PIM/lactose é obtida por um processo de polimerização via técnica sol gel a partir do precursor tetraetilortossilicato (TEOS). Para tal, 30 mL de TEOS são dissolvidos em 36 mL de etanol, absoluto sob atmosfera inerte de nitrogênio. São adicionados 0,11 mL de ácido clorídrico diluído em 5 mL de água ultra pura (solução pré-hidrolisante); a mistura obtida é agitada (20 rpm) durante 90 min a 35 °C. Transcorrido esse tempo, adiciona-se 1,0 g de lactose diluída em 10 ml de água ultrapura, seguida dei mL de hidróxido de amônia diluído em 6 mL de etanol (96%) (solução de hidrólise), a mistura é mantida estática a 4 °C durante 18 horas para efetuar a policondensação. O gel obtido é lavado com água a 60 °C e seco à vácuo e temperatura ambiente por 24 h. 051. A distribuição granulométrica do gel seco de PIM é determinada por meio de separação utilizando conjunto de peneiras da série ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) de forma manual obtendo partículas de tamanho entre (100 < x < 400pm). 052. Já o polímero impresso molecularmente com lactose é obtido pela polimerização do mesmo precursor tetraetilortossilicato TEOS em presença de lactose como molécula alvo (molde). Após polimerização a lactose é eliminada por lavagem e a matriz PIM/lactose é capaz de reconhecer a lactose presente em uma emulsão como o leite. 053. Os experimentos realizados durante a pesquisa que conduziram ao presente pedido são destinados a determinar as condições ideais do processo de remoção e recuperação da lactose que envolve percolação do leite também contendo lactose através de uma coluna de adsorção/dessorção onde a fase estacionária é um suporte constituído pela matriz hidrofóbica PIM/lactose, seguida do processo de cristalização a partir da adição de etanol a solução de eluição de uma matriz hidrofóbica do tipo Polímero Impresso Molecularmente (PIM/lactose), composta de água a uma temperatura entre 34 e 60°C e vazão entre 3 e 9mL/min. 054. A eficiência do processo objeto da invenção depende de fatores como capacidade de adsorção da lactose pelo suporte constituído de matriz hidrofóbica (PIM) e a dessorção da lactose. 055. Para a dosagem de lactose das amostras do leite antes e após percolar da coluna é necessária à diluição destas, da seguinte forma: 1 grama da amostra é colocada em uma solução contendo 2 mL de acetonitrila:água (60:40 v/v) deixando-as por 10 minutos a 25°C numa centrífuga com rotação de 4500 rpm. Após a centrifugação das amostras, o sobrenadante é extraído e filtrado através de um filtro de seringa de diâmetro 0,45 pm.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 045. The invention is therefore directed to a process of removing and recovering lactose from milk with the aid of adsorption / desorption and crystallization of part of lactose present in the milk as produced, adsorption / desorption being carried out in the milk. at least one adsorption / desorption column whose stationary phase consists of a Molecularly Printed Polymer (PIM / lactose) type hydrophobic matrix and crystallization from the addition of ethanol to the elution solution of a Printed Polymer type hydrophobic matrix Molecularly (MIP / lactose), composed of water at a temperature between 34 and 60 ° C and flow between 9 mLmin'1 and 1.44 Lmin'1. 046. The milk used in the experiments is type C milk obtained from industrial dairy. Analysis of milk before and after column percolation containing a PIM / lactose hydrophobic matrix bed will be presented later in this descriptive report. 047. As detailed above, the process of the invention for recovering lactose from milk is performed in the presence of a hydrophobic matrix of a particle size band which constitutes the stationary phase of an adsorption / desorption column. 048. The hydrophobic matrix according to the invention comprises the molecularly imprinted polymer matrix (PIM / lactose) wherein the template molecule is lactose. 049. The PIM / lactose matrix is a hydrophobic matrix obtained from the tetraethylorthosilicate precursor TEOS by the sol gel technique. 050. According to the technique, the PIM / lactose matrix is obtained by a sol gel polymerization process from the tetraethylorthosilicate precursor (TEOS). To do so, 30 mL of TEOS is dissolved in 36 mL of ethanol, under an inert nitrogen atmosphere. 0.11 mL of hydrochloric acid diluted in 5 mL of ultra pure water (prehydrolysis solution) is added; The obtained mixture is stirred (20 rpm) for 90 min at 35 ° C. After this time, 1.0 g of lactose diluted in 10 ml of ultrapure water is added, followed by 1 ml of ammonium hydroxide diluted in 6 ml of ethanol (96%) (hydrolysis solution), the mixture is kept static at 4 ° C for 18 hours to perform polycondensation. The obtained gel is washed with water at 60 ° C and dried under vacuum at room temperature for 24 h. 051. The particle size distribution of the dry PIM gel is determined by separation using the ABNT (Brazilian Association of Technical Standards) series of sieves by hand, obtaining particle sizes between (100 <x <400pm). 052. The lactose molecularly imprinted polymer is obtained by polymerizing the same TEOS tetraethylorthosilicate precursor in the presence of lactose as the target molecule (template). After polymerization lactose is washed off and the PIM / lactose matrix is capable of recognizing lactose present in an emulsion such as milk. 053. The experiments conducted during the research leading up to the present application are intended to determine the optimal conditions of the lactose removal and recovery process which involves percolating milk also containing lactose through an adsorption / desorption column where the stationary phase is a support consisting of the hydrophobic PIM / lactose matrix, followed by the crystallization process from the addition of ethanol to the elution solution of a hydrophobic Molecularly Printed Polymer (PIM / lactose) matrix composed of water at a temperature between 34 and 60 ° C and flow between 3 and 9mL / min. 054. The efficiency of the process object of the invention depends on factors such as lactose adsorption capacity by hydrophobic matrix (PIM) support and lactose desorption. 055. For lactose measurement of milk samples before and after percolating from the column, dilution is required as follows: 1 gram of the sample is placed in a solution containing 2 mL of acetonitrile: water (60:40 v / v ) leaving them for 10 minutes at 25 ° C in a 4500 rpm spin centrifuge. After centrifugation of the samples, the supernatant is extracted and filtered through a 0.45 µm syringe filter.

056. As amostras filtradas são injetadas em um Cromatógrafo Líquido de Alta Eficiência (CLAE). Na determinação do teor de lactose nos experimentos, é empregado um cromatógráfo Shimadzu Co (modelo LC-10), equipado com forno (35 °C), injetor automático de amostras, detector de índice de Refiração (IR), marca Shimadzu Co (modelo RID 6 A). A coluna analítica utilizada para todos os ensaios é a Luna NH2 (150 x 4,6 mm) (Phenomenex) com grupos amina ligados quimicamente à sílica. A fase-móvel utilizada é constituída de 60% de acetonitrila e 40% de água Milli-Q, fluxo de 1,5 mL/min, volume de injeção da amostra de 10 μΐ, sendo o tempo total de análise de 5 minutos. A dosagem de colesterol é determinada a partir da curva de calibração com base na equação a seguir: (Equação. 1) em que: Qactose=concentração de lactose, expressa em mg/L Área = área obtida pelo método da cromatografia líquida expressa (AU/seg) 057. As condições de processo testadas com o intuito de obter a melhor condição de remoção da lactose no processo de adsorção em leito fixo foi fundamentada pelo nosso grupo através de Balieiro et al. em Adsorption process of molecularly imprinted sílica for extraction of lactose from milk, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2015 (In press) e compreendem a altura do leito (7,5 a 12,5 cm), vazão (3 a 9 mL/min) e tamanho da partícula (250 a 500 pm) e temperatura (34 a 60 °C). 058. Em uma modalidade da invenção, a coluna de vidro encamisada que comporta o leito tem diâmetro interno de 2,5 cm e altura de 20 cm. No fluxo de efluente (solução de leite), as amostras são coletadas e analisadas posteriormente no HPLC. A concentração média da alimentação é calculada por meio de média aritmética dos valores de todas as amostras retiradas durante cada experimento, obtendo-se, dessa forma a concentração média e a capacidade de máxima de adsorção em mg por g de adsorvente PIM. 059. A Tabela 1 abaixo é uma compilação dos dados relativos à primeira etapa presente na invenção para a eficiência de remoção da lactose do leite. 060. Observa-se, durante os experimentos, que a maior capacidade de adsorção de 62 mg por grama de adsorvente ocorre no ensaio 7, para as condições: temperatura (34 °C), granulometria (250 pm), altura(12,5 cm) e vazão (9 mL/min). Essa condição é a utilizada como condição ótima na etapa de remoção da lactose do leite em coluna com fluxo contínuo, onde a fase estacionária é um suporte constituído pela matriz hidrofóbica PIM/lactose. 061. No teste de dessorção o leito é lavado com água a 34°C e vazão 9mL/min, as amostras são analisadas em HPLC. 062. A Tabela 2 abaixo é uma compilação dos dados relativos à segunda etapa presente na invenção para a eficiência da dessorção da lactose do leite na matriz hidrofóbica do tipo Polímero Impresso Molecularmente (PIM/lactose). TABELA 1 Jalieiro et al. Adsorption process of molecularly imprinted sílica for extraction of lactose firam milk, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2015 (In press). TABELA 2 063. As determinações de condições de processo recuperação da lactose através do processo de cristalização com adição de etanol são efetuadas através de experimentos em regime de batelada em uma solução sintética de lactose, descritos a seguir. 064. Os experimentos para a avaliação das condições do processo de recuperação da lactose em solução sintética através da cristalização, são realizados a partir da diluição de 6 g do padrão de α lactose em 20 mL de água MiliQ, mantida sob agitação constante de 735 rpm. A solução é inicialmente aquecida a 60 °C para garantir a completa dissolução e em seguida resfriada a temperatura de 25 °C antes da adição do etanol. Após a adição, a solução é filtrada utilizando Kitassato de borosilicato, funil de Buchner e papel filtro quantitativo porosidade 0,8 pm, ligados a uma bomba de vácuo, separada e secada num dessecador por um período de 24 horas antes do processo de pesagem. 065. As condições de processo testadas com o intuito de obter a melhor condição de recuperação da lactose foram: o volume de etanol (40 a 60 mL) e o tempo de agitação (10 a 60 min). 066. A Tabela 3 abaixo é uma compilação dos dados relativos à etapa da cristalização presente na invenção para a recuperação da lactose em solução sintética. TABELA 3 067. Observa-se, durante os experimentos, que a maior recuperação de 91,83 % ocorre no ensaio 4, para as condições: volume de etanol (60 mL) e tempo de agitação (60 min). Apesar do ensaio 2 possuir uma recuperação próxima do ensaio 4, com um tempo menor de 10 min, deve-se avaliar o tamanho do cristal da lactose pretendido.056. Filtered samples are injected into a High Performance Liquid Chromatograph (HPLC). In determining the lactose content in the experiments, a Shimadzu Co (model LC-10) chromatograph equipped with an oven (35 ° C), automatic sample injector, Shimadzu Co (Index model) refractive index detector (IR) is used. RID 6 A). The analytical column used for all assays is Luna NH2 (150 x 4.6 mm) (Phenomenex) with amine groups chemically bonded to silica. The mobile phase used consists of 60% acetonitrile and 40% Milli-Q water, 1.5 mL / min flow, sample injection volume of 10 μΐ, with a total analysis time of 5 minutes. Cholesterol dosage is determined from the calibration curve based on the following equation: (Equation. 1) where: Qactose = lactose concentration, expressed in mg / L Area = area obtained by the expressed liquid chromatography method (AU / sec) 057. The process conditions tested to obtain the best lactose removal condition in the fixed bed adsorption process were substantiated by our group through Balieiro et al. in Adsorption process of molecularly imprinted silica for extraction of lactose from Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2015 (In press) and comprise bed height (7.5 to 12.5 cm), flow rate (3 to 9 mL / min ) and particle size (250 to 500 pm) and temperature (34 to 60 ° C). 058. In one embodiment of the invention, the jacketed glass column supporting the bed has an internal diameter of 2.5 cm and a height of 20 cm. In the effluent (milk solution) stream, samples are collected and further analyzed on HPLC. The average feed concentration is calculated by means of the arithmetic mean of the values of all samples taken during each experiment, thus obtaining the average concentration and the maximum adsorption capacity in mg per g of PIM adsorbent. 059. Table 1 below is a compilation of data relating to the first step present in the invention for lactose removal efficiency of milk. 060. It is observed during the experiments that the highest adsorption capacity of 62 mg per gram of adsorbent occurs in test 7 for the conditions: temperature (34 ° C), particle size (250 pm), height (12.5 cm) and flow rate (9 mL / min). This condition is used as the optimum condition in the lactose removal step of the continuous flow column, where the stationary phase is a support constituted by the hydrophobic PIM / lactose matrix. 061. In the desorption test the bed is washed with water at 34 ° C and flow rate 9mL / min, the samples are analyzed on HPLC. 062. Table 2 below is a compilation of data for the second step present in the invention for milk lactose desorption efficiency in the Molecularly Printed Polymer (PIM / lactose) hydrophobic matrix. TABLE 1 Jalieiro et al. Adsorption process of molecularly imprinted silica for extraction of lactose firam milk, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2015 (In press). TABLE 2 063. Determinations of lactose recovery process conditions through the ethanol addition crystallization process are performed by batch experiments in a synthetic lactose solution described below. 064. Experiments for the evaluation of the conditions of the lactose recovery process in synthetic solution by crystallization are performed by diluting 6 g of the α lactose standard in 20 mL of MiliQ water, kept under constant agitation of 735 rpm. . The solution is initially heated to 60 ° C to ensure complete dissolution and then cooled to 25 ° C prior to the addition of ethanol. After addition, the solution is filtered using Borosilicate Kitassate, Buchner funnel and 0.8 pm porosity quantitative filter paper, attached to a vacuum pump, separated and dried in a desiccator for a period of 24 hours prior to weighing. 065. The process conditions tested for the best lactose recovery condition were: ethanol volume (40 to 60 mL) and stirring time (10 to 60 min). 066. Table 3 below is a compilation of data relating to the crystallization step present in the invention for recovering lactose in synthetic solution. TABLE 3 067. It is observed during the experiments that the greatest 91.83% recovery occurs in assay 4 for the conditions: ethanol volume (60 mL) and stirring time (60 min). Although assay 2 has a near recovery from assay 4 with a time less than 10 min, the desired lactose crystal size should be evaluated.

Para cristais maiores, as condições do ensaio 2 é mais indicada pelo fato que o choque mecânico influencia o tamanho dos cristais de lactose. 068. Os experimentos realizados durante a pesquisa que conduziu ao presente pedido são destinados a solicitar a integração do processo de remoção da lactose do leite que envolve percolação do leite também contendo lactose através de uma coluna de adsorção/dessorção, onde a fase estacionária é um suporte constituído pela matriz hidrofóbica PIM/lactose, com o processo de cristalização da lactose eluida da fase estacionária com água, através da adição de etanol a solução. 069. A Figura 2 representa esquematicamente o fluxograma do estado da técnica de integração dos processos de adsorção/dessorção e cristalização por adição de etanol. 070. Assim, a etapa de remoção da lactose inicia-se com as válvulas 1 e 2 abertas, onde ocorre em fluxo contínuo do leite alimentado por uma bomba numa vazão entre 9 mLmin"1 e 1,44 Lmin"1, através de coluna de adsorção de vidro encamisada com diâmetro de 2,5 cm interno e altura entre 12,5 cm e 2m. O leite será percolado em uma coluna encamisada a temperatura de 34°C, por um período de 1 hora momento no qual a coluna satura. 071. Após a saturação da coluna as válvulas 1 e 2 se fecham e as válvulas 3 e 4 se abrem, iniciando a etapa de dessorção. Durante essa etapa a lactose é eluida com água a uma temperatura entre 34 e 60°C e vazão entre 9 mLmin"1 e 1,44 Lmin'1. Transcorrido o tempo de 1 hora, as válvulas 3 e 4 se fecham e se inicia a etapa de recuperação. 072. A etapa de recuperação da lactose ocorre através do processo de cristalização por adição de etanol. Em que a solução eluida da coluna é mantida sobre agitação de 735 rpm e logo em seguida é adicionado etanol na proporção 1:3. Transcorrido o tempo de 1 hora a solução após a adição, a solução é filtrada a vácuo, e os cristais de lactose são secos em estufa a vácuo a temperatura de 50°C durante 4 horas.. 073. Assim é possível obter tanto o leite com teor reduzido de lactose como a lactose através deste processo. 074. O leite com baixo teor de lactose poderá ser utilizado na fabricação de outros alimentos também com baixo teor de lactose, atendendo uma necessidade do mercado em relação a pessoas intolerantes a lactose. 075. Já a lactose recuperada poderá atender outro mercado potencial relacionado ao seu uso na fabricação de alimentos, como farinhas e pães, na indústria farmacêutica como excipientes de medicamentos e na indústria de cosméticos como emoliente de cremes e batons. 076. Os resultados parciais, aliados ao baixo custo e energia utilizada no processo empregando a coluna de adsorção/dessorção com leito da coluna de adsorção/dessorção contendo a matriz hidrofóbica com o polímero impresso molecularmente (PIM), com a cristalização com adição de etanol demonstram a viabilidade de um processo em escala industrial, em fluxo contínuo para a remoção e recuperação da lactose de uma corrente de leite.For larger crystals, the conditions of test 2 are best indicated by the fact that mechanical shock influences the size of lactose crystals. 068. The experiments carried out during the research leading up to this application are intended to request the integration of the lactose removal process involving milk percolation also containing lactose through an adsorption / desorption column, where the stationary phase is a support constituted by the hydrophobic matrix PIM / lactose, with the crystallization process of the lactose eluted from the stationary phase with water, by the addition of ethanol to the solution. 069. Figure 2 schematically depicts the state of the art flowchart for integrating the adsorption / desorption and ethanol addition crystallization processes. 070. Thus, the lactose removal step begins with valves 1 and 2 open, where it occurs in a continuous flow of pump-fed milk at a flow rate between 9 mLmin "1 and 1.44 Lmin" 1 through a column. glass adsorption glass with internal diameter of 2.5 cm and height between 12.5 cm and 2m. The milk will be percolated in a jacketed column at a temperature of 34 ° C for a period of 1 hour at which time the column saturates. 071. After column saturation valves 1 and 2 close and valves 3 and 4 open, initiating the desorption step. During this stage lactose is eluted with water at a temperature between 34 and 60 ° C and flow rate between 9 mLmin "1 and 1.44 Lmin'1. After 1 hour, valves 3 and 4 close and start. 072. The lactose recovery step occurs through the crystallization process by addition of ethanol, wherein the eluted column solution is kept under stirring at 735 rpm and then 1: 3 ethanol is added thereafter. After 1 hour of solution after addition, the solution is vacuum filtered, and the lactose crystals are dried in a vacuum oven at 50 ° C for 4 hours. Lactose-reduced milk such as lactose through this process 074. Low-lactose milk may be used in the manufacture of other low-lactose foods, meeting a market need for lactose intolerant people. 075. Already Recovered lactose may serve another potential market related to its use in the manufacture of foods such as flour and bread, in the pharmaceutical industry as drug excipients, and in the cosmetics industry as cream and lipstick emollient. 076. The partial results, combined with the low cost and energy used in the process employing the adsorption / desorption column with the adsorption / desorption column containing the molecularly imprinted hydrophobic matrix (PIM) with crystallization with ethanol addition demonstrate the feasibility of an industrial-scale, continuous-flow process for lactose removal and recovery from a milk stream.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. The process of recovering milk lactose, said process comprising the steps of: (a) removing lactose from milk by directing a milk stream with normal lactose content to said at least one column (C) of adsorption / desorption of c) and percolating the milk through said bed at least one adsorption / desorption column (C) where the stationary phase consists of a matrix of a) at temperatures between 34 and 60 ° C, preferably at 34 ° C, so that the hydrophobic matrix constituting the stationary phase of at least one adsorption / desorption column (C) can adsorb the lactose content to be eliminated from said milk stream; (b) at the end of the process, recover milk and low lactose derivatives; (c) Dissolve the lactose from the adsorption column with the aid of a water solution at a temperature between 34 and 60 ° C, preferably greater than or equal to 47 ° C and a flow rate of 9 mLmin'1 to 1,44 Lmin'1, yielding at least at least one matrix bed adsorption / desorption column (C) suitable for a new lactose milk adsorption / desorption cycle; and d) Adding ethanol to solution c) in a 1: 3 ratio to initiate the formation of lactose crystals through the crystallization process while maintaining constant stirring and room temperature; (e) vacuum drying and vacuum drying at 50 ° C for 4 hours the lactose crystals from solution (d); e) Initiate a new lactose adsorption / desorption cycle with the aid of said a) adsorption / desorption column.

Milk lactose recovery process according to Claim 1, characterized in that it is carried out in a continuous flow;

Milk lactose recovery process according to Claims 1 and 2, characterized in that it performs adsorption by using adsorption / desorption column (C) with a temperature between 34 ° and 60 ° C, preferably 34 ° C, height between 12.5 cm and 2 m, flow between 9 mLmin "1 and 1.44 Lmin'1 and particle size (100 <x <400pm), the stationary phase of the bed of said column (C) being the hydrophobic matrix of molecularly printed polymer (PIM).

Milk lactose recovery process according to Claim 1, characterized in that the recovered lactose is used in the manufacture of food, flour and bread, in the pharmaceutical industry as a pharmaceutical excipient and in the cosmetic industry as a cream and lipstick softener.

Milk lactose recovery process according to Claim 1, characterized in that it is a solution obtained from the elution of the hydrophobic matrix constituting the stationary phase of at least one adsorption / desorption column (C) maintained under agitation. constant at 735 rpm, over 10 to 60 min., heated to 60 ° C, then cooled to 25 ° C before adding 1: 3 ethanol, after addition, the solution is filtered to vacuum, and the lactose crystals are dried in a vacuum oven at 50 ° C for 4 hours.