BR112015025157B1 - processo para tratamento do leite desnatado animal e soro doce e/ou soro ácido, e sistema modular - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA TRATAMENTO DO LEITE DESNATADO ANIMAL E SORO DOCE E/OU SORO ÁCIDO, E SISTEMA MODULAR A presente invenção se refere a um processo para tratamento do leite desnatado animal e soro doce e/ou soro ácido, compreendendo: (a) ultrafiltração (UF1) de uma primeira composição líquida compreendendo leite desnatado animal com 70-90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, através de uma primeira membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa usando um fator de concentração de volume de 1,5 - 6 para obter um retentado (UFR1) e um permeado (UFP1); (b) ultrafiltração (UF2) de uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido através de uma segunda membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa usando um fator de concentração de volume de 2 - 15 para obter um retentado (UFR2) e um permeado (UFP2); e (c) mistura do retentado da UF originado na etapa (a) com o retentado da UF da etapa (b) para obter uma mistura de retentados da UF.
Description
[001] A presente invenção se refere a um processo avançado para a fabricação de produtos derivados do leite, preferencialmente para a fabricação de fórmulas de leite em pó e outros produtos nutricionais infantis, assim como produtos intermediários obteníveis através do dito processo, usos dos ditos produtos intermediários e um sistema para implementação do dito processo.
[002] O leite humano é considerado o 'padrão de ouro' para a nutrição infantil. O processamento de leite animal, por exemplo, leite de vaca, para se aproximar mais à composição do leite humano, é conhecido na técnica. Tal processamento é conhecido na técnica como a 'humanização' do leite animal. O processo de humanização do leite animal envolve a mudança da proporção de caseína: proteínas do soro do leite como encontrada no leite animal (por exemplo, aproximadamente 80:20 para o leite de vaca) para a proporção desejada na nutrição infantil, como encontrada no leite humano (preferencialmente entre 75:25 e 30:70). Adicionalmente, o teor mineral do leite animal é tipicamente mais alto que o teor encontrado no leite humano. Assim, a humanização do leite animal exige a redução do teor mineral.
[003] A preparação de produtos adequados para uso na nutrição infantil envolve tipicamente a mistura de diversos componentes purificados individualmente nas proporções adequadas, ambos secos ou úmido. Os atuais processos de fabricação necessitam de múltiplos ingredientes de laticínio de fornecedores intermediários, incluindo leite desnatado ou um concentrado desse (incluindo leite desnatado em pó), soro do leite desmineralizado ou um concentrado desse (incluindo pó de soro do leite desmineralizado), concentrados ou isolados de proteína do soro do leite (normalmente em pó), e lactose pura (tipicamente em pó) para compor uma fórmula infantil nutricionalmente balanceada.
[004] O documento de patente WO 96/08155 descreve um processo para tratamento do leite desnatado para a fabricação de queijo e leite em pó, em que as proteínas do soro do leite são removidas do leite desnatado por microfiltração e o tratamento posterior inclui a ultrafiltração.
[005] O documento de patente US 5,503,865 revela um processo para tratamento do leite desnatado, compreendendo microfiltração ou ultrafiltração. O permeado desse pode ser desmineralizado, por exemplo, através da troca iônica e/ou eletrodiálise a fim de torná-lo adequado para ser usado em produtos para bebês.
[006] O documento de patente US 4497836 revela um processo em que o soro do leite é submetido à ultrafiltração, e o permeado desse é submetido à eletrodiálise ou troca iônica.
[007] O documento de patente WO 2001/93689 revela um processo em que o soro do leite é submetido à ultrafiltração, e o permeado desse é submetido à diafiltração. O retentado da ultrafiltração é combinado com o retentado da ultrafiltração na produção de fórmulas de leite infantil, misturando o produto combinado com leite em pó.
[008] O documento de patente EP 1133238 descreve um processo em que o leite animal é submetido à microfiltração através de uma membrana tendo uma porosidade de 0,1 - 0,2 micrômetros, após a qual o permeado da microfiltração compreendendo proteínas do soro do leite é desmineralizado por eletrodiálise. O teor mineral do permeado da microfiltração eletrodialisado é muito baixo, e a fortificação subsequente com minerais e oligoelementos é necessária para obter uma fórmula infantil.
[009] Os inventores desenvolveram um método melhorado para a produção de produtos lácteos, em particular, para a produção de pós-secos (leite), preferencialmente pós- secos (leite) para uso nas formulações infantis nutricionais, em cujo processo é feita uma utilização mais eficiente das tecnologias de filtração e separação. Neste processo, uma primeira composição líquida compreendendo 70 - 90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, preferencialmente o leite desnatado animal, e uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido são primeiramente submetidas à separação através da ultrafiltração, assim reduzindo a necessidade de uma remoção (significante) de íon polivalente e/ou monovalente a partir das composições líquidas contendo caseína e/ou proteína do soro do leite. A presente invenção assim preferencialmente se refere a um processo para tratamento do leite desnatado animal e soro do leite, compreendendo as etapas de ultrafiltração do leite desnatado animal e ultrafiltração do soro do leite, preferencialmente combinada com a purificação e remoção dos íons monovalentes dos fluxos de permeado da ultrafiltração enriquecido com lactose e combinação dos fluxos de retentado e permeado obtidos.
[010] Os atuais fabricantes de composições nutricionais em pó (infantis) baseiam-se amplamente no fornecimento e uso de ingredientes altamente purificados, tal como a lactose purificada, proteínas do soro do leite desmineralizadas e proteínas de caseína para produzir as ditas composições misturando os ditos ingredientes. Os presentes inventores desenvolveram um processo de tratamento do leite desnatado animal e soro do leite para fabricação de pó seco (leite) que evita a compra de tais ingredientes de alto grau de pureza de terceiros. As vantagens do presente processo da invenção com relação aos métodos existentes de produção de pós-seco (leite) são numerosas; por exemplo, a perda na lactose durante o processamento do leite desnatado e soro do leite é reduzida, as complicações relacionadas à obstrução das membranas são reduzidas, o uso de químicos (adicionados externamente) é reduzido e a água residual é reciclada no processo em uma grande extensão e assim todo o processo tem um impacto ambiental menor. Além disso, enquanto a produção de lactose nos métodos de purificação convencionais para a produção de pós-nutricionais é cerca de 83-85%, a produção pode ser melhorada para mais de 90% no processo da presente invenção.
[011] Mais em particular, a presente invenção se refere a um processo para tratamento do leite desnatado animal e soro do leite, preferencialmente para a fabricação de um pó seco, tal como pó seco que pode ser processado posteriormente em uma fórmula de leite infantil e outros produtos nutricionais para crianças. O presente processo envolve a ultrafiltração do leite desnatado animal e ultrafiltração do soro do leite seguida pela mistura dos retentados da ultrafiltração, que são enriquecidos em proteínas do leite e proteínas do soro do leite, respectivamente. A adição de soro do leite ao leite desnatado animal altera a composição proteica do leite desnatado, permitindo a humanização do leite desnatado para mais próximo à composição proteica do leite humano. Ambos o leite desnatado animal e o soro do leite tipicamente contêm níveis muito altos de íons polivalentes, o teor desses precisa ser reduzido a fim de tornar o leite desnatado animal uma fonte adequada de nutrientes que pode ser usada para alimentar bebês.
[012] O processo de acordo com a presente invenção utiliza a ultrafiltração para a remoção dos ditos íons polivalentes do leite desnatado animal e soro do leite. Assim, nem o leite desnatado animal nem o soro do leite precisa ser purificado na mesma proporção que é normalmente comum na técnica. O processo de acordo com a invenção soluciona a necessidade de uso das proteínas de soro do leite desmineralizadas e/ou (significativamente) purificadas para a fabricação de formulação em pó que são adequadas para preparação de nutrição infantil, por meio de ultrafiltração do leite desnatado animal e soro do leite. Em uma realização especialmente preferida, a lactose que é removida de ambos, do leite desnatado e do soro do leite, como permeado de ultrafiltração, é purificada ou ainda desmineralizada, o que significa que as quantidades de íons polivalentes e monovalentes são reduzidas em comparação com o material inicial, após o que o permeado é usado para suplementar as formulações em pó resultantes, através da adição de lactose desmineralizada antes, durante ou depois da mistura dos retentados da ultrafiltração. Desta forma, o teor mineral das fórmulas resultantes é suficientemente baixo para proporcionar a preparação da nutrição infantil de acordo com os órgãos reguladores (por exemplo, diretiva da UE 91/321/EEC ou diretiva UE 2006/141/EC, US Food and Drug Administration [Agência de Administração de Alimentos e Medicamentos dos Estados Unidos] 21 CFR Ch 1 parte 107).
[013] Mais em particular, a presente invenção refere-se a um processo para tratar leite desnatado animal e soro doce e/ou soro ácido, compreendendo: (a) ultrafiltração (UF1) de uma primeira composição líquida compreendendo leite desnatado animal com 70-90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, através de uma primeira membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa usando um fator de concentração de volume de 1,5 - 6 para obter um retentado (UFR1) e um permeado (UFP1); (b) ultrafiltração (UF2) de uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido através de uma segunda membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa usando um fator de concentração de volume de 2 - 15 para obter um retentado (UFR2) e um permeado (UFP2); e (c) mistura do retentado da UF originado na etapa (a) com o retentado da UF da etapa (b) para obter uma mistura de retentados da UF.
[014] Alternativamente, a presente invenção refere-se a um processo para tratar leite desnatado animal e soro doce e/ou soro ácido, compreendendo: ultrafiltração (UF1) de uma primeira composição líquida compreendendo leite desnatado animal com 70 - 90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, através de uma primeira membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa para obter um retentado (UFR1) compreendendo 35 - 65% em peso de proteínas e 20 - 50% em peso de lactose, com base no peso seco, e um permeado (UFP1) compreendendo 0 - 5% em peso de proteínas e 70 - 98% em peso de lactose, com base no peso seco; ultrafiltração (UF2) de uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido através de uma segunda membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa para obter um retentado (UFR2) compreendendo 15 - 55% em peso de proteínas e 35 - 65% em peso de lactose, com base no peso seco, e um permeado (UFP2) compreendendo 0 - 5% em peso de proteínas e 70 - 98% em peso de lactose, com base no peso seco; e mistura do retentado da UF originado na etapa (a) com o retentado da UF da etapa (b) para obter uma mistura de retentados da UF.
[015] Em uma realização preferida, o processo da invenção compreende ainda:
[016] (d) remoção dos íons polivalentes do permeado da UF originado na etapa (a), e/ou a partir do permeado da UF originado a partir da etapa (b) ou a partir de uma mistura dos permeados da UF originados na etapa (a) e (b), para obter um permeado da UF purificado, e
[017] (e) mistura de pelo menos um permeado de UF purificado de (d) com o retentado da UF originado na etapa (a) e/ou retentado da UF originado na etapa (b) ou a mistura dos retentados da UF originados na etapa (c), preferencialmente a misturas dos retentados originados a partir da etapa (c). Preferencialmente, o permeado a UF é obtido por uma etapa de remoção de íon polivalente, em que o cálcio, magnésio e fosfato são removidos, preferencialmente em uma extensão significante. A remoção de íon polivalente preferencialmente acontece através de uma combinação de nanofiltração, precipitação de sal, ultrafiltração e eletrodiálise, mais preferencialmente seguindo a sequência de nanofiltração, precipitação de sal, ultrafiltração e eletrodiálise.
[018] Em uma realização preferida, o permeado da UF originado a partir da etapa (a) e o permeado da UF originado a partir da etapa (b) são combinados ou misturados em uma proporção de volume entre 10:1 e 1:20, preferencialmente 5:1 e 1:15, mais preferencialmente 1:1 e 1:10, mais preferencialmente 1:2 e 1:6. A dita combinação e mistura pode acontecer antes ou após a suavização, mas preferencialmente antes da suavização.
[019] Em uma realização preferida, a mistura na etapa (c) envolve a mistura do UFR1 e UFR2 em uma proporção de volume entre 20:1 e 1:20, preferencialmente 10:1 e 1:10, mais preferencialmente 6:1 e 1:6, mais preferencialmente 3:1 e 1:3 ou em que o UFR1 concentrado (da etapa (j1)) é combinado ou misturado com o UFR2 concentrado (da etapa (j1)) em uma proporção de volume entre 20:1 e 1:20, preferencialmente 10:1 e 1:10, mais preferencialmente 6:1 e 1:6, mais preferencialmente 3:1 e 1:3.
[020] Em uma realização preferida, o processo da invenção compreende ainda:
[021] (f) remoção dos íons monovalentes de pelo menos um dos permeados da UF purificados da etapa (d), preferencialmente antes da mistura na etapa (e). Preferencialmente, o permeado da UF purificado é submetido no máximo a uma ou no máximo a duas etapas de remoção de íon monovalente, em que o sódio, cloreto e potássio são removidos, preferencialmente em uma extensão significante. Preferencialmente, todos os permeados da UF purificados de (d) são submetidos à remoção de íon monovalente. Mais preferencialmente, os permeados da UF a etapa (a) e (b) são primeiro misturados em uma composição de permeado da UF que é subsequentemente suavizado e submetido à remoção de íon monovalente.
[022] Em uma realização preferida, o processo da invenção compreende ainda:
[023] (g) submeter pelo menos um dos permeados da UF purificados de (d) a uma etapa de concentração, preferencialmente por osmose reversa e/ou nanofiltração, preferencialmente antes da mistura na etapa (e). Preferencialmente, os permeados da UF são submetidos a no máximo uma ou no máximo duas etapas de concentração.
[024] Em uma realização preferida, a remoção de íons polivalentes é realizada através de eletrodiálise, troca iônica e/ou precipitação de sal, e remoção dos íons monovalentes é realizada por nanofiltração ou diafiltração. Mais preferencialmente, a remoção de íon polivalente preferencialmente acontece através de uma combinação de nanofiltração, precipitação de sal, ultrafiltração e eletrodiálise, mais preferencialmente seguindo a sequência de nanofiltração, precipitação de sal, ultrafiltração e eletrodiálise.
[025] Em uma realização preferida, o processo da invenção compreende ainda:
[026] (h) secagem do retentado da UF originado na etapa (a), o retentado da UF originado na etapa (b) ou a mistura dos retentados da UF originados na etapa (c), preferencialmente após a mistura com o permeado da UF suavizado na etapa (a), para obter um pó seco. Preferencialmente, o retentado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou (b) ou (c) é submetido a uma etapa de concentração e/ou etapa de remoção de íon monovalente anterior à secagem. Esta secagem é realizada preferencialmente após a mistura com o permeado UFP1 suavizado, que pode ser submetido a uma etapa de remoção de íon monovalente, o permeado UFP2 suavizado, que pode ser submetido a uma etapa de remoção de íon monovalente, ou o permeado combinado UFP1/UFP2 suavizado, que pode ser submetido a uma etapa de remoção de íon monovalente, para obter um pó seco. Em uma realização preferida, a secagem da etapa (h) acontece após a etapa de mistura (e).
[027] Em uma realização preferida, a secagem acontece após a etapa de mistura (c). Mais preferencialmente, a secagem de uma composição de permeado de UF suavizado originada a partir das etapas (a) e (b) que é misturada a um retentado da UF originado a partir de (c) cujo retentado da UF é submetido à etapa de remoção de íon monovalente e/ou uma etapa de concentração. Mais preferencialmente, o retentado da UF é submetido à etapa de remoção de íon monovalente e/ou uma etapa de concentração anterior à sua mistura, seguida pela mistura com a composição do permeado da UF suavizado que se origina a partir das etapas (a) e (b).
[028] Em uma realização preferida, o processo da invenção compreende ainda:
[029] (i) uma etapa de esterilização térmica ou etapa de pasteurização da mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c), preferencialmente após a etapa (e) e antes da etapa (h) . Preferencialmente, a dita esterilização térmica compreende uma etapa de injeção por fluxo direto.
[030] Em uma realização preferida, o processo da invenção compreende ainda:
[031] (j1) remoção de íon monovalente e/ou concentração do retentado da UF originado na etapa (a) e/ou o retentado da UF originado na etapa (b), antes da etapa (c), (e) ou (h), preferencialmente por osmose reversa e/ou nanofiltração; ou
[032] (j2) remoção de íon monovalente e/ou concentração dos retentados da UF originados na etapa (c), antes da etapa (h), preferencialmente por osmose reversa e/ou nanofiltração. Preferencialmente, pelo menos um ou preferencialmente todos os retentados da UF da etapa (j1) ou (j2) são submetidos a no máximo uma ou no máximo duas etapas de remoção de íon monovalente e/ou concentração.
[033] Em uma realização preferida, a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c) é processada ainda em um produto nutricional para provisão de nutrição para crianças. Em outra realização preferida, outros ingredientes são adicionados antes, após ou durante a etapa (c) ou adicionados antes, após ou durante a etapa (e), adicionados antes, após ou durante a etapa de secagem (h). Tais outros ingredientes compreendem preferencialmente (quantidades adequadas de) óleos, vitaminas, minerais, carboidratos (tal como lactose ou maltodextrina onde necessário), fibras dietéticas (tais como galactooligossacarídeo e/ou frutooligossacarídeos).
[034] Em uma realização preferida, tal quantidade do retentado da UF originado a partir da etapa (b) é misturada na etapa (c) com o retentado da UF originado na etapa (b), a mistura de retentados da UF originados a partir da etapa (c) é caracterizado por uma proporção de peso de caseína para proteína do soro do leite entre 75:25 e 30:70. Preferencialmente, esta proporção está entre 70 a 30 e 36 a 64, mais preferencialmente entre 65 a 35 e 45 a 55.
[035] Em uma realização preferida, a água que se origina a partir de uma etapa de concentração, preferencialmente osmose reversa e/ou nanofiltração, realizada no retentado da UF originado a partir da etapa (a), o retentado da UF originado a partir da etapa (b), a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa c), ou a partir do permeado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou a partir do permeado da UF originado a partir da etapa (b) ou o permeado da UF suavizado, é adicionado à primeira composição líquida e/ou a segunda composição líquida. Tal realimentação da utilização da água decorrente da etapa de concentração reduz a necessidade de adição das reservas de água externas. Tal água obtida a partir de uma etapa de concentração, por exemplo, pode ser usada para reconstituir o leite desnatado animal e/ou pó de soro do leite em composições líquidas que podem ser subsequentemente submetidas à ultrafiltração de acordo com a invenção.
[036] Em uma realização preferida, a segunda composição líquida da etapa (b) compreende pelo menos 50% em peso de soro doce do soro do leite total, com base no peso total, preferencialmente pelo menos 60% em peso, mais preferencialmente pelo menos 70% em peso ou 80% em peso, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso.
[037] Em uma realização preferida, a invenção se refere a um processo para tratamento do leite desnatado animal e soro do leite animal, para a fabricação de produtos lácteos, preferencialmente fórmulas em pó, mas preferencialmente leite em pó infantil e outros produtos nutricionais para crianças.
[038] Em uma realização preferida, o processo de acordo com a invenção preferencialmente opera com 500 - 2500 kg, mais preferencialmente 800 - 1800 kg, mais preferencialmente 1000 - 1400 kg de matéria seca da primeira composição líquida, preferencialmente de leite desnatado animal, adicionado por hora. O processo de acordo com a invenção opera preferencialmente com 1500 - 5000 kg, mais preferencialmente 2200 - 4000 kg, mais preferencialmente 2600 - 3000 kg da matéria seca da segunda composição líquida, preferencialmente de soro do leite animal, adicionado por hora. O processo de acordo com a invenção opera preferencialmente com 750 - 4000 kg, mais preferencialmente 1000 - 3000 kg, mais preferencialmente 1500 - 2000 kg de retentado da UF obtido por hora a partir da ultrafiltração de ambos os fluxos de entrada combinados. O processo de acordo com a invenção opera preferencialmente com 1000 - 5000 kg, mais preferencialmente 1500 - 4000 kg, mais preferencialmente 2000 - 2500 kg de permeado da UF obtido por hora a partir da ultrafiltração de ambos os fluxos de entrada combinados.
[039] A presente invenção se refere a um processo para tratamento do leite desnatado animal e soro doce e/ou soro ácido, compreendendo: (a) ultrafiltração (UF1) de uma primeira composição líquida compreendendo leite desnatado animal com 70-90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, através de uma primeira membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa usando um fator de concentração de volume de 1,5 - 6 para obter um retentado (UFR1) e um permeado (UFP1); (b) ultrafiltração (UF2) de uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido através de uma segunda membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa usando um fator de concentração de volume de 2 - 15 para obter um retentado (UFR2) e um permeado (UFP2); e (c) mistura do retentado da UF originado na etapa (a) com o retentado da UF da etapa (b) para obter uma mistura de retentados da UF.
[040] Alternativamente, a presente invenção refere-se a um processo para tratar leite desnatado animal e soro doce e/ou soro ácido, compreendendo: (a) ultrafiltração (UF1) de uma primeira composição líquida compreendendo leite desnatado animal com 70 - 90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, através de uma primeira membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa para obter um retentado (UFR1) compreendendo 35 - 65% em peso de proteínas e 20 - 50% em peso de lactose, com base no peso seco, e um permeado (UFP1) compreendendo 0 - 5% em peso de proteínas e 70 - 98% em peso de lactose, com base no peso seco; (b) ultrafiltração (UF2) de uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido através de uma segunda membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5 - 25 kDa para obter um retentado (UFR2) compreendendo 15 - 55% em peso de proteínas e 35 - 65% em peso de lactose, com base no peso seco, e um permeado (UFP2) compreendendo 0 - 5% em peso de proteínas e 70 - 98% em peso de lactose, com base no peso seco; e (c) mistura do retentado da UF originado na etapa (a) com o retentado da UF da etapa (b) para obter uma mistura de retentados da UF.
[041] O processo de acordo com a invenção usa pelo menos duas fontes de proteína; a primeira é uma composição líquida compreendendo leite desnatado animal com 70 - 90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total. Preferencialmente, a primeira composição líquida compreende ou é leite desnatado animal com uma proporção de teor de caseína para proteína do soro do leite de 80:20. Preferencialmente, a segunda composição líquida compreende ou é soro doce e/ou o soro ácido. Mais preferencialmente, a segunda composição líquida compreende ou é soro doce.
[042] No processo de acordo com a invenção, a primeira composição líquida e a segunda composição líquida são cada submetida à ultrafiltração (UF, etapas (a) e (b)) para obter dois retentados da UF (UFR1 e UFR2) e dois permeados da UF (UFP1 e UFP2). Em uma realização preferida, qualquer uma da primeira composição líquida, a segunda composição líquida e a mistura dos retentados da UF originados a partir da UF da primeira e segunda composições líquidas podem ser submetidas a diversas etapas de processamento antes do produto lácteo final é obtido.
[043] Em uma realização preferida, o permeado UFP1 originado a partir da etapa (a) é primeiro misturado ao permeado UFP2 originado a partir da etapa (b) (por exemplo, por meio da coleta em um único tanque de armazenamento/coleta única) antes da remoção dos íons polivalentes na etapa (d) acontece. O permeado combinado de UFP1/UFP2 suavizado (isto é, o permeado UFP1/UFP2 misturado que se originam a partir da etapa UF1/UF2 que contém níveis reduzidos de íons polivalentes) é subsequentemente misturado com o retentado UFR1 que se origina de UF1, o retentado UFR2 que se origina a partir de UF2, ou preferencialmente com a mistura de retentado da UF da etapa (c). Em uma opção mais preferida, o retentado UFR1 que se origina a partir de (a), o retentado UFR2 que se origina a partir de (b), ou preferencialmente a mistura dos retentados da UF da etapa (c) é primeiro submetido a uma etapa de concentração, preferencialmente por osmose reversa ou nanofiltração, após a qual estas composições líquidas mais concentradas é/são combinados com o permeado combinado UFP1/UFP2 suavizado. Uma vantagem da primeira mistura do permeado UFP1 que se origina a partir da UF1 com o permeado UFP2 que se origina a partir da UF2 é que os íons polivalentes são removidos a partir de uma única composição líquida (isto é, a mistura do permeado UFP1/UFP2) em vez de que a remoção de íons polivalentes envolve a remoção a partir das duas composições líquidas separadas.
[044] Em ainda outra realização preferida, o processo da invenção compreende a etapa (j1) ou (j2). Aqui, preferencialmente o retentado da UF originado na etapa (a) e/ou o retentado da UF originado na etapa (b), é/são submetidos a uma etapa de remoção e/ou concentração de íon monovalente, antes da etapa (c), (e) ou (h), preferencialmente por osmose reversa e/ou nanofiltração. Preferencialmente, os ditos retentados da UF são separadamente submetidos a esta. Alternativamente, a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c) é submetida à remoção e/ou concentração de íon monovalente desta, antes da etapa (h), preferencialmente por meio da osmose reversa e/ou nanofiltração. Preferencialmente, pelo menos um ou ambos os retentados da UF da etapa (a) e (b) ou o retentado da UF da etapa (c) é/são submetidos a no máximo uma ou no máximo duas etapas de remoção e/ou concentração de íon monovalente.
[045] Em outra realização preferida, o retentado UFR1 originado a partir da UF1 é enriquecido em caseína e proteínas do soro do leite, o retentado UFR2 originado a partir de UF2 é enriquecido em proteínas do soro do leite, a mistura dos retentados da UF da etapa (c) é enriquecida em caseína e proteína do soro do leite, os permeados UFP1 e UFP2 originados a partir da UF1 e UF2, respectivamente, são enriquecidos em lactose. Além disso, a mistura de retentados da UF da etapa (c) é caracterizada por uma proporção de caseína para proteína do soro do leite que é modificada de 80:20 de proporção de peso como observado no leite desnatado de vaca para níveis mais altos de proteína do soro do leite. Preferencialmente, a proporção de peso de proteína da caseína para proteína do soro do leite deste está entre 75 a 35 e 30 a 70.
[046] O processo de acordo com a invenção provê remoção suficiente de íons polivalentes e preferencialmente íons monovalentes, em virtude da ultrafiltração da etapa (a) e (b) e opcionalmente a suavização da etapa (d), de forma que todos os minerais estão abaixo ou no nível necessário para nutrição infantil. No caso de o teor de um certo mineral estar abaixo do nível necessário, preferencialmente este mineral é adicionado. Como o nível de fosfato e sódio é particularmente alto no leite desnatado animal, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de forma que o teor de fosfato e sódio seja suficientemente reduzido para permitir a preparação da nutrição infantil. Outros íons podem ser removidos para uma extensão maior e preferencialmente serem complementados novamente para o produto final.
[047] Em uma realização preferida, a presente invenção se refere a um processo para obtenção de uma fórmula infantil, em que, irrespectivo a combinação da lactose no permeado da UF suavizado originado a partir da etapa (d) com qualquer um dos retentados da UF originados a partir da etapa (a) e (b), a suplementação adicional de lactose pode ser desejada para atender aos requisitos para nutrição infantil.
[048] No processo de acordo com a invenção, a primeira e segunda composições líquidas são submetidas a uma etapa de ultrafiltração (a) e (b), em que o permeado de pequenos solutos e líquido através da membrana e acabam no permeado da UF (UFR1/UFR2), enquanto o retentado da UF (UFR1/UFR2) compreende substancialmente toda a proteína, em um volume reduzido quando comparado à composição líquida de entrada.
[049] A ultrafiltração é prontamente realizada usando quaisquer meios de ultrafiltração conhecidos na técnica, incluindo membranas cerâmicas, membranas espirais orgânicas e tubulares, preferencialmente a membrana da UF é uma membrana espiral orgânica. As membranas da UF empregadas têm um corte de peso molecular (MWCO) que permite que as proteínas (por exemplo, proteínas do soro do leite e caseína) permaneçam no retentado, e pequenos solutos (por exemplo, solutos tendo um peso molecular de no máximo 25 kDa, preferencialmente no máximo 10 kDa) ao permeado através da membrana. Preferencialmente, a UF é realizada com uma membrana da UF tendo um MWCO de no máximo 25 kDa, mais preferencialmente no máximo 10 kDa, e preferencialmente de pelo menos 2,5 kDa, mais preferencialmente pelo menos 5 kDa. A UF da etapa (a) preferencialmente opera com um fator de concentração de volume (VCF) de 1,5 - 6, mais preferencialmente 1,6 - 3, mais preferencialmente 1,7 - 2,5. A UF da etapa (b) preferencialmente opera com um VCF de 2 - 15, mais preferencialmente 3 - 10, mais preferencialmente 4 - 7. A UF é preferencialmente realizada abaixo de 40°C, mais preferencialmente entre 3°C e 30°C, ainda mais preferencialmente entre 5°C e 20°C, mais preferencialmente entre 8 e 14°C.
[050] Ao usar tais parâmetros de processamentos, o retentado da UF (UFR1) da etapa (a) tipicamente compreende 35 - 65% em peso, preferencialmente 40 - 60% em peso, mais preferencialmente 45 - 55% em peso de proteínas, com base no peso seco total da UFR1. Preferencialmente, o teor de proteína do UFR1 não mudou com relação à primeira composição líquida de entrada. Assim, é preferido que o UFR1 compreende 70 - 90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total. O UFR1 preferencialmente tem um teor sólido total de 5 - 20%, mais preferencialmente 8 - 17%, mais preferencialmente 10 - 15%. O UFR1 compreende lactose, preferencialmente 20 - 50% em peso de lactose, mais preferencialmente 30 - 42% em peso de lactose. O UFR1 compreende íons monovalentes e íons polivalentes. Tipicamente, o UFR1 compreende 0,1 - 1% em peso, preferencialmente 0,2 - 0,5% em peso de sódio, 0,5 - 2,5% em peso, preferencialmente 1,2 - 1,8% em peso de potássio, 0,2 - 1,5% em peso, preferencialmente 0,4 - 1% em peso de cloreto, 0,4 - 2,5% em peso, preferencialmente 0,8 - 1,8% em peso de fósforo, 0,5 - 3% em peso, preferencialmente 1,2 - 2% em peso de cálcio e 0,01 e 0,5% em peso, preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso de magnésio, todos com base no peso seco total do UFR1. O teor de resíduos total do UFR1 é preferencialmente 2 - 15% em peso, mais preferencialmente 6 - 10% em peso, com base no peso seco total do UFR1.
[051] Ao usar tais parâmetros de processamento, o permeado da UF (UFP1) da etapa (a) tipicamente compreende principalmente lactose, preferencialmente 70 -98% em peso de lactose, mais preferencialmente 80 - 92% em peso de lactose. O UFP1 tipicamente compreende 0 - 5% em peso, preferencialmente 0 - 1% em peso de proteínas, com base no peso seco total do UFP1. O UFP1 preferencialmente tem um teor sólido total de 2 - 15%, mais preferencialmente 3,5 - 10%, mais preferencialmente 4,5 - 6%. O UFP1 compreende íons monovalentes e íons polivalentes. Tipicamente, o UFP1 compreende 0,2 - 2% em peso, preferencialmente 0,5 - 1% em peso de sódio, 1 - 5% em peso, preferencialmente 2 - 3,5% em peso de potássio, 0,5 - 3,5% em peso, preferencialmente 1,2 - 2,5% em peso de cloreto, 0,2 - 2,0% em peso, preferencialmente 0,5 - 1,5% em peso de fósforo, 0,1 - 2% em peso, preferencialmente 0,25 - 1% em peso de cálcio e 0,01 e 0,5% em peso, preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso de magnésio, todos com base no peso seco total do UFP1. O teor de resíduos total do UFR1 é preferencialmente 4 - 17% em peso, mais preferencialmente 7 - 12% em peso, com base no peso seco total do UFP1. Em uma realização preferida, o VCF da UF da etapa (a) é selecionado para produzir um UFR1 e UFP1 com as características como descrito acima.
[052] Ao usar tais parâmetros de processamentos, o retentado da UF (UFR2) da etapa (b) tipicamente compreende 15 - 55% em peso, preferencialmente 25 - 45% em peso, mais preferencialmente 30 - 40% em peso de proteínas do soro do leite, com base no peso seco total do UFR2. Preferencialmente, o teor de proteína do UFR2 não mudou com relação à segunda composição líquida de entrada. Assim, é preferido que o UFR2 compreenda no máximo 10% em peso, preferencialmente 0 - 2% em peso de caseína e pelo menos 90% em peso, preferencialmente 98 - 100% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total. O UFR2 preferencialmente tem um teor sólido total de 3 - 18%, mais preferencialmente 6 - 14%, mais preferencialmente 8 - 11%. O UFR2 compreende lactose, preferencialmente 35 - 65% em peso, mais preferencialmente 45 - 55% em peso de lactose. O UFR2 compreende íons monovalentes e íons polivalentes. Tipicamente, o UFR2 compreende 0,1 - 1,5% em peso, preferencialmente 0,3 - 0,8% em peso de sódio, 0,5 - 4% em peso, preferencialmente 1,5 - 2,5% em peso de potássio, 0,2 - 2,5% em peso, preferencialmente 0,6 - 1,3% em peso de cloreto, 0,1 - 1,5% em peso, preferencialmente 0,4 - 0,8% em peso de fósforo, 0,2 - 1,5% em peso, preferencialmente 0,4 - 1% em peso de cálcio e 0,01 e 0,5% em peso, preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso de magnésio, todos com base no peso seco total do UFR2. O teor de resíduos total do UFR2 é preferencialmente 1 - 15% em peso, mais preferencialmente 5 - 9% em peso, com base no peso seco total do UFR2.
[053] Ao usar tais parâmetros de processamento, o permeado da UF (UFP2) da etapa (b) tipicamente compreende principalmente lactose, preferencialmente 70 -98% em peso de lactose, mais preferencialmente 80 - 92% em peso de lactose. O UFP2 tipicamente compreende 0 - 5% em peso, preferencialmente 0 - 1% em peso de proteínas, com base no peso seco total do UFP2. O UFP2 preferencialmente tem um teor sólido total de 2 - 15%, mais preferencialmente 3,5 - 10%, mais preferencialmente 4,5 - 6%. O UFP2 compreende íons monovalentes e íons polivalentes. Tipicamente, o UFP1 compreende 0,2 - 2% em peso, preferencialmente 0,5 - 1% em peso de sódio, 1 - 5% em peso, preferencialmente 2 - 3,5% em peso de potássio, 0,5 - 3,5% em peso, preferencialmente 1,2 - 2,5% em peso de cloreto, 0,2 - 2,0% em peso, preferencialmente 0,5 - 1,5% em peso de fósforo, 0,1 - 2% em peso, preferencialmente 0,25 - 1% em peso de cálcio e 0,01 e 0,5% em peso, preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso de magnésio, todos com base no peso seco total do UFP2. O teor de resíduos total do UFP2 é preferencialmente 4 - 17% em peso, mais preferencialmente 7 - 12% em peso, com base no peso seco total do UFP2. Em uma realização preferida, o VCF da UF da etapa (b) é selecionado para produzir um UFR2 e UFP2 com as características como descrito acima.
[054] O UFR1 e UFR2 tendo as características acima são especialmente adequados para serem combinados, como a combinação resulta em uma composição, tendo a maioria dos ingredientes, especialmente os minerais (íons monovalentes e polivalentes) abaixo ou no mesmo nível necessário para nutrição infantil, para a preparação de um produto nutricional adequado para prover nutrição para uma criança, de acordo com os regulamentos governamentais.
[055] Ambos UFPs são ricos em lactose, o que é um produto valioso para múltiplos propósitos, por exemplo, pode ser opcionalmente reintroduzido no processo em uma etapa posterior em uma forma suavizada que também pode ser submetida a uma etapa de remoção de íon monovalente. Em uma realização especialmente preferida, o(s) permeado(s) da UF compreendendo lactose é/são combinado(s) com o retentado da UF originado a partir da UF da etapa (a), com o retentado da UF originado a partir da UF da etapa (b) ou com a mistura dos retentados da UF originados a partir da UF das etapas (a) e (b).
[056] No processo de acordo com a invenção, o retentado da UF originado a partir da UF da etapa (a) é combinado e/ou misturado com o retentado da UF originado a partir da UF da etapa (b).
[057] A proporção (de peso ou volume) na qual o retentado da UF originado a partir da etapa (a), preferencialmente compreendendo o material proteico originado a partir do leite desnatado animal, e o retentado da UF originado a partir da etapa (b), compreendendo proteínas do soro do leite, são misturados é dependente da composição proteica da primeira composição líquida de entrada (por exemplo, o leite animal é um produto natural e a composição deste pode variar de alguma maneira dependendo da época, ou o que os animais comeram), mas é determinado principalmente pela composição proteica desejada no produto lácteo resultante. O técnico no assunto é capaz de determinar a composição proteica e concentração do leite desnatado animal de entrada através dos métodos conhecidos na técnica, por exemplo, através do método de acordo com FT001/IDF 20-3 (para proteína total, N * 6.38), IDF29-1/ISO17997-1:2004 (para caseína) e FT003 (para soro do leite, NCN, Nitrogênio sem caseína * 6.38).
[058] Em uma realização preferida, a proporção (de peso o volume) na qual o retentado da UF originado a partir da etapa (a), é misturada ou combinada com o retentado da UF originado a partir da etapa (b) permanece entre 10:1 e 1:10, mais preferencialmente.
[059] Em uma realização particularmente preferida, a fórmula seca (leite) é processada ainda em um produto nutricional para crianças, tal como fórmulas infantis, fórmulas infantis de desmame, fórmulas ou leite de partida, leite para fase de crescimento, leite para consumo infantil. Neste aspecto, a proporção de peso resultante de caseína: proteína do soro do leite após a mistura de retentados da UF originados a partir das etapas (a) e (b) é preferencialmente entre 75:25 e 30:70, mais preferencialmente entre 70:30 e 36 a 64, mais preferencialmente entre 65 a 35 e 45 a 55.
[060] A mistura da etapa (c) pode ser realizada os fluxos líquidos; por exemplo, o retentado da UF líquido originado a partir da etapa (a) pode ser misturado com o retentado da UF líquido originado a partir da etapa (b), resultando em uma mistura de retentado da UF líquida compreendendo caseína e proteínas do soro do leite. Alternativamente, um ou ambos dos retentados da UF originados a partir da etapa (a) e (b) são secos antes da mistura da etapa (c), e uma composição líquida e uma sólida são misturadas (por exemplo, por meio da dissolução do sólido no líquido), resultando um fluxo misturado líquido, ou dois fluxos sólidos são misturados (por meio de mistura seca), resultando em um fluxo misturado sólido. No caso de a secagem ser realizada antes da mistura, é preferido que ambos o fluxo de retentado UFR1 do leite desnatado e o fluxo de retentado da mistura compreendendo caseína, soro doce e/ou soro ácido são secos antes da mistura, e os sólidos resultantes são misturados secos. Preferencialmente, os fluxos secos são pós. Em uma realização especialmente preferida, ambos o fluxos de retentado são líquidos durante a mistura e a etapa de secagem é realizada no fluxo de retentado misturado após a etapa de mistura.
[061] A mistura da etapa (c) pode ser alcançada através de quaisquer meios conhecidos na técnica, tal como “por tubos” (isto é, unindo dois tubos de entrada em um único tubo de saída), em um tanque ou vaso (nivelador), em um vaso agitado ou por meio de qualquer misturador ou liquidificador industrial conhecidos na técnica. No caso de dois fluxos líquidos serem misturados, mistura dinâmica ou mistura estática pode ser empregada. No caso de dois fluxos secos (por exemplo, dois pós) serem misturados, um misturador seco, tal como um misturador horizontal, um misturador de pá, um misturador de centrifugação e um misturador vertical, podem ser empregados. Preferencialmente, a etapa de mistura é realizada em dois fluxos líquidos, preferencialmente “em tubos” ou em um tanque nivelador. A proporção na qual o retentado da UF originado a partir da etapa (a) é misturada com o retentado da UF originado a partir da etapa (b) é convenientemente influenciado pelo controle da vazão das composições recebidas.
[062] Antes da mistura da etapa (c), cada um dos retentados da UF obtidos na etapa (a) e (b) podem ser submetidos a outras etapas de processamento, mais preferencialmente cada um dos retentados da UF obtidos na etapa (a) e (b) são submetidos a outras etapas de processamento, antes de submetê-los à mistura na etapa (c). Tais outras etapas de processamento incluem, preferencialmente são limitadas a, concentração da composição líquida na etapa (g) (isto é, aumentar a proporção de peso a proteína/água, por exemplo, através das técnicas de evaporação (parcial) ou filtração, tal como nanofiltração ou osmose reversa), secagem da composição líquida na etapa (h), tratamento térmico na etapa (i) (por exemplo, pasteurização (tal como HTST, ESL ou UHT) ou esterilização (calor seco ou calor úmido) e/ou suplementação de água adicional ou outros componentes. É especialmente preferido que outras etapas de processamento opcionais de cada um dos retentados da UF obtidos na etapa (a) e (s) são limitadas à concentração da composição líquida na etapa (g) (isto é, aumentando a proporção de peso de proteína/água, por exemplo, através de técnicas de evaporação (parcial) ou filtração, tal como nanofiltração ou osmose reversa).
[063] Em uma realização preferida, os retentados da UF originados a partir da etapa (a) e/ou (b) ou etapa (c) é/são concentrados na etapa (j1) e (j2), respectivamente, usando osmose reversa (RO) ou nanofiltração (NF), preferencialmente nanofiltração, antes da etapa de execução (c), (e) e/ou (h). A concentração da etapa (j1) é tipicamente realizada através de uma membrana de NF tendo um corte de peso molecular de no máximo 500 Da, preferencialmente no máximo 300 Da, e de pelo menos 100 Da, preferencialmente pelo menos 150 Da, e tipicamente opera com um VCF de 1,5 - 5, preferencialmente, 1,8 - 3. Alternativamente, o VCF da NF da etapa (j1) é preferencialmente escolhido de tal forma, que o NFR tem um teor sólido total de 5 - 30%, mais preferencialmente 10 - 25%, mais preferencialmente 16 - 20%. A concentração da etapa (j1) é preferencialmente realizada abaixo de 40°C, mais preferencialmente entre 3°C e 30°C, ainda mais preferencialmente entre 5°C e 20°C. A nanofiltração pode ser aperfeiçoada com diafiltração, isto é, pelo menos uma vez um volume adicional de água é adicionado ao permeado tratado, e este permeado diluído é submetido à NF novamente.
[064] O retentado da NF ou RO, preferencialmente o retentado da NF, da concentração da etapa (j1) da composição de leite desnatado animal originado a partir da etapa (a) é uma composição líquida tipicamente compreendendo 30 - 75% em peso de proteínas (preferencialmente 40 - 65% em peso, mais preferencialmente 45 - 60% em peso), 20 - 50% em peso de lactose (preferencialmente 30 - 38% em peso), 0,1 - 0,5% em peso de sódio (preferencialmente 0,15 - 0,4% em peso), 0,3 - 2% em peso de potássio (preferencialmente 0,7 - 1,2% em peso), 0,01 - 0,5% em peso de magnésio (preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso), 0,5 - 3% em peso de cálcio (preferencialmente 1,2 - 2% em peso), 0,05 - 1% em peso de cloreto (preferencialmente 0,1 - 0,4% em peso), 0,4 - 2,5% em peso de fosfato (preferencialmente 0,8 - 1,8% em peso), com base no peso seco total da composição, tem um teor de resíduo total de preferencialmente 2 - 13% em peso, mais preferencialmente 5 - 9% em peso, com base no peso seco total da composição, e tem um teor sólido total de 5 - 30%, mais preferencialmente 10 - 25%, mais preferencialmente 16 - 20%.
[065] O retentado da NF ou RO, preferencialmente o retentado da NF, da concentração da etapa (j1) da composição de soro do leite originada a partir da etapa (b) é uma composição líquida tipicamente compreendendo 15 - 55% em peso de proteínas (preferencialmente 25 - 45% em peso, mais preferencialmente 30 - 40% em peso), 35 - 65% em peso de lactose (preferencialmente 45 - 55% em peso), 0,1 - 1% em peso de sódio (preferencialmente 0,15 - 0,5% em peso), 0,3 - 2% em peso de potássio (preferencialmente 0,6 - 1% em peso), 0,01 - 0,5% em peso de magnésio (preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso), 0,2 - 3% em peso de cálcio (preferencialmente 1,2 - 2% em peso), 0,05 - 1% em peso de cloreto (preferencialmente 0,1 - 0,4% em peso), 0,1 - 1,5% em peso de fosfato (preferencialmente 0,4 - 0,8% em peso), com base no peso seco total da composição, tem um teor de resíduo total de preferencialmente 1 - 13% em peso, mais preferencialmente 5 - 9% em peso, com base no peso seco total da composição, e tem um teor sólido total de 5 - 30%, mais preferencialmente 10 - 25%, mais preferencialmente 16 - 20%.
[066] Em uma realização especialmente preferida, ambos o retentado da UF originado a partir da etapa (a) e o retentado d UF originado a partir da etapa (b) são submetidos à etapa de concentração (j1) antes da mistura da etapa (c) e a secagem opcional da etapa (h). Também é possível concentrar a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c) na etapa (j2).
[067] Preferencialmente, o retentado da UF originado a partir da etapa (a), (b) e/ou (c) não é/são submetido(s) a uma etapa de remoção de íon polivalente após a ultrafiltração. Preferencialmente, estes retentados da UF não são submetidos à eletrodiálise, troca iônica e/ou precipitação de sal já que uma quantidade suficiente de íons polivalentes são desviados nos permeados da UF.
[068] Pelo menos um dos retentados da UF obtidos na etapa (a), (b) e/ou (c), opcionalmente após a concentração das etapas (j1) ou (j2), também pode ser seco na etapa (h) antes da mistura da etapa (c). Desta forma, os retentados da UF originados a partir da etapa (a) e o retentado da UF originado a partir da etapa (b) são cada um seco separadamente, ambos preferencialmente em um pó. Alternativamente, a secagem também pode ocorrer antes da mistura da etapa (c) em somente um dos retentados da UF, após a qual o retentado da UF seco, preferencialmente na forma de um pó, é misturado com o retentado da UF não seco. No último caso, uma etapa de secagem adicional é preferencialmente necessária para secar a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c) a fim de obter uma fórmula seca (leite).
[069] Em uma realização preferida, a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c) são secos na etapa (h), e cada retentado da UF originado a partir da etapa (a) e o retentado da UF originado a partir da etapa (b) não são secos antes da mistura da etapa (c). Preferencialmente, a secagem da etapa (h) seca a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c) em um pó, preferencialmente por aspersão seca. Quando a secagem da etapa (h) ocorre após a mistura da etapa (c), a mínima quantidade das etapas de secagem é necessária; a saber, somente envolvendo a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c).
[070] Como alternativa à secagem, a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c) pode permanecer líquida, opcionalmente após a concentração e/ou diluição. Este produto misturado líquido também pode ser processado em produtos nutricionais líquidos, preferencialmente produtos adequados para alimentar crianças, por exemplo, como fórmulas infantis instantâneas.
[071] Após a mistura da etapa (c) e opcionalmente a secagem da etapa (h), o processo de acordo com a invenção produz um produto lácteo, preferencialmente uma fórmula seca (leite), preferencialmente na forma de um pó. Preferencialmente, esta fórmula seca (leite) é processada ainda em um produto nutricional adequado para prover nutrição para uma criança, em particular, uma criança entre 0 e 36 meses de idade. O processamento posterior tipicamente compreende a adição de outros ingredientes como conhecido na técnica ao produto lácteo, em particular um ou mais selecionados a partir de vitaminas, minerais, lipídeos, prebióticos, probióticos, lactose. Onde apropriado, estes ingredientes também podem ser adicionados a uma composição líquida (ou antes da secagem da etapa (h), ou no caso de nenhuma etapa de secagem ser realizada), tal como qualquer um do retentado da UF originado a partir da etapa (a) e (b) e opcionalmente a permeado da UF suavizado originado a partir da etapa (d), ou mesmo a qualquer uma da primeira e segunda composições líquidas. O técnico no assunto conhece os ingredientes benéficos para nutrição infantil, e como são mais bem misturados com a fração de proteína.
[072] A secagem da etapa (h) pode ser alcançada por meio de qualquer meio conhecido na técnica, por exemplo, aspersão seca, secagem em leito (fluidizado), secagem em tambor, liofilização, secagem centrífuga, etc. Em uma realização especialmente preferida, a secagem é realizada usando aspersão a seco, opcionalmente precedida pela evaporação parcial do líquido (por exemplo, por nanofiltração, osmose reversa, evaporação).
[073] A ultrafiltração da primeira composição líquida na etapa (a) e da segunda composição líquida na etapa (b) proporciona dois permeados de ultrafiltração (UFP1 e UFP2) em que cada um compreende lactose. Em uma realização preferida, pelo menos um, preferencialmente ambos, destes permeados da UF é/são processados posteriormente e combinados na etapa (e) com um dos retentados da UF originados a partir da etapa (a) ou (b), ou a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c). O permeado da UF originado a partir da etapa (a) e a partir da etapa (b) pode ser combinado antes do processamento posterior, ou o processamento posterior é realizado em somente um dos permeados da UF, ou cada um dos permeados separadamente. Preferencialmente, os permeados da UF originados a partir da etapa (a) e (b) são primeiro combinados, após os quais os permeados da UF combinados, que são referidos como “UFP1/UFP2 combinados” é processado ainda como descrito aqui.
[074] Preferencialmente, o permeado de UF originado a partir da etapa (a), (b) e/ou o UFP1/UFP2 combinado, passou por outro tratamento antes de ser misturado com o retentado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou (b), ou a mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c). Tal tratamento posterior preferencialmente compreende submeter quaisquer destes permeados para suavização ou remoção de íon polivalente na etapa opcional (d). A suavização de qualquer dos permeados proporciona um permeado da UF suavizado. É percebido que o “permeado da UF suavizado” se refere a uma composição compreendendo lactose (preferencialmente enriquecida com lactose) que se origina a partir da UF da etapa (a) e/ou (b) como um permeado a partir do qual os íons polivalentes e opcionalmente monovalentes foram removidos, por exemplo, através da etapa (f).
[075] A suavização de pelo menos um dos permeados da UF originado a partir da etapa (a) e/ou (b) é preferencialmente acompanhado com ou seguido pela remoção dos íons monovalentes. A remoção dos íons monovalentes de pelo menos um dos permeados da UF originado a partir da etapa (a) e/ou (b) é especialmente preferido no caso de o produto lácteo obtido pelo processo de acordo com a invenção é processado ainda em um produto nutricional adequado para nutrição infantil.
[076] A remoção de íon polivalente, remoção e/ou concentração de íon monovalente (por exemplo, etapa d), (f), (g) e (j1)/(j2)) pode ser realizada usando qualquer técnica conhecida, tal como eletrodiálise, troca iônica, precipitação de sal, cristalização de lactose, técnicas de filtração por membrana, tal como nanofiltração, opcionalmente aperfeiçoada com diafiltração ou combinações destas. No contexto da presente invenção, a remoção de íon polivalente, opcionalmente combinada com remoção de íon monovalente, também inclui a cristalização da lactose a partir de um permeado da UF líquido originado a partir da etapa (a) e/ou (b) e mantendo simultaneamente (quantidades significantes de) íons polivalentes e preferencialmente (quantidades significantes de) íons monovalentes na solução. A lactose cristalina obtida é considerada por ser um permeado da UF suavizado no contexto da presente invenção, como se origina a partir da UF da etapa (a) e tem (quantidades significantes de) íons polivalentes removidos.
[077] Em uma realização especialmente preferida, a remoção de íons polivalentes da etapa (d), remoção de íons monovalentes da etapa (f) e concentração da etapa (g) é realizada por meio de uma combinação das etapas compreendendo nanofiltração, precipitação de sal e remoção do precipitado. Preferencialmente, esta combinação das etapas também compreende eletrodiálise. Mais preferencialmente, a remoção de íons polivalentes é realizada na ordem a seguir: nanofiltração, precipitação de sal e remoção de precipitado. Preferencialmente, a remoção de precipitado é seguida por uma outra etapa de nanofiltração (preferencialmente aperfeiçoada por diafiltração) ou por meio de eletrodiálise, mais preferencialmente é seguida por eletrodiálise. Assim, é preferido que o processo da invenção envolva as etapas de submeter o permeado da UF originado a partir da etapa (a), (b) e/ou o UFP1/UFP2 combinados a nanofiltração, submeter o retentado da nanofiltração à precipitação de sal e subsequentemente remoção dos precipitados deste (preferencialmente por ultrafiltração), e submeter a composição esgotada de precipitado (preferencialmente por ultrafiltração), e submeter a composição esgotada de precipitado à eletrodiálise (preferencialmente aperfeiçoada com diafiltração). Alternativamente, é preferido que o processo da invenção envolva as etapas de submeter o permeado da UF originado a partir da etapa (a), (b) e/ou o UFP1/UFP2 combinados a nanofiltração, submeter o retentado da nanofiltração à precipitação de sal e subsequentemente remoção dos precipitados desta (preferencialmente por ultrafiltração), e submeter a composição esgotada de precipitado a outra etapa de nanofiltração (preferencialmente aperfeiçoada com diafiltração).
[078] A etapa de submeter o permeado da UF originado a partir da etapa (a), e/ou do permeado da UF originado a partir da etapa (b) ou de uma mistura dos permeados da UF originado a partir da etapa (a) e (b) à nanofiltração, como parte desta realização, realiza principalmente a remoção e concentração de íon monovalente. Assim, a nanofiltração pode ser considerada a remoção de íon monovalente da etapa (f) combinada com a concentração da etapa (g). A nanofiltração é preferencialmente realizada usando pelo menos uma membrana da NF, mais preferencialmente pelo menos uma membrana espiral, em que a membrana preferencialmente tem um corte de peso molecular de 10 - 600 Da, mais preferencialmente 100 - 400 Da, em que o VCF é tipicamente escolhido de forma que o teor sólido total do retentado da NF está na faixa de 15 - 35% em peso, preferencialmente na faixa de 20 - 25% em peso, mais preferencialmente cerca de 22% em peso. A NF é preferencialmente operada em um VCF de 2 - 8, mais preferencialmente 3 - 6. A NF da etapa (d1) é preferencialmente realizada abaixo de 40°C, mais preferencialmente na faixa de 3°C - 30°C, ainda mais prefencialmente na faixa de 5°C - 20°C.
[079] O retentado da NF é subsequentemente submetido à precipitação de sal, que é voltada principalmente para a remoção de íons polivalentes, em particular, íons de fosfato, tal como fosfato de cálcio. É especialmente desejável baixar o teor de fosfato do leite desnatado animal de entrada e o soro do leite animal quando o processo da invenção é usado para fabricar nutrição infantil ou uma base para a nutrição infantil. A precipitação de sal pode assim ser considerada como parte da remoção de íon polivalente da etapa (d), e pode ser realizada por meio da criação de condições adequadas em que os íons polivalentes precipitam-se do líquido enriquecido com lactose. Estas condições incluem a adição de uma base forte, tal como hidróxido de sódio, ajuste de pH para um pH neutro, tal como entre 6 e 9, preferencialmente entre 6,8 - 9,0, e aumentando a temperatura para entre 70 e 90°C, que é preferencialmente seguido pela diminuição da temperatura para entre 5 e 30°C. A precipitação de sal é realizada preferencialmente pelo aquecimento do retentado da NF para uma temperatura de 70°C - 90°C, preferencialmente 75°C - 88°C, mais preferencialmente 80°C - 85°C. Nestas temperaturas, pelo menos parte dos precipitados de fosfato de cálcio, que é visível como um precipitado branco. As temperaturas mais altas são geralmente inadequadas, uma vez que podem causar o escurecimento enzimático indesejável. O aquecimento pode ocorrer através de qualquer meio conhecido na técnica, e é preferencialmente realizado por meio da injeção de vapor no retentado da NF ou usando um trocador de calor (por exemplo, um trocador de calor de placa). A precipitação do fosfato de cálcio pode ser aperfeiçoada, significando que uma fração maior dos precipitados de fosfato de cálcio, aumentando o pH do retentado da NF aquecido para um valor acima de 6,5, preferencialmente na faixa de 6,8 - 9,0, mais preferencialmente na faixa de 6,8 - 7,4, e/ou adicionando outros sais de cálcio tal como cloreto de cálcio. O retentado da NF tipicamente tem um pH de 6,0 - 6,5, e aumentando este para acima de 6,5, preferencialmente na faixa de 6,8 - 9,0, mais preferencialmente na faixa de 6,8 - 7,4, pode ser realizado através da adição de uma base, preferencialmente uma solução aquosa de um hidróxido de metal, tal como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e/ou hidróxido de cálcio. Preferencialmente, um hidróxido de sódio de solução concentrada é usado, mais preferencialmente uma solução de 20 - 35% (p/v) de NaOH em água. Um pouco da solução de base é necessária, como os componentes que podem agir como tampão são removidos por NF. Como orientação, tipicamente cerca de 0,1 - 1% em peso com base no peso total do retentado de NF, preferencialmente 0,3 - 0,5% em peso com base no peso total do retentado da NF, de uma solução de cerca de 30% (p/V) de NaOH em água é usado. O técnico no assunto é capaz de ajustar este valor para variações no pH do retentado da NF, diferentes tipos de base e concentrações diferentes. Como o teor de cálcio não deve necessariamente ser reduzido tanto quanto o teor de fosfato do permeado da UF originado a partir da etapa (a), e/ou do permeado da UF originado a partir da etapa (b) ou de uma mistura dos permeados da UF originados a partir da etapa (a) e (b), a fim de preparar a nutrição infantil com ambos o cálcio e fosfato abaixo ou nos valores desejados, algum cálcio adicional, preferencialmente na forma de cloreto de cálcio, citrato de cálcio, lactato de cálcio, hidróxido de cálcio, ou misturas destes, preferencialmente cloreto de cálcio, podem ser adicionados ao retentado da NF aquecido, que induz a precipitação de mais fosfato de cálcio. O uso de hidróxido de cálcio preferencialmente alcança ambos o aumento do pH e adição de um sal de cálcio, mas sua adequabilidade é levemente dificultada pela sua baixa solubilidade. Assim, em uma realização preferida, uma mistura de cloreto de cálcio e hidróxido de sódio é adicionada ao retentado da NF para aperfeiçoar a precipitação do fosfato de cálcio. Assim, o UFP suavizado tem um teor de fosfato que é reduzido ainda comparado ao teor de cálcio. Adequadamente, o retentado da NF é subsequentemente resfriado para uma temperatura abaixo de 30°C, preferencialmente na faixa de 5°C - 30°C, mais preferencialmente na faixa de 8°C - 25°C, mais preferencialmente na faixa de 8°C - 15°C, antes de o precipitado ser removido do retentado da NF. Resfriar rapidamente o retentado da NF é especialmente preferido, para reduzir as chances do crescimento bacteriano indesejável e para minimizar a ressolubilização de fosfato de cálcio. Apesar de menos preferido, o precipitado também pode ser removido do retentado da NF em uma temperatura elevada, por exemplo, em uma temperatura acima de 25°C.
[080] Subsequentemente, os precipitados podem ser removidos através de qualquer técnica conhecida (por exemplo, separação centrífuga, decantação em um tanque de repouso, filtração, por exemplo, microfiltração ou ultrafiltração). Preferencialmente, a etapa de remoção do precipitado é realizada por filtração, mais preferencialmente por ultrafiltração, que permeia a lactose e minerais solúveis e retém o precipitado que compreende predominantemente o fosfato de cálcio. O principal objetivo desta remoção de precipitado é assim remover os precipitados e não fracionar nenhum outro material, e pode assim ser considerado como parte da remoção de íon polivalente da etapa (d). Qualquer membrana da UF como conhecida na técnica pode ser usada, mas também um leito de UF. Preferencialmente, pelo menos uma membrana da UF com um corte de peso molecular de preferencialmente 1 kDa - 50 kDa, mais preferencialmente 5 - 20 Da é usado. A UF preferencialmente opera com um VCF de 5 - 40, mais preferencialmente 7 - 35, mais preferencialmente 10 - 30. Bons resultados são obtidos usando um VCF de cerca de 10, mas o rendimento de lactose no UFP suavizado do fluxo excessivo pode ser mais aumentado sem deteriorar a eficácia do processo por meio do aumento do VCF até 40. Assim, o permeado da UF compreende substancialmente toda a lactose como originalmente presente no(s) permeado(s) da UF de entrada originado a partir da etapa (a) e/ou (b). O retentado da NF que foi submetido à remoção de precipitado (por exemplo, o permeado da UF) é referido no contexto desta realização como o permeado(s) da UF esgotado de precipitado.
[081] É preferido que o(s) permeado(s) da UF esgotado de precipitado é/são dessalinizados em outra etapa de nanofiltração e/ou uma etapa de eletrodiálise, mais preferencialmente em uma etapa de eletrodiálise. A etapa de eletrodiálise (ED) como parte desta realização pode ser considerada parte da remoção de íon polivalente da etapa (d) e parte da remoção do íon monovalente da etapa (f), e é preferencialmente realizada em um fluxo de entrada compreendendo entre 18 e 24% em peso úmido do teor de sólidos. A ED é preferencialmente operada até a condutividade do líquido do fluxo excessivo (enriquecido com lactose) alcança um volume abaixo de 4 ms, preferencialmente abaixo de 2 ms, ainda mais preferencialmente abaixo de 1 ms e/ou até o teor de resíduo alcançar um valor abaixo de 3% em peso, mais preferencialmente abaixo de 2% em peso, mais preferencialmente abaixo de 1% em peso, com base no peso total de líquido do fluxo excessivo. O técnico no assunto entende como ajustar as configurações da eletrodiálise para alcançar este objetivo. No caso de outra etapa de nanofiltração ser utilizada, a NF é preferencialmente conduzida usando os parâmetros (isto é, tipo de membrana e porosidade, VCF e temperatura) como descrito acima para a etapa da NF no permeado(s) da UF de entrada originado a partir da etapa (a) e/ou (b). Preferencialmente, a NF é aperfeiçoada com diafiltração, isto é, pelo menos uma vez um volume adicional de água é adicionado ao permeado tratado, e este permeado diluído, logo, permeado tratado, é submetido à NF novamente. A NF é preferencialmente realizada de forma que o retentado da NF tenha um teor sólido total de 16 - 28% em peso, preferencialmente 18 - 22% em peso.
[082] O líquido do fluxo excessivo enriquecido com lactose resultante desta sequência preferida de etapas para a remoção combinada de íons polivalentes da etapa (d), remoção de íons monovalentes da etapa (f) e concentração da etapa (g), isto é, o permeado da UF esgotado de precipitado (preferencialmente obtido como um permeado da UF) obtido na etapa de remoção do precipitado, o líquido de fluxo excessivo obtido na etapa da ED ou o retentado da NF obtido na outra etapa da NF, preferencialmente o líquido do fluxo excessivo da etapa da ED, é referido como o permeado da UF suavizado na etapa (d) e pode ser usado na etapa (e).
[083] A remoção de íon polivalente da etapa (d) permite a remoção de quantidades significantes dos íons polivalentes. Preferencialmente, pelo menos 50% em peso, mais preferencialmente pelo menos 70% em peso ou pelo menos 80% em peso, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso de íons polivalentes são removidos. A porcentagem em peso (% em peso) da remoção de íon polivalente é determinada pela comparação do peso total de íons polivalentes presentes após a etapa (b) ao peso total de íons polivalentes presentes antes da etapa (d). Da mesma maneira, uma etapa de remoção de íon monovalente permite a emoção de quantidades significantes dos íons monovalentes. Preferencialmente, pelo menos 20% em peso dos íons monovalentes são removidos, mais preferencialmente pelo menos 35% em peso ou pelo menos 50% em peso, mais preferencialmente pelo menos 60% em peso de íons monovalentes são removidos. Assim, o permeado da UF suavizado preferencialmente compreende pelo menos 20% em peso menos íons monovalentes, preferencialmente pelo menos 35% em peso menos, mais preferencialmente pelo menos 50% em peso menos, mais preferencialmente pelo menos 60% em peso menos íons monovalentes, quando comparado ao permeado da Uf de entrada originado a partir da etapa (a).
[084] Cada um dos permeados da UF originados a partir da UF da etapa (a) e (b), ou separadamente ou como mistura, pode passar por outras etapas de processamento antes de ser submetido à remoção de íon polivalente da etapa (d). Tais outras etapas de processamento opcionais incluem, preferencialmente entre outras, a concentração do fluxo líquido (isto é, aumentar a proporção de peso da lactose/água) através de qualquer meio adequado conhecido na técnica (por exemplo, por técnicas de evaporação (parcial) ou filtração, tal como osmose reversa), tratamento por calor (por exemplo, pasteurização (tal como HTST, ESL ou UHT) ou esterilização (ar seco ou ar úmido)) e/ou suplementação de água adicional ou outros componentes. A concentração também pode ser realizada durante a remoção dos íons monovalentes, por exemplo, durante a nanofiltração, opcionalmente aperfeiçoado por diafiltração.
[085] Em uma realização especialmente preferida, a remoção de íons monovalentes a partir do permeado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou (b), ou o UFP1/UFP2 combinados é realizado em qualquer permeado suavizado originado a partir da etapa (d) por nanofiltração (NF). O uso dessa sequência de etapas, o retentado da nanofiltração (NFR) é considerado como o permeado da UF suavizado (uma vez que este é enriquecido com lactose), que pode então ser combinado com qualquer um dos retentados da UF na etapa (e). Durante a troca iônica da etapa (d), os íons polivalentes (por exemplo, Mg2+, Ca2+, PO43-) são substituídos por íons monovalentes (tipicamente Na+, K+, Cl-), e durante a nanofiltração deste permeado de íons monovalentes através da membrana de nanofiltração. Preferencialmente, a nanofiltração é aperfeiçoada com diafiltração, isto é, pelo menos uma vez um volume adicional de água é adicionado a este permeado, e é diluído, logo, permeado tratado é submetido à NF novamente. De forma conveniente, o permeado da NF que compreende íons monovalentes e é substancialmente livre de lactose, pode ser usado para regenerar a(s) coluna(s) e troca iônica.
[086] A nanofiltração do permeado da UF (suavizado) originado a partir da etapa (a) e/ou a etapa (b), ou do UFP1/UFP2 combinados pode ser realizada usando uma membrana espiral tendo um corte de peso molecular de o máximo 500 Da, preferencialmente o máximo 300 Da, e de pelo menos 100 Da, preferencialmente pelo menos 150 Da é usado. A etapa da NF opera com um VCF de 1,1 - 5, preferencialmente 1,2 - 4, mais preferencialmente em 1,4 a 3. Alternativamente, o VCF da etapa da NF é preferencialmente escolhido de tal forma, que o NFR tem um teor sólido total de 14 - 35%, mais preferencialmente 20 - 30%. A etapa da NF é preferencialmente realizada abaixo de 40°C, mais preferencialmente entre 3°C e 30°C, ainda mais preferencialmente entre 5°C e 20°C.
[087] Preferencialmente, a nanofiltração é aperfeiçoada com diafiltração. Um ou mais volumes adicionais de água, tipicamente 50 - 100% em volume do volume do fluxo de entrada da etapa da NF (fluxo de saída da etapa de troca iônica), preferencialmente 60 - 80% em volume, são adicionados ao NFR, que é subsequentemente filtrado através da membrana da NF com os íons monovalentes residuais do NFR. Preferencialmente, pelo menos dois volumes adicionais de água são adicionados ao NFR. Uma vantagem adicional do uso da NF é que grandes quantidades de água podem ser removidas por meio desta técnica de filtração em membrana econômica, sem a necessidade de evaporação.
[088] A composição do permeado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou o permeado da UF originado a partir da etapa (b); ou a composição do UFP1/UFP2 combinados pode variar em uma extensão limitada dependendo da composição exata da primeira composição líquida (por exemplo, qual o tipo de leite desnatado animal é usado, qual animal, variações sazonais). Por exemplo, o leite bovino do início da estação compreende de alguma forma níveis mais altos de sódio comparado ao leite bovino posterior na mesma estação. Tipicamente, o permeado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou permeado da UF originado a partir da etapa (b), ou o UFP1/UFP2 combinados antes da suavização é uma composição líquida tipicamente compreendendo 70 - 98% em peso de lactose (preferencialmente 80 - 92% em peso), 0,2 - 2% em peso de sódio (preferencialmente 0,5 - 1% em peso), 1 - 5% em peso de potássio (preferencialmente 2 - 3,5% em peso), 0,01 - 0,5% em peso de magnésio (preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso), 0,1 - 2% em peso de cálcio (preferencialmente 0,25 - 1% em peso), 0,5 - 3,5% em peso de cloreto (preferencialmente 1,2 - 2,5% em peso), 0,2 - 2% em peso de fósforo (preferencialmente 0,5 - 1,5% em peso), com base no peso seco total da composição, e tem um teor resíduo total de preferencialmente 7 - 17% em peso, mais preferencialmente 7 - 12% em peso, com base no peso seco total da composição, e preferencialmente tem um teor sólido total de 2 - 15%, mais preferencialmente 3,5 - 10%, mais preferencialmente 4,5 - 6%. Em adição à lactose e minerais, o permeado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou o permeado da UF originado a partir da etapa (b), ou a composição do fluxo do UFP1/UFP2 combinado pode compreender algum pequeno material proteico (por exemplo, peptídeos), ácidos orgânicos (por exemplo, ácido cítrico, ácido lático) e material de nitrogênio não proteico (NPN).
[089] Após a suavização da etapa (b), o permeado da UF suavizado, preferencialmente compreende pelo menos 90% da lactose presente antes da suavização, preferencialmente pelo menos 95%. O permeado da UF suavizado obtido após a suavização, ou preferencialmente após a remoção de íon monovalente, mais preferencialmente após a troca iônica da etapa (d) e nanofiltração subsequente, é uma composição líquida compreendendo tipicamente 75 - 100% em peso de lactose (preferencialmente 90 - 100% em peso, mais preferível 95 - 99% em peso), no máximo 1,5% em peso de sódio (preferencialmente 0,2 - 0,7% em peso), no máximo 1% em peso de potássio (preferencialmente 0,1 - 0,5% em peso), no máximo 0,1% em peso de magnésio (preferencialmente no máximo 0,02% em peso), no máximo 0,2% em peso de cálcio (preferencialmente no máximo 0,1% em peso), no máximo 1,5% em peso de cloreto (preferencialmente 0,3 - 1% em peso), no máximo 0,5% em peso de fosfato (preferencialmente no máximo 0,3% em peso), com base no peso seco total da composição, tem um teor de resíduo total de preferencialmente no máximo 5% em peso, mais preferencialmente 1 -4% em peso, com base no peso seco total da composição, e preferencialmente tem um teor sólido total de 7 - 35%, mais preferencialmente 10 - 30%, mais preferencialmente 18 - 28%. Cada um dos íons mencionados aqui é preferencialmente substancialmente ausente neste permeado da UF suavizado após a suavização ou remoção de íon monovalente.
[090] No caso do teor sólido total de qualquer um dos permeados da UF suavizados é relativamente baixo, por exemplo, abaixo de 10% ou abaixo de 15%, o permeado da UF suavizado pode ser concentrado para alcançar um teor sólido total de preferencialmente 10 - 30%, mais preferencialmente 18 - 28%, antes sendo combinado na etapa (e). A concentração pode ser realizada através de qualquer meio conhecido na técnica. Preferencialmente, a concentração é realizada usando a osmose reversa.
[091] No caso de o permeado da UF suavizado ser obtido por troca iônica da etapa (d) e nanofiltração, o permeado da NF é uma composição líquida tipicamente compreendendo no máximo 25% em peso de lactose (preferencialmente no máximo 15% em peso), 10 - 50% em peso de sódio (preferencialmente 20 - 30% em peso), 5 - 30% em peso de potássio (preferencialmente 8 - 12% em peso), 0 - 10% em peso de magnésio (preferencialmente 0,1 - 5% em peso), 0 - 10% em peso de cálcio (preferencialmente 0,1 - 5% em peso), 20 - 70% em peso de cloreto (preferencialmente 35 - 55% em peso), 0 - 10% em peso de fosfato (preferencialmente 0,1 - 5% em peso), com base no peso seco total da composição, tem um teor de resíduo total de preferencialmente pelo menos 50% em peso, mais preferencialmente 65 - 85% em peso, com base no peso seco total da composição, e preferencialmente tem um teor de sólido total de 7 - 35%, mais preferencialmente 10 - 30%, mais preferencialmente 18 - 28%.
[092] O permeado da UF suavizado originado a partir da etapa (d), tendo as características acima, é idealmente adequado para ser adicionado ao retentado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou o retentado da UF originado a partir da etapa (b), ou preferencialmente para ser adicionado à mistura dos retentados da UF originada a partir da etapa (c), para a preparação de produtos lácteos, preferencialmente fórmula de leite (em pó), em particular para a preparação de um produto nutricional para provisão de nutrição para crianças. Assim, em uma realização preferida do processo de acordo com a invenção, o permeado da UF suavizado originado a partir da etapa (d) é combinado na etapa (e) com o retentado da UF originado a partir da etapa (a) e/ou o retentado da UF originado a partir da etapa (b), ou à mistura dos retentados da UF originados a partir da etapa (c). Mais preferencialmente, o permeado da UF suavizado originado a partir da etapa (d) é combinado na etapa (e) durante ou após a mistura da etapa (c), assim ou com a mistura dos retentados da UF na etapa (c), ou com a mistura dos retentados da UF originado a partir da etapa (c).
[093] Em uma realização preferida, pelo menos 80% em peso, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso ou pelo menos 95% em peso, mais preferencialmente pelo menos 98% em peso de lactose que é obtida nos permeados da UF originados a partir da etapa (a) e (b) é combinada na etapa (e) com os retentados da UF originados a partir da etapa (a) e (b). O teor de lactose em uma composição líquida pode prontamente ser determinado pelo técnico no assunto, por exemplo, enzimaticamente ou por HPLC.
[094] O processo de acordo com a invenção produz água residual em diversos pontos, por exemplo, a partir da etapa de secagem, opcionalmente como permeados da nanofiltração e/ou permeados da osmose reversa. Em uma realização preferida, esta água residual, opcionalmente após outra purificação, por exemplo, por osmose reversa, é reciclada no processo de acordo com a invenção, por exemplo, usada para diluir ou reconstituir a primeira composição líquida (preferencialmente o leite desnatado animal) e/ou a segunda composição líquida compreendendo matéria inicial de soro doce e/ou soro ácido, ou como água de diafiltração.
[095] O termo “soro doce” aqui se refere ao subproduto líquido (contendo proteína do soro do leite) da indústria de fabricação de queijo que faz uso da formação de coelho do queijo enzimático (por exemplo, com base na precipitação de caseína usando coalho), cujo material é prontamente acessível no mercado comercial. Tipicamente, as proteínas do soro do leite presentes no soro doce incluem, entre outros, beta-lactoglobulina, alfa-lactalbumina, albumina de soro bovino, imunoglobulinas, lactoferrina, lactoperoxidase e glicomacroproteína.
[096] Da mesma maneira, o termo “soro ácido” aqui se refere ao subproduto líquido (contendo proteína do soro do leite) da indústria de fabricação de queijo que faz uso de ácidos (comestíveis) para formação de coalho do queijo (por exemplo, com base na precipitação de caseína usando ácidos, tal como ácido cítrico), cujo material é prontamente acessível no mercado comercial. Tipicamente, as proteínas do soro do leite presentes no soro ácido incluem, entre outros, beta- lactoglobulina, alfa-lactalbumina, albumina de soro bovino, imunoglobulinas, lactoferrina e lactoperoxidase.
[097] O termo “caseína” aqui se refere à caseína ou proteínas caseinadas como encontradas no leite desnatado animal, tal como leite desnatado bovino, mais em particular, leite desnatado de vaca. Preferencialmente, a caseína ou caseinado está na forma não hidrolisada substancialmente intacta.
[098] Como usado aqui, o termo “íons polivalentes” refere-se a íons tendo uma carga positiva ou negativa de dois ou mais. Mais em particular, este termo refere-se à Mg2+, Ca2+ e ânions de fosfato polivalente (por exemplo, HPO42-, PO43-). O termo “íons monovalentes” se refere à íons tendo uma carga positiva ou negativa de um, em particular, Na+, K+, Cl-.
[099] O termo “remoção de íons polivalentes” significa que os ditos íons polivalentes são removidos da composição do permeado da UF que é submetido à etapa de remoção de íon polivalente (etapa (d)). Preferencialmente, o termo “remoção de íons polivalentes” indica que pelo menos 10 ou 20% em peso de íons polivalentes que estão presentes o dito permeado da UF (com base no peso seco deste) é removido, preferencialmente pelo menos 50% em peso, 60% em peso, mais preferencialmente 70% em peso ou pelo menos 80% em peso, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso. A porcentagem em peso (% em peso) da remoção de íon polivalente é determinada pela comparação do peso total de íons polivalentes presentes após a etapa (c) ao peso total de íons polivalentes presentes antes da etapa (c). Da mesma forma, o termo “suavização” é usado para denotar a remoção de íons polivalentes. Consequentemente, aqui “suavização” e “remoção de íons polivalentes” são usados intercambiavelmente. De forma análoga, o termo “suavizado” é usado para se referir a uma composição a partir da qual os íons polivalentes foram removidos. “Remoção significante de íon polivalente” denota a remoção de pelo menos 70% em peso de íons polivalentes, preferencialmente pelo menos 85% em peso, mais preferencialmente pelo menos 95% em peso ou ainda pelo menos 99% em peso de íons polivalentes. A remoção de íon polivalente ou suavização pode ser acompanhada da remoção de íon monovalente, ou na mesma etapa ou em uma etapa separada. Preferencialmente, a remoção de íon polivalente refere-se à remoção de pelo menos parte ou todo o cálcio, magnésio e/ou fosfato na extensão como definida neste parágrafo.
[0100] O termo “remoção de íons monovalentes” significa que os ditos íons monovalentes são removidos da composição que é submetida à etapa de remoção de íon monovalente (preferencialmente um permeado da UF suavizado e/ou qualquer retentado da UF). Caso não seja indicado de outra maneira, preferencialmente pelo menos 10 ou 20% em peso (com base no peso seco) de íons monovalentes é removida da composição que foi submetida a uma etapa de remoção de íon monovalente, mais preferencialmente pelo menos 35% em peso ou 50% em peso, mais preferencialmente pelo menos 60% em peso. A remoção de íons monovalentes é particularmente preferida no caso de o processo de acordo com a invenção ter como objetivo a fabricação de fórmulas em pó destinadas para uso como nutrição infantil. “Remoção significante de íon monovalente” denota a remoção de pelo menos 70% em peso de íons monovalentes, preferencialmente pelo menos 85% em peso, mais preferencialmente pelo menos 95% em peso ou ainda pelo menos 99% em peso de íons monovalentes. Preferencialmente, a remoção de íon monovalente se refere à remoção de pelo menos parte ou todo o sódio, potássio e/ou cloreto na extensão definida neste parágrafo.
[0101] Como usado aqui, o termo “enriquecido” aqui se refere à situação em que a quantidade de um certo constituinte de uma composição (líquida) (como % em peso com base no peso seco) é mais alta após uma etapa do processo, quando comparado ao teor do mesmo ingrediente na composição (líquida) antes da dita etapa do processo. Preferencialmente, a porcentagem de peso seco de um ingrediente que é enriquecido tem um teor em um fluxo descarregado a partir da etapa do processo de pelo menos 110%, mais preferencialmente pelo menos 125%, mais preferencialmente pelo menos 150%, com base na porcentagem de peso seco total do dito ingrediente no fluxo de entrada da dita etapa do processo. Exemplarmente, é a ultrafiltração de leite desnatado, em que as proteínas do leite são retidas no retentado enquanto a água e solutos pequenos permeam através da membrana de ultrafiltração. Assim, qualquer retentado da UF é enriquecido em caseína e proteínas do soro do leite, pois o teor desses no retentado, em % em peso com base no peso seco da composição, é aumentado comparado a % em peso deste no leite desnatado, pois menos pequenos solutos estão presentes. Da mesma forma, o permeado é enriquecido em pequenos solutos (por exemplo, enriquecido em lactose), uma vez que a quantidade de proteínas é significativamente reduzida no permeado, e a lactose constitui a maior parte do peso seco do permeado.
[0102] O “teor sólido total” de uma composição líquida denota a porcentagem de peso de sólidos presente na composição, com base no peso total da composição. Os sólidos incluem todos os não-voláteis tipicamente tudo, exceto água.
[0103] O “fator de concentração do volume” ou “VCF” é o fator no qual uma composição líquida está concentrada após a filtração, isto é, o volume total do fluxo de entrada antes da filtração dividido pelo volume total de retentado após a filtração, irrespectivo do teor sólido total. Assim, quando 5 L da composição líquida são fracionados através de uma membrana de ultrafiltração em um permeado de 4 L e um retentado de 1 L, assim este processo da UF opera com um VCF de 5/1 = 5.
[0104] Por “retentado da UF originado a partir de” é significado a composição de retentado líquida que é obtida (diretamente) a partir das etapas de ultrafiltração (a) e (b). O termo também se refere aos retentados da UF que são misturados na etapa (c) para obter a mistura dos retentados da UF. Independente se entre a obtenção do retentado da UF a partir da etapa (a) e (b) e a mistura na etapa (c) ou etapa (e) ou secagem na etapa (h), o retentado da UF é submetido a uma etapa de concentração, tal como a osmose reversa ou nanofiltração, o termo retentado da UF ainda aplica-se a esta fração da UF. Assim, o termo retentado da UF é destinado a denotar a fração (enriquecida com proteína) que é processada de acordo com as etapas da invenção a partir da etapa de ultrafiltração até o ponto em que é (re)combinada com um permeado da UF.
[0105] Similarmente, o termo “permeado da UF originado a partir” aqui significa que a composição de permeado líquida que é obtida (diretamente) a partir das etapas de ultrafiltração (a) e (b). O termo também se refere aos permeados da UF que são transmitidos como composições (líquidas) a partir da etapa de ultrafiltração para o módulo da remoção de íon polivalente para execução da etapa (d), ou o módulo de remoção de íon monovalente para execução da etapa (f) e/ou qualquer etapa de concentração opcional ou módulo para obter finalmente o produto combinado de permeado/retentado da etapa (e) ou para obter o pó seco na etapa (h). Independente se entre a obtenção do permeado da UF a partir da etapa (a) e (b) e a mistura na etapa (e) ou secagem na etapa (h), o permeado da UF é submetido a uma etapa do processamento (por exemplo, uma etapa de remoção de íon polivalente, uma etapa de concentração, osmose reversa e/ou nanofiltração), dentro do contexto da presente invenção o termo permeado da UF ainda aplica-se a esta fração da UF. Assim, o termo retentado da UF é destinado a denotar a fração (enriquecida com proteína) que é processada de acordo com as etapas da invenção a partir da etapa de ultrafiltração até o ponto em que é (re)combinada com um retentado da UF.
[0106] No contexto da presente invenção, uma fórmula seca tem um teor de água de pelo menos 6% em peso, preferencialmente 1 - 4% em peso, mais preferencialmente 2 - 3% em peso, com base no peso total da composição. A fórmula seca pode ser processada ainda em produtos nutricionais, preferencialmente produtos adequados para alimentar bebês e crianças.
[0107] A primeira composição líquida compreende leite desnatado animal que compreende proteínas do leite e lactose. Esta composição compreende quantidades de minerais que são típicas para o leite desnatado animal. A fração de proteína desta compreende 70 - 90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, preferencialmente 75 - 85% em peso de caseína e 15 - 25% em peso de proteína de soro do leite, com base no peso seco total da fração de proteína. Preferencialmente, compreende 20 - 60% em peso de proteína, mais preferencialmente 25 - 50% em peso de proteína com base no peso seco total da primeira composição líquida. Preferencialmente, a primeira composição líquida compreende 25 - 75% em peso de lactose, mais preferencialmente 40 - 60% em peso de lactose, com base no peso seco total da primeira composição líquida. Preferencialmente, a primeira composição líquida compreende 3 - 15% em peso de minerais, mais preferencialmente 5 - 10% em peso de minerais, com base no peso seco total da primeira composição líquida. Preferencialmente, a primeira composição líquida compreende 25 - 75% em peso de íons monovalentes, mais preferencialmente 30 - 60% em peso de íons monovalentes, e 25 - 75% em peso de íons polivalentes, mais preferencialmente 40 - 70% em peso de íons polivalentes, com base no peso seco total de minerais. Preferencialmente, a primeira composição líquida tem um teor sólido total entre 3 e 15%, mais preferencialmente entre 6 e 11%, mais preferencialmente entre 7,5 e 10%. O teor de gordura do leite desnatado animal é típico para o leite desnatado animal e está bem abaixo do leite não desnatado. Em particular, o teor de gordura está abaixo de 3% em peso (g/100g de leite desnatado animal), preferencialmente abaixo de 2% em peso, mais preferencialmente abaixo de 1% em peso, mais preferencialmente abaixo de 0,5% em peso.
[0108] Em uma realização especialmente preferida, a primeira composição líquida compreende leite desnatado animal ou é leite desnatado animal. O leite desnatado animal (isto é, leite desnatado não humano), preferencialmente a partir de animais bovinos, e pode ser usado desta forma, na forma diluída ou concentrada, como concentrado de leite desnatado (opcionalmente diluído) ou como leite desnatado em pó reconstituído. Mais preferencialmente, a primeira composição líquida é leite desnatado de vaca. O leite desnatado animal pode ser pré-tratado antes de ser submetido ao processo de acordo com a invenção. Tal pré-tratamento compreende ou consiste de uma tapa de tratamento por calor (por exemplo, pasteurização) e/ou etapa de filtração para reduzir a carga bacteriana do leite desnatado animal. Preferencialmente, o leite desnatado animal não é pré-tratado com o objetivo de mudar o teor mineral ou perfil deste. Em particular, o leite desnatado animal é preferencialmente não (significativamente) suavizado ou submetido à remoção de íon monovalente antes de entrar no presente processo de ultrafiltração.
[0109] A segunda composição líquida da invenção é uma composição compreendendo soro doce e/ou soro ácido que compreende proteína, lactose e quantidades de minerais que são típicas para este tipo de soro do leite (na forma de íons monovalentes e polivalentes). A fração de proteína da composição de soro do leite líquida compreende 0 - 25% em peso de caseína e 75 - 100% em peso de proteínas do soro do leite, preferencialmente 0 - 10% em peso de caseína e 90 - 100% em peso de proteína de soro do leite, mais preferencialmente 0 - 5% de caseína e 95 - 100% em peso de proteína do soro do leite, com base no peso seco total da fração de proteína. Preferencialmente, a segunda composição compreende 5 - 40% em peso de proteína, mais preferencialmente 7 - 17% em peso de proteína com base no peso seco total da segunda composição líquida. Preferencialmente, esta composição compreende 40 - 90% em peso de lactose, mais preferencialmente 60 - 80% em peso de lactose, com base no peso seco total da segunda composição líquida. Preferencialmente, a segunda composição líquida compreende 3 - 15% em peso de minerais, mais preferencialmente 6 - 12% em peso de minerais, com base no peso seco total da segunda composição líquida. Preferencialmente, a segunda composição líquida compreende 40 - 90% em peso de íons monovalentes, mais preferencialmente 60 - 85% em peso de íons monovalentes, e 10 - 60% em peso de íons polivalentes, mais preferencialmente 15 - 40% em peso de íons polivalentes, com base no peso seco total de minerais. Preferencialmente, a composição tem um teor sólido total entre 1 e 15%, mais preferencialmente entre 3 e 10%, mais preferencialmente entre 4 e 8%.
[0110] Em uma realização especialmente preferida, a segunda composição líquida é soro doce e/ou soro ácido. O soro doce e/ou soro ácido pode ser usado assim, na forma diluída ou concentrada, como concentrado de soro do leite (opcionalmente diluído) e como soro do leite reconstituído a partir de um pó. Ambos o soro doce e soro ácido são adequados como composição de soro do leite animal líquida para uso na invenção. Mais preferencialmente, a segunda composição líquida é soro doce. O soro do leite animal como usado pode ser pré- tratado antes de ser submetido a uma etapa de ultrafiltração do processo de acordo com a invenção. O pré-tratamento do soro do leite animal compreende ou consiste de tratamento por calor (preferencialmente pasteurização) e/ou filtração para reduzir a carga bacteriana do soro do leite animal. Preferencialmente, o soro do leite animal não é pré-tratado com o objetivo de mudar o teor mineral ou perfil deste. Em particular, o soro do leite animal é preferencialmente não (significativamente) suavizado ou submetido à remoção de íon monovalente antes de entrar no presente processo.
[0111] Preferencialmente, a segunda composição líquida compreende soro doce, ou o soro do leite presente nesta consiste de soro doce ou o dito soro do leite compreende pelo menos 20% em peso de soro doce do soro do leite total (com base no peso total do soro do leite presente na segunda composição líquida), ou pelo menos 40% em peso de soro doce, ou pelo menos 60% em peso de soro doce, ou pelo menos 80% em peso do soro doce, ou ainda pelo menos 90% em peso de soro doce. Em tais casos, o restante do soro do leite compreende soro ácido.
[0112] A presente invenção também se refere à produtos intermediários obtidos durante a execução do processo de acordo com a invenção.
[0113] Em um primeiro aspecto, os produtos intermediários da invenção se referem a uma composição líquida obtenível por nanofiltração do retentado da UF originado a partir da UF da primeira composição líquida na etapa (j1), isto é, o retentado da nanofiltração obtido por NF do retentado da UF originado a partir da UF da composição de leite desnatado animal. A composição líquida de acordo com este primeiro aspecto compreende: (a) 30 - 75% em peso de proteínas, preferencialmente 40 - 65% em peso de proteínas, mais preferível 45 - 60% em peso de proteínas, com base no peso seco total da composição, (b) 20 - 50% em peso de lactose, preferencialmente 30 - 38% em peso de lactose, com base no peso seco total da composição, e (c) minerais na forma de íons monovalentes e polivalentes.
[0114] A fração de proteína (a) preferencialmente não é modificada com relação à fração de proteína como presente no leite desnatado animal. Assim, a fração de proteína (a) preferencialmente compreende 70 - 90% em peso de caseína e 10 - 30% em peso de proteínas do soro do leite, preferencialmente 75 - 85% em peso de caseína e 15 - 25% em peso de proteína de soro do leite, com base no peso seco total da fração de proteína. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreende sódio, mais preferencialmente 0,1 - 0,5% em peso de sódio, mais preferencialmente 0,15 - 0,4% em peso de sódio, com base no peso seco total da composição. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreendem sódio, mais preferencialmente 0,3 - 2% em peso de potássio, mais preferencialmente 0,7 - 1,2% em peso de potássio, com base no peso seco total da composição. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreendem cloreto, mais preferencialmente 0,05 - 1% em peso de cloreto, mais preferencialmente 0,1 - 0,4% em peso de cloreto, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreende magnésio, mais preferencialmente 0,01 - 0,5% em peso de magnésio, mais preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso de magnésio, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreendem cálcio, mais preferencialmente 0,5 - 3% em peso de cálcio, mais preferencialmente 1,2 - 2% em peso de cálcio, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreendem fosfato, mais preferencialmente 0,4 - 2,5% em peso de fosfato, mais preferencialmente 0,8 - 1,8% em peso de fosfato, com base no peso seco total da composição. O teor de mineral total da fração (c) preferencialmente adiciona-se a um teor de resíduo total de 2 - 13% em peso, mais preferencialmente 5 - 9% em peso, com base no peso seco total da composição. A composição preferencialmente tem um teor sólido total de 5 - 30%, mais preferencialmente 10 - 25%, mais preferencialmente 16 - 20%.
[0115] Em um segundo aspecto, os produtos intermediários da invenção se referem a uma composição líquida obtenível por nanofiltração do retentado da UF originado a partir da UF da composição compreendendo soro doce e/ou soro ácido na etapa (j1), isto é, o retentado da nanofiltração obtido por NF do retentado da UF originado a partir da UF da segunda composição líquida. A composição líquida de acordo com este segundo aspecto compreende: (a) 15 - 55% em peso de proteínas, preferencialmente 25 - 45% em peso de proteínas, mais preferível 30 - 40% em peso de proteínas, com base no peso seco total da composição, (b) 35 - 65% em peso de lactose, preferencialmente 45 - 55% em peso de lactose, com base no peso seco total da composição, e (c) minerais na forma de íons monovalentes e polivalentes.
[0116] A fração de proteína (a) preferencialmente não é modificada com relação à fração de proteína como presente no soro doce e/ou soro ácido. Assim, a fração de proteína (a) preferencialmente compreende 0 - 25% em peso de caseína e 75 - 100% em peso de proteínas do soro do leite, preferencialmente 0 - 10% em peso de caseína e 90 - 100% em peso de proteína de soro do leite, mais preferencialmente 0 - 5% em peso de caseína e 95 - 100% em peso de proteína do soro do leite. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreendem sódio, mais preferencialmente 0,1 - 1% em peso de sódio, mais preferencialmente 0,15 - 0,5% em peso de sódio, com base no peso seco total da composição. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreendem potássio, mais preferencialmente 0,3 - 2% em peso de potássio, mais preferencialmente 0,6 - 1% em peso de potássio, com base no peso seco total da composição. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreendem cloreto, mais preferencialmente 0,05 - 1% em peso de cloreto, mais preferencialmente 0,1 - 0,4% em peso de cloreto, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreende magnésio, mais preferencialmente 0,01 - 0,5% em peso de magnésio, mais preferencialmente 0,05 - 0,2% em peso de magnésio, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreendem cálcio, mais preferencialmente 0,2 - 1,5% em peso de cálcio, mais preferencialmente 0,4 - 1% em peso de cálcio, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreendem fosfato, mais preferencialmente 0,1 - 1,5% em peso de fosfato, mais preferencialmente 0,4 - 0,8% em peso de fosfato, com base no peso seco total da composição. O teor de mineral total da fração (c) preferencialmente adiciona-se a um teor de resíduo total de 1 - 13% em peso, mais preferencialmente 5 - 9% em peso, com base no peso seco total da composição. A composição preferencialmente tem um teor sólido total de 5 - 30%, mais preferencialmente 10 - 25%, mais preferencialmente 16 - 20%.
[0117] Em um terceiro aspecto, os produtos intermediários da invenção se referem a uma composição líquida obtenível por nanofiltração da etapa (j2), isto é, o retentado da nanofiltração obtido por NF do permeado originado a partir da UF suavizado originado a partir dos permeados da UF combinados da primeira e segunda composições líquidas. A composição líquida de acordo com este terceiro aspecto compreende: (a) no máximo 5% em peso de proteínas, preferencialmente no máximo 1% em peso de proteínas, com base no peso seco total da composição, (b) 75 - 100% em peso de lactose, preferencialmente 90 - 100% em peso de lactose, mais preferencialmente 95 -99% em peso de lactose, com base no peso seco total da composição, e (c) no máximo 5% em peso de minerais na forma de íons monovalentes e polivalentes, preferencialmente no máximo 1% em peso de minerais, com base no peso seco total da composição.
[0118] Preferencialmente, a composição é substancialmente esgotada de íons polivalentes, isto é, a composição preferencialmente compreende no máximo 1% em peso de íons polivalentes, mais preferencialmente no máximo 0,5% em peso de íons polivalentes, mais preferencialmente 0,35% em peso de íons polivalentes. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreendem no máximo 1,5% em peso de sódio, mais preferencialmente 0,2 - 0,7% em peso de sódio, com base no peso seco total da composição. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreendem no máximo 1% em peso de potássio, mais preferencialmente 0,1 - 0,5% em peso de potássio, com base no peso seco total da composição. Os íons monovalentes da fração (c) preferencialmente compreendem no máximo 1,5% em peso de cloreto, mais preferencialmente 0,3 - 1% em peso de cloreto, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreende no máximo 0,1% em peso de magnésio, mais preferencialmente no máximo 0,02% em peso de magnésio, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreendem no máximo 0,2% em peso de cálcio, mais preferencialmente no máximo 0,1% em peso de cálcio, com base no peso seco total da composição. Os íons polivalentes da fração (c) preferencialmente compreendem no máximo 0,5% em peso de fosfato, mais preferencialmente no máximo 0,3% em peso de fosfato, com base no peso seco total da composição. O teor de mineral total da fração (c) preferencialmente adiciona-se a um teor de resíduo total de no máximo 5% em peso, mais preferencialmente 1 - 4% em peso, com base no peso seco total da composição. A composição preferencialmente tem um teor sólido total de 7 - 35%, mais preferencialmente 10 - 30%, mais preferencialmente 18 - 28%.
[0119] Em um quarto aspecto, os produtos intermediários da invenção se referem a uma composição líquida obtenível por meio da mistura da etapa (c), isto é, a mistura dos retentados da UF obtidos por UF da primeira e a segunda composições líquidas. A composição líquida de acordo com este quarto aspecto compreende: um teor de proteína de entre 40 e 52% em peso, em que a caseína e o soro do leite estão presentes em uma proporção de peso que permanece entre 70:30 e 30:70, lactose em uma quantidade de entre 35 e 50% em peso; e os seguintes minerais: magnésio em uma quantidade entre 0,01 e 0,30% em peso, cálcio em uma quantidade entre 0,80 e 1,70% em peso, fósforo em uma quantidade entre 0,60 e 1,50% em peso, sódio em uma quantidade entre 0,10 e 0,60% em peso, cloreto em uma quantidade entre 0,05 e 0,60% em peso e potássio em uma quantidade entre 0,60 e 1,50% em peso, todos com base no peso seco do produto intermediário.
[0120] Em um quinto aspecto, os produtos intermediários da invenção se referem a uma composição líquida obtenível por meio da combinação da etapa (e), isto é, a mistura dos retentados da UF obtidos por UF da primeira e segunda composições líquidas e o permeado da UF suavizado originado a partir dos permeados da UF combinados da primeira e segunda composições líquidas. A composição líquida de acordo com este quinto aspecto compreende: um teor de proteína entre 16 e 24% em peso, em que a caseína e o soro do leite estão presentes em uma proporção de peso que permanece entre 70:30 e 30:70, lactose em uma quantidade entre 65 e 80% em peso; e os seguintes minerais: magnésio em uma quantidade entre 0,01 e 0,25% em peso, cálcio em uma quantidade entre 0,20 e 0,80% em peso, fósforo em uma quantidade entre 0,40 e 0,80% em peso, sódio em uma quantidade entre 0,20 e 0,80% em peso, cloreto em uma quantidade entre 0,30 e 0,90% em peso e potássio em uma quantidade entre 0,30 e 0,90% em peso.
[0121] A presente invenção também se refere aos usos dos produtos intermediários de acordo com a invenção, obtenível durante a execução do processo como descrito acima, especialmente o uso destes produtos na preparação de produtos nutricionais adequados para alimentar bebês e crianças, ou bases para tais produtos nutricionais. Da mesma maneira, a presente invenção também se refere a processos para preparação dos produtos nutricionais para alimentar bebês e crianças, ou bases para tais produtos nutricionais usando um ou mais dos produtos intermediários de acordo com a invenção, obtenível durante a execução do processo como descrito acima.
[0122] No contexto da presente invenção, uma base para produtos nutricionais adequados para alimentar bebês e crianças denota um produto lácteo, preferencialmente um pó, no qual todos os ingredientes estão abaixo ou no seu nível necessário para nutrição infantil. Alguns dos ingredientes necessários ou benéficos, tais como lipídeos, prebióticos, vitaminas e minerais, podem estar abaixo do nível necessário, e precisam ser complementados na base, a fim de preparar produtos nutricionais adequados para alimentar bebês e crianças. O técnico no assunto conhece as bases para produtos nutricionais adequados para alimentação de bebês e crianças, e conhece quais ingredientes podem precisar de suplementação e como tal suplementação é realizada.
[0123] Em particular, a presente invenção se refere a um processo para fazer fórmula infantil ou uma base para nutrição infantil, obtenível a partir dos produtos intermediários, compreendendo: (I) mistura da composição líquida de acordo com o primeiro aspecto com uma fonte de lactose, preferencialmente a composição líquida de acordo com o terceiro aspecto, e uma fonte de proteínas do soro do leite, preferencialmente a composição líquida de acordo com o segundo aspecto; ou (II) mistura da composição líquida de acordo com o quarto aspecto com uma fonte de lactose, preferencialmente a composição líquida de acordo com o terceiro aspecto; ou (III) provisão da composição líquida de acordo com o quinto aspecto; e (IV) opcionalmente adição de outros ingredientes a produto (misturado) da etapa (I), (II) ou (III), ou o produto seco da etapa (V); (V) secagem do produto da etapa (I), (II), (III) ou (IV).
[0124] Os outros ingredientes que podem ser adicionados na etapa (IV) são conhecidos na técnica, e preferencialmente incluem, mais preferencialmente são selecionados a partir de lipídeos, vitaminas, minerais, prebióticos, probióticos e/ou lactose adicional.
[0125] Aqui e abaixo nas Figuras, diversas realizações do sistema de acordo com a invenção são representados. Com referência às Figuras incluídas, o sistema de acordo com a invenção é descrito como segue.
[0126] A presente invenção também se refere a um aparelho ou sistema especificamente desenvolvido para implementar o processo de acordo com a invenção. O sistema de acordo com a invenção é preferencialmente um sistema modular, no qual três ou mais módulos estão em conexão fluida entre si. Aqui, cada módulo pode ser uma unidade separada ou dois ou mais módulos podem ser integrados como uma única unidade. Preferencialmente, cada módulo é uma unidade separada e é distinguível como tal no sistema.
[0127] O sistema de acordo com a invenção é arranjado para receber duas composições líquidas de entrada (por exemplo, leite desnatado animal, e uma composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido) e para descarregar uma composição sólida. Em adição a este, outras composições líquidas e/ou sólidas podem ser recebidas pelo sistema ou descartadas a partir do sistema.
[0128] O sistema de acordo com a invenção compreende um primeiro módulo de ultrafiltração (1) compreendendo uma membrana de ultrafiltração (1b). O primeiro módulo é desenvolvido para receber a primeira composição líquida, em particular leite desnatado animal como através de uma primeira entrada (1a) para um primeiro lado da membrana da UF (1b). Para executar o processo de acordo com a invenção, a primeira composição líquida é preferencialmente o leite desnatado animal como destinado aqui. Adicionalmente, o primeiro módulo (1) compreende uma primeira saída (1c) para descartar um retentado da ultrafiltração (UFR1) a partir do primeiro lado da membrana da UF (1b) e uma segunda saída (1d) para descartar um permeado da ultrafiltração (UFP1) a partir do segundo lado da membrana da UF (1b). A membrana da UF (1b) tem dois lados, um para receber a primeira composição líquida e descartar o UFR1, e uma para descartar o UFP1. O UFP1 assim compreende somente material que foi permeado através da membrana da UF (1b). A membrana da UF (1b) usada no primeiro modulo pode ser qualquer membrana da UF conhecida na técnica, incluindo membranas cerâmicas e membranas espirais orgânicas. A membrana da UF (1b) tem um corte de peso molecular que permite que as proteínas, tais como as proteínas do soro do leite e caseína, permaneçam no retentado. Preferencialmente, o corte do peso molecular é no máximo 25 kDa, mais preferencialmente no máximo 10 kDa, e preferencialmente de pelo menos 2,5 kDa, mais preferencialmente pelo menos 5 kDa.
[0129] O sistema de acordo com a invenção compreende um segundo módulo de ultrafiltração (2) compreendendo uma membrana de ultrafiltração (2b). O segundo módulo de ultrafiltração (2) é projetado para receber a segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido através de uma primeira entrada (2a) para um primeiro lado da segunda membrana de UF (2b). Adicionalmente, o segundo módulo (2) compreende uma primeira saída (2c) para descartar um retentado da ultrafiltração (UFR2) a partir do primeiro lado da segunda membrana da UF (2b) e uma segunda saída (2d) para descartar um permeado da ultrafiltração (UFP2) a partir do segundo lado da segunda membrana da UF (2b). A membrana da UF (2b) usada no módulo de ultrafiltração (2) pode ser qualquer membrana da UF conhecida na técnica, incluindo membranas cerâmicas e membranas espirais orgânicas, preferencialmente a membrana da UF (2b) é uma membrana espiral orgânica. A membrana da UF (2b) tem um corte de peso molecular que permite que as proteínas, tais como as proteínas do soro do leite e caseína, permaneçam no retentado. Preferencialmente, o corte do peso molecular é no máximo 25 kDa, mais preferencialmente no máximo 10 kDa, e preferencialmente de pelo menos 2,5 kDa, mais preferencialmente pelo menos 5 kDa.
[0130] O sistema de acordo com a invenção compreende um módulo de mistura (3) para misturar pelo menos dois fluxos líquidos, pelo menos dois fluxos sólidos (por exemplo, pós) ou pelo menos um fluxo líquido e pelo menos um fluxo sólido, preferencialmente para misturar pelo menos dois fluxos líquidos. O módulo de mistura (3) preferencialmente possibilita a mistura do retentado da UF originado a partir do módulo de ultrafiltração (1), o retentado da UF originado a partir do módulo de ultrafiltração (2) e opcionalmente o UFP suavizado originado a partir da unidade de remoção de íon polivalente.
[0131] O módulo de mistura (3) é projetado para receber o retentado da UF originado a partir do módulo de ultrafiltração (1) através de uma primeira entrada (3a) e para receber o retentado da UF originado a partir do módulo de ultrafiltração (2) através de uma segunda entrada (3b). O segundo módulo compreende uma saída (3c) para descartar a mistura dos retentado da UF. Em uma realização preferida, o módulo de mistura (3) compreende uma terceira entrada (3d) projetada para receber o UFP suavizado originado a partir da unidade de remoção de íon polivalente (5), e a saída (3c) é para descartar a mistura de retentados da UF e o UFP suavizado, referido como o produto combinado. Alternativamente, misturar a mistura dos retentados da UF originada a partir do módulo de mistura (3) com o UFP suavizado originado a partir da unidade de remoção de íon polivalente (5) pode ser realizado em um módulo de mistura separado, que é projetado para descarregar o produto combinado.
[0132] A mistura pode ser realizada meramente através da combinação de duas ou três composições de entrada, mas preferencialmente o módulo de mistura (3) compreende ainda meios de mistura (3d). Os meios de mistura (3d) podem ser quaisquer meios adequados para misturar duas ou mais composições conhecidas na técnica, tal como “por tubos” (isto é, unindo dois ou três tubos de entrada em um único tubo de saída), em um tanque ou vaso (nivelador), em um vaso agitado ou por meio de qualquer misturador ou liquidificador industrial conhecidos na técnica. Os meios de mistura adequados incluem meios para misturar duas ou três composições líquidas, por exemplo, mistura dinâmica ou mistura estática, ou para misturar duas ou três composições sólidas (por exemplo, dois pós), por exemplo, um misturador seco, tal como um misturador horizontal, um misturador de pá, um misturador de centrifugação e um misturador vertical, ou pelo menos uma composição líquida e pelo menos uma composição sólida, preferencialmente para misturar duas ou três composições líquidas. Em uma realização especialmente preferida, o meio de mistura é “por tubos” ou em um tanque nivelador.
[0133] O módulo de mistura (3) é arranjado no sistema após o primeiro módulo de ultrafiltração (1) e o segundo módulo de ultrafiltração (2). A saída (1c) do primeiro módulo de ultrafiltração (1) está em conectividade fluida com a entrada (3a) do módulo de mistura (3) e saída (2c) do segundo módulo de ultrafiltração (2) está em conectividade fluida com a entrada (3b) do módulo de mistura (3).
[0134] O sistema de acordo com a invenção pode compreender outros módulos ou outros recursos como descritos aqui abaixo.
[0135] O sistema de acordo com a invenção preferencialmente compreende um módulo de secagem (4) para secar pelo menos uma composição líquida, preferencialmente para secar o produto combinado. O módulo de secagem (4) é projetado para receber uma composição líquida (por exemplo, produto combinado) através de uma entrada (4a) para um meio de secagem (4b), e para descarregar uma composição sólida através de uma saída (4c) a partir do meio de secagem (4b). O meio de secagem (4b) pode ser qualquer meio adequado para secar uma composição líquida conhecida na técnica, por exemplo, um secador por aspersão, secadora em leito (fluidizado), um secador de tambor, um liofilizador, um secador em rolo, etc. Em uma realização especialmente preferida, o meio de secagem (4b) é um secador por aspersão.
[0136] O módulo de secagem (4) pode ser arranjado no sistema antes do primeiro módulo de mistura (3) ou após o módulo de mistura (3) contanto que seja arranjado após o primeiro módulo de ultrafiltração (1) e o segundo módulo de ultrafiltração (2). No caso de o módulo de secagem (4) ser arranjado entre o primeiro módulo de ultrafiltração (1) e/ou o segundo módulo de ultrafiltração (2) e o módulo de mistura (3) pelo menos um dos retentados da ultrafiltração originados a partir do módulo de ultrafiltração (1) e/ou (2) é seco antes da mistura. No caso de o terceiro módulo ser arranjado após o módulo de mistura (3), os retentados da ultrafiltração são primeiro misturados e ,então, a mistura dos retentados da UF originada a partir do módulo de mistura (3) ser seca.
[0137] Opcionalmente, o sistema de acordo com a invenção compreende outro módulo(s) de secagem, cada um para secar pelo menos um fluxo líquido. Cada módulo de secagem é projetado para receber uma composição líquida através de uma entrada para um meio de secagem, e para descarregar uma composição sólida através de uma saída a partir do meio de secagem. O meio de secagem pode ser qualquer meio adequado para secar uma composição líquida conhecida na técnica, por exemplo, um secador por aspersão, secador em leito (fluidizado), um secador de tambor, um liofilizador, um secador em rolo, etc. Em uma realização especialmente preferida, o meio de secagem é um secador por aspersão. Outro módulo de secagem pode ser arranjado no sistema antes do módulo de mistura (3) e após o segundo módulo de ultrafiltração (2), preferencialmente no caso do primeiro módulo de secagem (4) ser arranjado antes do módulo de mistura (3) e após o primeiro módulo de ultrafiltração (1). Assim, os retentados de ultrafiltração descarregados de ambos os módulos de ultrafiltração (1) e (10) são secos antes da mistura no módulo de mistura (3).
[0138] Em uma realização preferida, o sistema de acordo com a invenção compreende um módulo de remoção de íon polivalente (5) para remoção de íons polivalentes a partir de um ou mais permeados de ultrafiltração (UFPs). O módulo de remoção de íon polivalente (5) compreende uma entrada (5a) para receber um ou mais UFPs, uma unidade de remoção de íon polivalente (5b), e uma saída (5c) para descarregar um UFP suavizado. A unidade de remoção de íon polivalente (5b) pode compreender um meio para remoção (quantidade significantes de) de íons polivalentes (isto é, íons tendo uma carga positiva ou negativa de dois ou mais) e opcionalmente para remoção (quantidades significantes de) de íons monovalentes. O meio para remoção (quantidades significantes de) de íons monovalentes pode ser unida à unidade de remoção de íon polivalente (5b), ou pode estar presente em um módulo de remoção de íon monovalente separado (6). No caso de meios para remoção (quantidades significantes de) de íons polivalentes e meios para remoção (quantidades significantes de) de íons monovalentes estarem presentes, estes meios podem ser uma única unidade, capaz de remover ambos os íons monovalentes e polivalentes, ou preferencialmente duas tais unidades separadas, uma capaz de remover íons polivalentes e uma capaz de remover íons monovalentes. As tais duas unidades separadas são preferencialmente dois módulos distintos, um módulo de remoção de íon polivalente (5) e um módulo de remoção de íon monovalente (6), em que uma saída (5c) do módulo de remoção de íon monovalente (5) está em conectividade fluida com uma entrada (6a) do módulo de remoção de íon monovalente (6). O módulo de remoção de íon monovalente (6) compreende uma entrada (6a) para receber o UFP suavizado, uma unidade de remoção de íon monovalente (6b), e uma saída (6c) para descarregar um UFP suavizado, a partir do qual os íons monovalentes são removidos.
[0139] Qualquer técnica conhecida para remoção de íons polivalentes e para remoção de íons monovalentes pode ser usada como meio para remover os íons polivalentes (5b) e meios para remover íons monovalentes (6b). De forma conveniente, a unidade(s) de remoção de íon monovalente é/são selecionada(s) a partir de uma configuração de eletrodiálise (compreendendo as membranas de troca iônica e meios para aplicação de uma diferença de potencial elétrico), uma configuração de troca iônica (compreendendo pelo menos uma coluna preenchida com resinas aniônicas e/ou catiônicas), uma configuração de precipitação de sal, uma membrana de nanofiltração ou uma membrana de diafiltração, ou combinações destes. Em uma realização preferida, o módulo de remoção de íon polivalente (5) compreende pelo menos uma coluna de troca iônica compreendendo resinas de troca de ânion e/ou cátion como unidade de remoção de íon polivalente (5b) e o módulo de remoção de íon monovalente (6) compreende uma membrana de nanofiltração como unidade de remoção de íon monovalente (6b). Caso do módulo de remoção de íon monovalente (6) compreenda uma membrana de nanofiltração como unidade de remoção de íon monovalente (6b), o módulo de remoção de íon monovalente (6) é projetado para receber o UFP suavizado através de uma primeira entrada (6a) para um primeiro lado da membrana da NF (6b). Adicionalmente, o módulo de remoção de íon monovalente (6) compreender uma primeira saída (6c) para descartar um retentado de nanofiltração a partir do primeiro lado da membrana da NF (6b) e uma segunda saída (6d) para descarregar um permeado de nanofiltração a partir do segundo lado da membrana da NF (6b). A membrana da NF (6b) usada no módulo de remoção de íon monovalente (6) pode ser qualquer membrana da NF conhecida na técnica. Tipicamente, uma membrana espiral tendo um corte de peso molecular de no máximo 500 Da, preferencialmente no máximo 300 Da, e de pelo menos 100 Da, preferencialmente pelo menos 150 Da, é usada. Preferencialmente, o módulo de remoção de íon monovalente (6) compreende meios para aperfeiçoar a nanofiltração com diafiltração, preferencialmente este meio é uma entrada adicional (6e) para receber a água da diafiltração.
[0140] Em uma realização especialmente preferida, o módulo de remoção de íon polivalente (5), um módulo de remoção de íon monovalente (6) juntos compreendem três ou preferencialmente quatro módulos, isto é, um módulo de nanofiltração (6-i) como módulo de remoção de íon monovalente (6), um módulo de precipitação de sal (5-i) e um módulo de remoção de precipitado (5-ii) como módulo de remoção de íon polivalente (5) e preferencialmente um segundo módulo de nanofiltração (6-ii) e/ou um módulo de eletrodiálise (5-iii), mais preferencialmente um módulo de eletrodiálise (5-iii). É preferido que estes módulos sejam arranjados de maneira que:
[0141] - o módulo de nanofiltração (6-i) seja capaz de receber o um ou mais UFPs, removendo os íons monovalentes por filtração através de uma membrana de nanofiltração, e descarregar um permeado de nanofiltração para o módulo de precipitação de sal (5-1);
[0142] - o módulo de precipitação de sal (5-i) é capaz de receber o permeado da nanofiltração a partir o módulo (6-i), causando a precipitação dos sais, em particular sais compreendendo íons polivalentes, e descarregando um fluxo líquido contendo precipitados para o módulo de remoção de precipitado (5-ii);
[0143] - o módulo de remoção de precipitado (5- ii) é capaz de receber o fluxo de líquido contendo precipitados a partir do módulo (5-i), remover os precipitados, preferencialmente por filtração através de uma membrana de ultrafiltração, e descarregar um UFP suavizado, preferencialmente para o módulo de eletrodiálise (5-iii);
[0144] - e preferencialmente o módulo de eletrodiálise (5-iii) é capaz de receber o UFP suavizado a partir do módulo (5-ii), remover os íons monovalentes e/ou polivalentes do UFP suavizado e descarregar um UFP suavizado.
[0145] O módulo de precipitação de sal (5-i) compreende meios para provocar a precipitação de sais, em particular sais compreendendo íons polivalentes. Qualquer técnica conhecida pode ser usada como meio para provocar a precipitação de sais. Preferencialmente, a técnica para provocar a precipitação de sais é selecionada a partir da adição de uma base forte, tal como hidróxido de sódio, ajuste de pH para um pH neutro, tal como entre 6 e 8, e aumentando a temperatura para entre 70 e 90°C, seguido pela diminuição da temperatura para entre 5 e 30°C. O técnico no assunto sabe como arranjar o módulo de precipitação de sal (5-i) a fim de desempenhar estas técnicas. O módulo de remoção de precipitado (5-ii) é preferencialmente um módulo de ultrafiltração, capaz de remover os precipitados do fluxo líquido por ultrafiltração, no qual o UFP suavizado pode ser descarregado como permeado de ultrafiltração. O módulo de eletrodiálise (5-iii) pode compreender qualquer configuração de eletrodiálise como conhecida na técnica. Dentro do contexto desta realização, o módulo de eletrodiálise (5-iii) pode ser substituído por um segundo módulo de nanofiltração (6-ii), que é capaz de receber o UFP suavizado do módulo (5-ii), remover os íons monovalentes do UFP suavizado e descarregar um UFP suavizado. A saída para descarregar o UFP suavizado do módulo (5-ii), (5-iii) ou (6- ii) está preferencialmente em conectividade fluida com a entrada (3d) do módulo de mistura (3).
[0146] No sistema de acordo com a invenção, o módulo de remoção de íon polivalente (5) é preferencialmente arranjado entre o primeiro módulo de ultrafiltração (1) e/ou o segundo módulo de ultrafiltração (2) e o módulo de mistura (3), mais preferencialmente o módulo de remoção de íon polivalente (5) é arranjado entre o primeiro módulo de ultrafiltração (1) e/ou o segundo módulo de ultrafiltração (2) e o módulo de remoção de íon monovalente (6), e o módulo de remoção de íon monovalente (6) é arranjo entre o módulo de remoção de íon polivalente (5) e o módulo de mistura (3). A saída do primeiro módulo de ultrafiltração (1) e a saída (2d) do segundo módulo de ultrafiltração (2) estão em conectividade fluida com a entrada (5a) da unidade de remoção de íon polivalente (5), e a saída (5c) da unidade de remoção de íon polivalente (5) está em conectividade fluida com a entrada (3d) do módulo de mistura (3), ou mais preferencialmente a saída (5c) da unidade de remoção de íon polivalente (5) está em conectividade fluida com a entrada (6a) do módulo de remoção de íon monovalente (6) e a saída (6c) do módulo de remoção de íon monovalente (6) está em conectividade fluida com a entrada (3d) do módulo de mistura (3).
[0147] Em outra realização preferida, o sistema de acordo com a invenção compreende um ou mais módulos de concentração para concentrar (a) fluxo(s) líquido(s), preferencialmente pelo menos dois módulos de concentração, um módulo de concentração (7) para concentrar o retentado da UF originado a partir do primeiro módulo de ultrafiltração (1) e um módulo de concentração (8) para concentrar o retentado da UF originado a partir do segundo módulo de ultrafiltração (2).
[0148] O módulo de concentração (7) compreende uma entrada (7a) para receber o retentado da UF originado a partir do primeiro módulo de ultrafiltração (1) para um meio para concentração (7b), um meio para concentração (7b) e uma saída (7c) para descarregar um retentado da UF concentrado. Qualquer técnica de concentração conhecida pode ser usada como meio para concentração (7b). De forma conveniente, o meio para concentração (7b) é selecionado a partir de uma configuração de evaporação (por exemplo, por meio do aumento da temperatura e/ou redução da pressão) ou uma configuração de filtração por membrana (por exemplo, uma membrana de osmose reversa ou uma membrana de nanofiltração), mais preferencialmente o meio para concentração (7b) é uma membrana de nanofiltração. Caso o módulo de concentração (7) compreenda uma membrana de nanofiltração como meio para concentração (7b), o módulo de concentração (7) é projetado para receber o retentado da UF através de uma primeira entrada (7a) para um primeiro lado da membrana da NF (7b). Adicionalmente, o módulo de concentração (7) compreende uma primeira saída (7c) para descartar um retentado da UF concentrado como retentado da NF a partir do primeiro lado da membrana da NF (7b) e uma segunda saída (7d) para descarregar um permeado de nanofiltração a partir do segundo lado da membrana da NF (7b). A membrana da NF (7b) usada no módulo de concentração (7) pode ser qualquer membrana da NF conhecida na técnica. Tipicamente, uma membrana espiral tendo um corte de peso molecular de no máximo 500 Da, preferencialmente no máximo 300 Da, e de pelo menos 100 Da, preferencialmente pelo menos 150 Da, é usada.
[0149] O módulo de concentração (8) compreende uma entrada (8a) para receber o retentado da UF originado a partir do segundo módulo de ultrafiltração (2) para um meio para concentração (8b), um meio para concentração (8b) e uma saída (8c) para descarregar um retentado da UF concentrado. Qualquer técnica de concentração conhecida pode ser usada como meio para concentração (8b). De forma conveniente, o meio para concentração (8b) é selecionado a partir de uma configuração de evaporação (por exemplo, por meio do aumento da temperatura e/ou redução da pressão) ou uma configuração de filtração por membrana (por exemplo, uma membrana de osmose reversa ou uma membrana de nanofiltração), mais preferencialmente o meio para concentração (8b) é uma membrana de nanofiltração. Caso o módulo de concentração (8) compreenda uma membrana de nanofiltração como meio para concentração (8b), o módulo de concentração (8) é projetado para receber o retentado da UF através de uma primeira entrada (8a) para um primeiro lado da membrana da NF (8b). Adicionalmente, o módulo de concentração (8) compreende uma primeira saída (8c) para descartar um retentado da UF concentrado como retentado da NF a partir do primeiro lado da membrana da NF (8b) e uma segunda saída (8d) para descarregar um permeado de nanofiltração a partir do segundo lado da membrana da NF (8b). A membrana da NF (8b) usada no módulo de concentração (8) pode ser qualquer membrana da NF conhecida na técnica. Tipicamente, uma membrana espiral tendo um corte de peso molecular de no máximo 500 Da, preferencialmente no máximo 300 Da, e de pelo menos 100 Da, preferencialmente pelo menos 150 Da, é usada.
[0150] Em outra realização preferida, o sistema de acordo com a invenção compreende meios para reciclar água (residual) dos fluxos de saída em fluxos de entrada. A água residual pode ser obtida no módulo de secagem (4), no módulo de remoção de íon monovalente (6) (por exemplo, como permeado da nanofiltração) e em cada um dos módulos de concentração (7) e (8) (por exemplo, como permeado da nanofiltração). Preferencialmente, pelo menos um módulo de secagem (4), o módulo de remoção de íon monovalente (6) e os módulos de concentração (7) e (8) compreende ainda uma saída (adicional) para descartar a água do módulo, mais preferencialmente, pelo menos um dos módulos de concentração (7) e (8) compreende tal saída. Mais preferencialmente, o módulo de secagem (4), o módulo de remoção de íon monovalente (6) e os módulos de concentração (7) e (8) cada compreende tal saída. A água residual pode ser usada para diluir qualquer uma das composições líquidas de entrada, por exemplo, a primeira composição líquida e/ou a segunda composição líquida, ou pode ser usada como água da diafiltração, por exemplo, no módulo de remoção de íon monovalente (6). Preferencialmente, o primeiro módulo de ultrafiltração (1) e/ou o segundo módulo de ultrafiltração (2) e/ou o módulo de remoção de íon monovalente (6) compreendem ainda uma entrada adicional para receber água residual. O técnico no assunto perceberá que as saídas para descarte da água residual estão em conectividade fluida com as entradas para receber água residual através de um conduíte, em que opcionalmente um ou mais tanques de coleta ou outro meio de purificação (por exemplo, membranas de osmose reversa) estão integrados.
[0151] Em outra realização preferida, o sistema de acordo com a invenção compreende meio para tratar por calor (9) e (10) uma composição líquida. Qualquer uma das composições líquidas que são levadas através do sistema de acordo com a invenção podem adequadamente serem tratadas por calor, usando qualquer técnica de tratamento por calor conhecida na técnica. De forma conveniente, o sistema de acordo com a invenção compreende pelo menos um de um oitavo módulo para tratamento por calor de uma composição líquida. Tal módulo de tratamento por calor compreende uma entrada para receber uma composição líquida em um meio para tratamento por calor (9), um meio para tratamento por calor e uma saída para descarregar uma composição líquida tratada por calor. Qualquer técnica de tratamento por calor conhecida pode ser usada como meio para tratamento por calor, tal como uma configuração de pasteurização ou esterilização. Preferencialmente, um trocador de calor em placa (9, PHE) e/ou uma injeção/infusão de fluxo direto (10, DSI) é usado como meio de tratamento por calor. Os meios para tratar por calor (13) o produto combinado originado a partir do módulo de mistura (3) são instalados antes do módulo de secagem (4), que possibilita o tratamento por calor do produto combinado originado a partir do módulo de mistura (3). Preferencialmente, o meio para tratamento por calor (13) é um injetor de fluxo direto operando em uma temperatura de cerca de 120°C.
[0152] O sistema de acordo com a invenção pode compreender ainda meios de resfriamento, preferencialmente para permitir que o sistema opere em uma temperatura abaixo de 40°C, mais preferencialmente entre 3°C e 30°C, mais preferencialmente entre 5°C e 20°C. Cada módulo pode ter um meio de resfriamento separado, ou um meio de resfriamento central pode ser instalado para regular a temperatura em todo o sistema. Preferencialmente, os meios de resfriamento são selecionados a partir da torre de resfriamento, trocador de calor (placa ou tubular, preferencialmente em conexão com o PHE usado para tratamento por calor), resfriamento por refrigerante (fluido de transferência de calor), técnica de gelo bombeável.
[0153] Os meios para resfriamento (11) do retentado da nanofiltração originado a partir do primeiro módulo de concentração (7) são instalados antes do módulo de mistura (3), que permite o resfriamento do retentado a nanofiltração originado a partir do módulo de concentração (7). Preferencialmente, o meio para resfriamento (11) é um trocador de calor operando em uma temperatura de cerca de 4°C. Os meios para resfriamento (12) do retentado da nanofiltração originado a partir do segundo módulo de concentração (8) são instalados antes do módulo de mistura (3), que permite o resfriamento do retentado da nanofiltração originado a partir do segundo módulo de concentração (8). Preferencialmente, o meio para resfriamento (12) é um trocador de calor em placa operando em uma temperatura de cerca de 4°C. É altamente preferido que os trocadores de calor em placa que são usados como meios de tratamento por calor (por exemplo, operando em uma temperatura de cerca de 80°C) estão em conectividade térmica com os trocadores de calor em placa que são usados como meios de resfriamento (por exemplo, operando em uma temperatura de cerca de 4°C).
[0154] A nanofiltração e a diafiltração exigem a presença de uma membrana de nanofiltração. Para realizar a diafiltração, o módulo necessita de uma entrada adicional para receber água no primeiro lado da membrana de nanofiltração, de forma a possibilitar a diluição e refiltração do retentado da nanofiltração.
[0155] Todos os módulos de filtração preferencialmente compreendem meios para facilitar as permeações do solvente e opcionalmente pequenos solutos através da membrana. Quaisquer meios conhecidos na técnica podem ser usados para alcançar a fácil permeação, tal como usando a gravidade ou a aplicação de pressão da transmembrana (TMP). A TMP pode ser realizada através da pressurização do primeiro lado da membrana (isto é, o lado do retentado) ou por despressurização do segundo lado da membrana (isto é, o lado do permeado). Adequadamente, uma bomba usando pressão hidrostática para pressurizar o primeiro lado da membrana e/ou uma bomba gerando sucção no segundo lado da membrana é usada. Bombas adequadas incluem bombas centrífugas e bombas de deslocamento positivo, preferencialmente as bombas centrífugas são usadas.
[0156] No sistema de acordo com a invenção, os diferentes módulos são interconectados, isto é, a saída de um módulo está em conectividade fluida com a entrada de outro módulo, preferencialmente usando um conduíte.
[0157] O sistema de acordo com a invenção preferencialmente opera com 500 - 2500 kg, mais preferencialmente 800 - 1800 kg, mais preferencialmente 1000 - 1400 kg de matéria seca da primeira composição líquida, preferencialmente de leite desnatado animal, adicionado por hora. O sistema de acordo com a invenção opera preferencialmente com 1500 - 5000 kg, mais preferencialmente 2200 - 4000 kg, mais preferencialmente 2600 - 3000 kg da matéria seca da segunda composição líquida, preferencialmente de soro do leite animal, adicionado por hora. O sistema de acordo com a invenção opera preferencialmente com 750 - 4000 kg, mais preferencialmente 1000 - 3000 kg, mais preferencialmente 1500 - 2000 kg de retentado da UF descarregado a partir do módulo(s) de ultrafiltração por hora a partir de ambos os fluxos recebidos combinados. O processo de acordo com a invenção opera preferencialmente com 1000 - 5000 kg, mais preferencialmente 1500 - 4000 kg, mais preferencialmente 2000 - 2500 kg de permeado da UF descarregado a partir do módulo(s) de ultrafiltração por hora a partir dos fluxos de entrada combinados.
[0158] A invenção será agora ilustrada pelos diversos exemplos que não destinados a limitar a invenção de nenhuma maneira.
[0159] 400 kg de leite desnatado de vaca pasteurizado com uma proporção de peso de caseína para proteína de soro do leite de 80:20 foi submetida à ultrafiltração através de uma membrana de UF Synder ST3838 tendo um MWCO de 10 kDa. A ultrafiltração foi realizada em uma temperatura entre 8 e 10°C, com uma pressão transmembrana de 2 bar e um VCF de cerca de 2. O permeado foi coletado em uma vazão de até 260 l/h. 208 kg de um permeado da UF (UFP1) e 211 kg de um retentado da UF (UFR1) foram obtidos. As composições do leite desnatado adicionado e os produtos da ultrafiltração são dados na tabela 1. O leve aumento no peso total dos produtos finais (UFR1 e UFP1) comparado ao leite desnatado adicionado pode ser atribuído à diluição do volume morto da planta durante a mudança do produto em água durante o enxágue da planta. Como pode ser visto a partir dos dados da tabela 1, o retentado da UF é enriquecido em proteínas, em que o permeado da UF é enriquecido em lactose. TABELA 1: COMPOSIÇÕES DO EXEMPLO 1 (EM % EM PESO COM BASE NO PESO SECO TOTAL)
EXEMPLO 2
[0160] 1000 kg de soro doce pasteurizado com proteínas do soro do leite como única fonte de proteína foi submetida à ultrafiltração através de uma membrana de UF Synder ST3838 tendo um MWCO de 10 kDa. A ultrafiltração foi realizada em uma temperatura entre 10 e 12°C, com uma pressão transmembrana de 2 bar e um VCF de cerca de 5. O permeado foi coletado em uma vazão de até 400 l/h. 818 kg de um permeado da UF (UFP2) e 195 kg de um retentado da UF (UFR2) foram obtidos. As composições do soro doce adicionado e os produtos da ultrafiltração são dados na tabela 2. O leve aumento no peso total dos produtos finais (UFR1 e UFP1) comparado ao soro doce adicionado pode ser atribuído à diluição do volume morto da planta durante a mudança do produto em água durante o enxágue da planta. TABELA 2: COMPOSIÇÕES DO EXEMPLO 2 (EM % EM PESO COM BASE NO PESO SECO TOTAL)
EXEMPLO 3
[0161] O UFP1 do exemplo 1 e o UFP2 do exemplo 2 foram combinados em uma proporção de peso de 20/80 para obter 7 99 kg de um UFP combinado. O UFP combinado foi submetido a uma troca iônica para produzir um UFP suavizado, e subsequentemente à nanofiltração aperfeiçoada com diafiltração. A troca iônica usou uma resina iônica carregada com íons de cloreto e uma resina catiônica carregada com íons de sódio, para trocar os íons polivalentes por sódio e cloreto. A troca iônica operada em um pH entre 2,4 e 4,3 e uma temperatura entre 5 e 10°C. A nanofiltração usou uma membrana de NF Synder NFX 3838 tendo MWCO de 150 - 300 Da, operada em uma temperatura entre 8 e 22°C e com uma pressão transmembrana de 2 bar. O permeado foi coletado em uma vazão de até 400 l/h. Dois volumes de diafiltração de 200 l de água foram adicionados sequencialmente quando o teor de sólidos total alcançou 20%. O UFP suavizado foi concentrado em um teor sólido total final de cerca de 20%. 178 kg de um concentrado de UFP suavizado foram obtidos como um retentado de nanofiltração (NFR1), com 1225 kg de um permeado de nanofiltração (NFP1). As composições do UFP combinado adicionado e os produtos da nanofiltração são dados na tabela 3. A grande maioria de íons polivalentes foi removida durante a troca iônica e a grande maioria de íons monovalentes terminou no NFP1. O concentrado de UFP suavizado (NFR1) continha lactose quase exclusivamente. TABELA 3: COMPOSIÇÕES DO EXEMPLO 3 (EM % EM PESO COM BASE NO PESO SECO TOTAL)
EXEMPLO 4
[0162] O UFR1 do exemplo 1 foi concentrado e submetido à remoção de íon monovalente por nanofiltração através de uma membrana de UF Synder NFX 3838 tendo MWCO de 150 - 300 Da. A nanofiltração operada em uma temperatura entre 8 e 20°C, e com uma pressão de transmembrana de 2 bar e um VCF de cerca de 2. O permeado foi coletado em uma vazão de até 220 l/h. 108 kg de concentrado de UFR1 como retentado de nanofiltração (NFR2) foi obtido, com 149 kg de um permeado de nanofiltração (NFP2). Ao usar a nanofiltração, o UFR1 é concentrado em um teor sólido total de cerca de 18%. A composição do produto do NFR2 da nanofiltração é dado na tabela 4. TABELA 4: COMPOSIÇÕES DO EXEMPLO 4 (EM % EM PESO COM BASE NO PESO SECO TOTAL)
EXEMPLO 5
[0163] O UFR2 do exemplo 2 foi concentrado e submetido à remoção de íon monovalente por nanofiltração através de uma membrana de UF Synder NFX 3838 tendo MWCO de 150 - 300 Da. A nanofiltração operada em uma temperatura entre 8 e 20°C, e com uma pressão transmembrana de 2 bar. O permeado foi coletado em uma vazão de até 400 l/h. 73 kg de concentrado de UFR2 como retentado de nanofiltração (NFR3) foi obtido, com 148 kg de um permeado de nanofiltração (NFP3). Ao usar a nanofiltração, o UFR2 é concentrado em um teor sólido total de cerca de 18%. A composição do produto do NFR3 da nanofiltração é dada na tabela 5. TABELA 5: COMPOSIÇÕES DO EXEMPLO 5 (EM % EM PESO COM BASE NO PESO SECO TOTAL)
EXEMPLO 6
[0164] O objetivo é produzir uma mistura com uma proporção de caseína: soro do leite de 40:60. Para esta finalidade, o concentrado do UFR1 do exemplo 4 (NFR2) é misturado com o concentrado de UFR2 do exemplo 5 (NFR3) em uma proporção de peso de 59 kg:87,62 kg (com base em uma composição líquida) ou em uma proporção de peso de 10,59 kg:16,45 kg (com base em uma composição seca) respectivamente, para produzir uma mistura de UFR1 e UFR2. Além dos constituintes mencionados na tabela 6, a mistura de NFR2/NFR3 compreende NPN em 2,82% em peso e gordura em 3,08% em peso. TABELA 6: COMPOSIÇÕES DO EXEMPLO 6 (EM % EM PESO COM BASE NO PESO SECO TOTAL)
[0165] A combinação do concentrado de UFR1 do exemplo 4 (NFR2) com o concentrado de UFR2 do exemplo 5 (NFR3) em outra proporção de peso selecionada permite obter uma mistura que compreende caseína para proteínas do soro do leite em uma proporção desejada que está dentro da faixa reivindicada. A adição de um permeado da UF suavizado e opcionalmente concentrado (que é substancialmente livre de proteínas) permite aumentar a quantidade de lactose para um nível desejado. A mistura obtida pode ser seca por aspersão em uma fórmula seca de leite. Por exemplo, a adição de quantidades adequadas de nutrientes e minerais demandados, onde necessário, permite obter-se uma fórmula de crescimento com uma proporção de caseína para proteína do leite de 40:60. Misturas alternativas do UFR1 e UFR2 foram feitas para produzir outras misturas do UFR1 e UFR2 que compreendia uma proporção de caseína para soro do leite de 50:50 e 60:40. EXEMPLO 7
[0166] Um concentrado de UFR1 suavizado foi recombinado com uma mistura de UFR1 e UFR2 para produzir uma composição com proporção de caseína para proteína de 60:40. O concentrado de UFP suavizado foi combinado com a mistura de UFR1 e UFR2. O concentrado do UFR1 do exemplo 4 (NFR2), o concentrado de UFR2 do exemplo 5 (NFR3) e o concentrado de UFP suavizado (NFR1) do exemplo 3 são misturados em uma proporção de peso de 88,51 kg:43,81 kg:188,77 kg (com base em uma composição líquida) ou em uma proporção de peso de 15,88 kg:8,23 kg:38,57 kg (com base em uma composição seca) respectivamente, para produzir uma mistura de UFR1, UFR2 e UFP concentrado.
[0167] Além dos constituintes mencionados na tabela 7, a mistura de NFR1/NFR2/NFR3 compreende NPN em 1,67% em peso e gordura em 1,01% em peso. TABELA 7: COMPOSIÇÕES DO EXEMPLO 7 (EM % EM PESO COM BASE NO PESO SECO TOTAL)
[0168] A combinação do concentrado de UFP suavizado com a mistura de UFR1 e UFR2 em outras proporções de peso permite obter uma mistura que compreende caseína para proteínas do soro do leite em uma proporção desejada que está dentro da faixa reivindicada. A adição de um permeado da UF suavizado e opcionalmente concentrado (que é substancialmente livre de proteínas) permite aumentar a quantidade de lactose para níveis superiores como mostrado. A mistura obtida pode ser seca por aspersão em uma fórmula seca de leite. Por exemplo, a adição de quantidades adequadas de nutrientes e minerais demandados, onde necessário, permite obter uma fórmula de crescimento com uma proporção de caseína para proteína do leite de 60:40. Misturas alternativas foram feitas de maneira similar para obter composições que compreendiam uma proporção de caseína para soro do leite de 50:50 e 40:60. EXEMPLO 8
[0169] O fracionamento do pó de leite desnatado reconstituído (SMP) e pó de soro doce reconstituído (SWP), de acordo com a invenção foi realizado usando uma combinação de operações unitárias, para preparar três tipos de produtos a base de nutrição infantil. O SMP reconstituído e o SWP reconstituído foram cada um submetidos à UF (etapa 1), os retentados (UFRs) foram submetidos à NF (etapa 2) e os permeados (UFPs) para remoção de íon polivalente e monovalente (etapa 3). Subsequentemente, os retentados da NF (NFRs) da etapa 2 e os UFPs suavizados da etapa 3 são combinados na etapa 4. As composições de SMP e SWP são dadas na tabela 8. Cada etapa do processo operada em condições de estado imóvel por 4 - 10 h, durante a qual um fluxo médio aceitável foi alcançado ao longo de toda a sequência de produção. Os fatores de concentração para as etapas de filtração da membrana são dados no “fator de concentração de massa” (MCF), que são calculados da mesma maneira que um VCF, mas usando o peso em vez de volume. Pode ser suposto que MCF = VCF, uma vez que todas as densidades estão próximas àquela da água (1000 kg/m3) e todos os sólidos presentes no fluxo de entrada terminam nos fluxos de retentado e permeado. Ao longo do tempo, leves variações foram observadas para os MCFs. Aqui abaixo, a faixa do MCF é dada ou o desvio do dado valor foi menor que 10% em todas as vezes. TABELA 8: COMPOSIÇÕES DE SMP E SWP (POR 100 G DE PÓ)
[0170] Etapa 1: O fracionamento do SMP reconstituído e do SWP reconstituído foi realizado usando duas membranas de ultrafiltração 3838 de 10 kDa em série (Synder Filtration) para separar os materiais de alimentação em um retentado enriquecido em proteína e um permeado enriquecido com sais de lactose/leite a 10°C. O material de alimentação do leite desnatado reconstituído (~2800 kg) em um teor de sólidos total de 8,64% p/p sólido, pH de 6,9 a 5,8°C, foi fracionado usando um fator de concentração de massa de 2, enquanto o material de alimentação de soro doce reconstituído (~3500 kg) em um teor de sólidos total de 6,1% p/p sólido, pH de 6, 63 em 6,8°C foi fracionado usando um fator de concentração de massa de 5,5. A distribuição macro nutricional e mineral dos fluxos de retentado e permeado líquidos da UF1 e UF2 são apresentadas na tabela 9. Os permeados foram coletados com um fluxo médio de 10,54 kg/m2/h (para SM) e 20,21 kg/m2/h (para SW). TABELA 9: COMPOSIÇÕES DE UFRS E UFPS (POR 100 G)
[0171] Etapa 2: Após a ultrafiltração do dos fluxos de leite desnatado reconstituído e pó de soro doce, os retentados subsequentes UFR1 e UFR2 foram concentrados e parcialmente desmineralizados usando uma membrana de nanofiltração (NF) 3838 150-300 Da (GEA Filtration, Dinamarca). Para concentração e desmineralização de ~500 kg de UFR1 (pH 6,82 a 6°C) para 26% p/p de teor de sólidos, a NF1 usou duas membranas de NF em série; enquanto para a concentração e desmineralização de ~640 kg de UFR2 (pH 5,88 a 6,5°C) para 28% p/p do teor de sólidos uma única membrana da NF foi usada na NF2. A NF1 operou dentro de uma faixa do fator de concentração de massa de 1,8 - 2,2 enquanto o NF2 operou dentro de uma faixa do fator de concentração em massa de 2,6 - 3. Ambas a NF1 e NF2 foram operadas dentro da faixa de temperatura de 13-14°C. Os permeados foram coletados com um fluxo médio de 1,64 kg/m2/h (para UFR1) e 9,64 kg/m2/h (para UFR2). A distribuição macro nutricional e mineral dos fluxos de retentado e permeado líquidos da NF1 e NF2 são apresentados na tabela 10. O processo produziu concentrado de proteína do leite NFR1 e NFR2 (MPC50) e pós de concentrado da proteína do leite (WPC35) respectivamente. TABELA 10: COMPOSIÇÕES DOS NFRS E NFPS (POR 100 G)
[0172] Etapa 3: Os permeados de soro do leite e leite da UF1 e UF2 respectivamente foram concentrados e parcialmente desmineralizados separadamente por meio da NF3 usando duas membranas de nanofiltração (NF) 3838 150-300 Da em série (GEA Filtration, Dinamarca). Para concentração e desmineralização, ~1000 kg de UFP1 (pH 5,9 a 6,9 °C) foi concentrado em 22% p/p de teor de sólidos. Para concentração e desmineralização, ~1000 kg de UFP2 (pH 5,6 a 6°C) foi concentrado em 22% p/p de teor de sólidos. Para concentração de ambos UFP1 e UFP2, a NF3 operou dentro de uma faixa do fator de concentração de massa de 3,5 - 4 em uma temperatura de 10°C. Os fluxos médios de permeado acumularam-se em 9,73 kg/m2/h (para UFP1) e 10,9 kg/m2/h (para UFP2). A distribuição macro nutricional e mineral dos fluxos de retentado e permeado líquidos da NF3 são apresentados na tabela 11.
[0173] Após a concentração e desmineralização do UFP1 e UFP2 por NF3, ambos os retentados foram subsequentemente aquecidos de forma indireta em 82°C usando um trocador de calor em placa indireta alimentando um vaso de aço inoxidável revestido de 250 l. Uma vez que o retentado da NF3 estava no vaso de armazenamento, o pH foi ajustado para 7,2 (em 82°C) usando uma solução de 30% p/p de NaOH, causando a precipitação de sais de cálcio principalmente do fosfato e citrato. A solução precipitada foi mantida em 82°C por 20 minutos para maximizar a reação de precipitação seguida pelo resfriamento a 20°C usando um trocador de calor em placa indireta alimentando um segundo vaso de aço inoxidável revestido de 250 l. O material precipitado foi removido do fluxo de retentado da NF3 (pós-precipitação) por UF3 usando duas membranas de ultrafiltração 3838 10 kDa em série (Synder Filtration). A UF3 operou dentro de um fator de concentração de massa de 10 em uma temperatura de 20°C. A distribuição macro nutricional e mineral dos fluxos de retentado líquidos da UF3 é apresentada na tabela 12. O processo de acordo com a invenção produziu ~50% de desmineralização nos retentados da UF3 comparado ao UFP1 e UFP2 com base na matéria seca.
[0174] Os fluxos de retentado líquido da UF3 foram combinados em um vaso de aço inoxidável a 40°C. O lote composto (65 kg de massa total) constituiu o UFR3 do leite desnatado e o UFR3 do soro doce em uma proporção de massa de 20:80 respectivamente. O lote foi subsequentemente desmineralizado usando uma planta de eletrodiálise piloto (P1 EDR-Y, MemBrain). O ponto final da desmineralização foi determinado com base no relacionamento entre a condutividade da lactose desmineralizada e o teor de resíduo nela (ponto final: condutividade < 1 mS; teor de resíduo < 0,75% em peso com base na matéria seca). Uma vez que o ponto final da desmineralização foi alcançado, o fluxo de concentrado de lactose desmineralizado foi resfriado para 5°C seguido pela determinação do teor de sólidos total do produto ED como 16,62% p/p. TABELA 11: COMPOSIÇÕES DOS NFRS E NFPS (POR 100 G)
TABELA 12: COMPOSIÇÕES DE UFR3S E UFP3S (POR 100 G) 
[0175] Etapa 4: A fase final no processo foi a produção de nutrição infantil nutricionalmente balanceada usando os materiais preparados nas etapas anteriores (1 - 3). Da mesma forma, a solução do concentrado de lactose produzida na etapa 3 (produto ED) foi usada como o fluxo líquido ao qual o NFR1 e NFR2 foram adicionados, dando o teor desejado (exigido legalmente) e proporção de proteína (caseína/soro do leite) e lactose ao leite para recém-nascidos (IF), fórmula infantil de segmento (FO) e leite para fase de crescimento (GUM). Os fluxos foram misturados nas proporções mencionadas na tabela 13. Nesta etapa, o fluxo de concentrado líquido compreendendo lactose desmineralizada (do produto ED), MPC (do NFR1) e WPC (do NFR2) foi pré-aquecido a 50°C seguido pela dosagem de óleo e GOS para atender aos requisitos nutricionais. Os fluxos de fórmula infantil concentrada líquida foram então tratados em aquecimento a 85°C por 5 minutos em um trocador de calor tubular indireto (Mircothermics), homogeneizados logo após o tratamento por calor em pressões da primeira e segunda etapa de 125 e 25 bar respectivamente (a 60°C), seguida pela evaporação em 55% p/p de teor de sólidos em um evaporador tipo filme descendente único, operando a 55°C; e secagem por aspersão usando um secador de aspersão unifásico equipado com bico de pulverização de 2 fluídos operando em uma temperatura de entrada e saída de 175°C e 90°C respectivamente. A composição nutricional dos pós de IF, FO e GUM produzidos é definida na Tabela 14.
[0176] Observe que todos os componentes mencionados na tabela 14, exceto pela gordura e parte dos carboidratos (GOS) originados dos materiais iniciais do leite desnatado e soro doce. Todos os componentes na tabela 14 estão ambos dentro das faixas aceitáveis para aquele componente, ou estão abaixo destas faixas aceitáveis. Para estes componentes cujo teor está abaixo do aceitável, seria necessária a fortificação para aumentar ser teor dentro das faixas aceitáveis. É importante perceber que nenhum dos componentes mencionados, nem mesmo os íons polivalentes, estão presentes acima de sua faixa aceitável, o que seria inaceitável uma vez que a retirada é impossível, enquanto a adição de um ou alguns componentes pode acontecer de forma simples. A possibilidade de preparar diferentes produtos nutricionais infantis, todos de acordo com os padrões legais, demonstra a versatilidade e a flexibilidade do processo de acordo com a invenção. TABELA 13: PROPORÇÕES DE MISTURA, EXPRESSADAS EM KG DE CONCENTRADO LÍQUIDO POR 100 KG DE PÓ SECO
TABELA 14: COMPOSIÇÕES DOS PÓS DE IF, FO E GUM (POR 100 G) 
Claims (19)
1. PROCESSO PARA TRATAMENTO DO LEITE DESNATADO ANIMAL E SORO DOCE E/OU SORO ÁCIDO, caracterizado por compreender: (a) ultrafiltração (UF1) de uma primeira composição líquida compreendendo leite desnatado animal com 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, através de uma primeira membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5-25 kDa usando um fator de concentração de volume de 1,5-6 para obter um retentado (UFR1) e um permeado (UFP1); (b) ultrafiltração (UF2) de uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido através de uma segunda membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5-25 kDa usando um fator de concentração de volume de 2-15 para obter um retentado (UFR2) e um permeado (UFP2); e (c) mistura do retentado da UF originado na etapa (a) com o retentado da UF da etapa (b) para obter uma mistura de retentados da UF.
2. PROCESSO PARA TRATAMENTO DO LEITE DESNATADO ANIMAL E SORO DOCE E/SORO ÁCIDO, caracterizado por compreender: (a) ultrafiltração (UF1) de uma primeira composição líquida compreendendo leite desnatado animal com 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, através de uma primeira membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5-25 kDa para obter um retentado (UFR1) compreendendo 35-65% em peso de proteínas e 20-50% em peso de lactose, com base no peso seco, e um permeado (UFP1) compreendendo 0-5% em peso de proteínas e 70-98% em peso de lactose, com base no peso seco; (b) ultrafiltração (UF2) de uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido através de uma segunda membrana de ultrafiltração tendo um corte de peso molecular de 2,5-25 kDa para obter um retentado (UFR2) compreendendo 15-55% em peso de proteínas e 35-65% em peso de lactose, com base no peso seco, e um permeado (UFP2) compreendendo 0-5% em peso de proteínas e 70-98% em peso de lactose, com base no peso seco; e (c) mistura do retentado da UF originado na etapa (a) com o retentado da UF da etapa (b) para obter uma mistura de retentados da UF.
3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo leite desnatado animal da primeira composição líquida compreender 75-85% em peso de caseína e 15-25% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, preferencialmente 80% em peso de caseína e 20% em peso de proteína do soro do leite, mais preferencialmente a composição de leite desnatado animal compreende ou é leite desnatado animal.
4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela composição de soro doce e/ou ácido da segunda composição líquida compreender 020% em peso de caseína e 80-100% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, preferencialmente 0-10% em peso de caseína e 90-100% em peso de proteínas do soro do leite, mais preferencialmente 0-5% em peso de caseína e 95100% em peso de proteínas do soro do leite, mais preferencialmente a composição de soro do leite compreende ou é soro doce e/ou soro ácido.
5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender ainda: (d) remoção dos íons polivalentes do permeado UFP1 originado na etapa (a), a partir do permeado UFP2 da etapa (b) ou a partir de uma mistura dos permeados da UF originados na etapa (a) e (b) , para obter pelo menos um permeado da UF purificado, e (e) mistura de pelo menos um permeado de UF purificado de (d) com o retentado UFR1 originado na etapa (a) e/ou retentado UFR2 originado na etapa (b) ou a mistura dos retentados da UF originados na etapa (c), preferencialmente a misturas dos retentados da etapa (c).
6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender ainda: (f) remoção dos íons monovalentes de pelo menos um dos permeados da UF purificados da etapa (d), preferencialmente antes da mistura na etapa (e).
7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 6, caracterizado por compreender ainda: (g) submeter pelo menos um dos permeados da UF purificados de (d) para uma etapa de concentração, preferencialmente por osmose reversa e/ou nanofiltração, preferencialmente antes da mistura na etapa (e).
8. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pela remoção de íons polivalentes ser realizada através de eletrodiálise, troca iônica e/ou precipitação de sal, e remoção dos íons monovalentes ser realizada por nanofiltração ou diafiltração.
9. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por compreender ainda: (h) secagem do retentado UFR1 originado na etapa (a), o retentado UFR2 originado na etapa (b) ou a mistura dos retentados da UF originados na etapa (c), opcionalmente antes, durante ou após a mistura com o permeado da UF purificado na etapa (e), para obter um pó seco.
10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela secagem acontecer antes, durante ou preferencialmente após a etapa de mistura (c).
11. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender ainda: (1) uma etapa de esterilização (calor) ou pasteurização da mistura dos retentados da UF originados da etapa (c), preferencialmente após a etapa (e) e antes da etapa (h).
12. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender ainda: (j1) remoção de íon monovalente e/ou concentração do retentado UFR1 originado na etapa (a) e/ou o retentado UFR2 originado na etapa (b), antes da etapa (c), (e) ou (h), preferencialmente por osmose reversa e/ou nanofiltração; ou (j2) remoção de íon monovalente e/ou concentração dos retentados da UF originados na etapa (c), antes da etapa (h), preferencialmente por osmose reversa e/ou nanofiltração.
13. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela mistura dos retentados da UF originados na etapa (c) ser processada ainda em um produto nutricional para prover nutrição para crianças.
14. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pela dita quantidade do retentado UFR1 originado na etapa (a) ser misturada na etapa (c) com o retentado UFR2 originado na etapa (b), sendo que a mistura de retentados da UF da etapa (c) é caracterizada por uma proporção de peso de caseína para proteína do soro do leite entre 75:25 e 30:70.
15. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 14, caracterizado pela água que se origina a partir de uma etapa de concentração, preferencialmente osmose reversa e/ou nanofiltração, realizada no retentado UFR1 originado na etapa (a), o retentado UFR2 originado na etapa (b), a mistura de retentados da UF originado na etapa (c), ou a partir do permeado UFP1 originado na etapa (a) e/ou a partir do permeado UFP2 originado na etapa (b) ou o permeado da UF purificado, ser adicionada à primeira composição líquida e/ou a segunda composição líquida.
16. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 15, caracterizado pelo permeado da UF purificado na etapa (d) compreender menos de 40% de íons polivalentes do permeado UFP1 originado a partir da etapa (a) e/ou o permeado UFP2 originado na etapa (b), com base no peso seco, preferencialmente menos de 30%, mais preferencialmente menos de 20%, ainda mais preferencialmente menos de 10%.
17. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 16, caracterizado pelo permeado da UF purificado da etapa (d) compreender menos de 80% dos íons monovalentes do permeado UFP1 originado na etapa (a) e/ou o permeado UFP2 originado na etapa (b), com base no peso seco, preferencialmente menos de 70%, mais preferencialmente menos de 60%, ainda mais preferencialmente menos de 50% e/ou o retentado UFR1 compreende menos de 80% dos íons monovalentes do retentado UFR1 originado na etapa (a) e/ou o retentado UFR2 originado na etapa (b), com base no peso seco, preferencialmente menos de 70%, mais preferencialmente menos de 60%, ainda mais preferencialmente menos de 50%.
18. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pela segunda composição líquida compreender pelo menos 50% em peso de soro doce do soro do leite total, com base no peso total, preferencialmente pelo menos 60% em peso, mais preferencialmente pelo menos 70% em peso ou 80% em peso, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso.
19. SISTEMA MODULAR, projetado para executar o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado por compreender: (1) um primeiro módulo de ultrafiltração (UF), compreendendo: (1a) uma entrada para receber uma primeira composição líquida compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas do soro do leite, com base na proteína total, para um primeiro lado de uma primeira membrana de ultrafiltração, (1b) a primeira membrana de ultrafiltração, (1c) uma primeira saída para descarga de um retentado de ultrafiltração (UFR1) a partir do primeiro lado da primeira membrana de ultrafiltração, e (1d) uma segunda saída para descarte de um permeado de ultrafiltração (UFP1) a partir do segundo lado da primeira membrana de ultrafiltração; (2) um segundo módulo de ultrafiltração (UF), compreendendo: (2a) uma entrada para receber uma segunda composição líquida compreendendo soro doce e/ou soro ácido para um primeiro lado de uma segunda membrana de ultrafiltração, (2b) a segunda membrana de ultrafiltração, (2c) uma primeira saída para descarga de um retentado de ultrafiltração (UFR) a partir do primeiro lado da segunda membrana de ultrafiltração, e (2d) uma segunda saída para descarte de um permeado de ultrafiltração (UFP) a partir do segundo lado da segunda membrana de ultrafiltração; (3) um módulo de mistura, compreendendo (3a) uma primeira entrada para receber o retentado de UF originado a partir do primeiro módulo de ultrafiltração (1), (3b) uma segunda entrada para receber o retentado de UF originado a partir do segundo módulo de ultrafiltração (2), e (3c) uma saída para descarregar uma mistura de retentados de UF. (4) um módulo de remoção de íon polivalente, compreendendo (4a) uma entrada para receber o UFP originado a partir do módulo de ultrafiltração (1), recebimento do UFP originado a partir do módulo de ultrafiltração (2), ou uma mistura deste, (4b) meios para remoção de íons polivalente, e (4c) uma saída para descarregar um permeado de UF purificado, e (5) um módulo de remoção de íon monovalente, compreendendo (5a) uma entrada para receber o UFP purificado originado a partir do módulo de remoção de íon polivalente (4) para um primeiro lado da membrana de nanofiltração, (5b) uma membrana de nanofiltração, (5c) uma primeira saída para descarregar um retentado de nanofiltração (NFR) a partir do primeiro lado da membrana de nanofiltração, e (5d) uma segunda saída para descarregar um permeado de nanofiltração (NFP) a partir do segundo lado da membrana de nanofiltração; em que o módulo de mistura (3) compreende ainda (3d) uma terceira entrada para recebimento do retentado de NF originado a partir do módulo de remoção do íon monovalente (5) .
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