BR112015025219B1 - Processo para obtenção de uma fórmula de leite seca, composição que pode ser obtida pelo processo, fórmula de leite seca e sistema modular - Google Patents

Processo para obtenção de uma fórmula de leite seca, composição que pode ser obtida pelo processo, fórmula de leite seca e sistema modular Download PDF

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Abstract

processo para obtenção de uma fórmula de leite seca, composição que pode ser obtida pelo processo, fórmula de leite seca e sistema modular. a presente invenção se refere a um processo e sistema para obtenção de uma fórmula de leite seca, compreendendo as etapas de (a-i) ultrafiltração de uma composição de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, e (a-ii) ultrafiltração de uma composição de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total; ou (a-iii) ultrafiltração de uma mistura das composições de (a-i) e (a-ii), (b) preferencialmente, combinação do retentado da uf que se origina da etapa (a-i) com o retentado da uf que se origina da etapa (a-ii); (c) remoção de íons polivalentes do permeado da uf que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) para obter pelo menos um permeado da uf suavizado; (d) combinação do pelo menos um permeado da uf suavizado que se origina da etapa (c) com um retentado da uf que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii), ou (a-iii) ou (b) para obter um produto combinado; e (e-i) secagem do produto combinado que se origina da etapa (d) para obter uma fórmula de leite seca, e/ou (e-ii) secagem de qualquer retentado da uf que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou (b) que não é combinado na etapa (d), e secagem de quaisquer dos permeados da uf suavizados que se originam da etapa (c) que não são combinados na etapa (d), seguido pela combinação do retentado da uf seco com o permeado da uf suavizado seco para obter uma fórmula de leite seca.

Description

[001] A presente invenção se refere a um processo avançado para tratar leite desnatado de animal e soro de animal, preferencialmente, para a fabricação de fórmulas de leite secas, como fórmulas de leite para lactente e outros produtos nutricionais para lactentes, assim como um sistema designado a implementar o processo de acordo com a invenção.
HISTÓRICO DA INVENÇÃO
[002] O leite humano é considerado o ‘padrão de ouro’ para a nutrição de lactente. O processamento de leite animal, por exemplo, leite de vaca, por se assemelhar mais à composição do leite humano, é conhecido na técnica. Esse processamento é conhecido na técnica como ‘humanização’ de leite de animal. P processo de humanização de leite de animal envolve a alteração da proporção de caseína:proteínas de soro, conforme encontradas no leite de animal (por exemplo, aproximadamente 80:20 para leite de vaca) à proporção desejada para nutrição de lactente, conforme encontrada em leite humano (preferencialmente, entre 75:25 e 30:70). Além disso, o teor mineral do leite de animal é tipicamente maior que o teor encontrado no leite humano. Assim, a humanização do leite de animal também envolve a redução do teor mineral.
[003] A preparação de produtos adequados para uso na nutrição de lactente tipicamente envolve a mistura de diversos componentes purificados individualmente nas proporções adequadas, sejam úmidos ou secos. Os processos de fabricação atuais precisam de múltiplos ingredientes leiteiros de fornecedores intermediários, incluindo leite desnatado ou um concentrado destes (incluindo pó de leite desnatado), soro desmineralizado ou um concentrado deste (incluindo pó de soro desmineralizado), concentrados ou isolados de proteína de soro (normalmente, como pós), e lactose de grau puro (tipicamente na forma de pó) para formular uma fórmula para lactente nutricionalmente balanceada.
[004] O documento WO 96/08155 descreve um processo para tratar leite desnatado para a fabricação de pós de queijo ou leite, em que as proteínas de soro são removidas do leite desnatado por microfiltração e tratamento adicional inclui ultrafiltração.
[005] O documento US 5.503.865 revela um processo para tratar leite desnatado, compreendendo microfiltração ou ultrafiltração. Seu permeado pode ser desmineralizado, por exemplo, por troca de íon e/ou eletrodiálise, a fim de torná-lo adequado para ser utilizado em produtos para bebê.
[006] O documento US 4497836 revela um processo em que o soro é sujeito à ultrafiltração, e seu permeado é sujeito à eletrodiálise ou troca de íon.
[007] O documento WO 2001/93689 revela um processo em que o soro do leite é sujeito à ultrafiltração, e seu permeado é sujeito à diafiltração. O retentado da ultrafiltração é combinado ao retentado da diafiltração na produção de fórmulas de leite para lactente, ao misturar o produto combinado com pó de leite.
[008] O documento EP 1133238 descreve um processo em que o leite de animal é sujeito à microfiltração através de uma membrana tendo uma porosidade de 0,1-0,2 micrômetros, após o que o permeado da microfiltração compreendendo proteínas de soro é desmineralizado por eletrodiálise. O teor mineral do permeado de microfiltração passado em eletrodiálise é muito baixo, e fortificação subsequente com minerais e elementos de traço é necessária para obter uma fórmula para lactente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[009] É um objetivo da presente invenção para prover um processo aprimorado para preparar ou obter uma fórmula de leite seca em que a quantidade de etapas de filtração e separação é reduzida comparado aos métodos existentes, problemas relacionados ao entupimento de membrana são reduzidos e a produção na obtenção de lactose ou proteínas do leite é melhorada. Esse objetivo, no todo ou em parte, é solucionado pela presente invenção de acordo com as reivindicações anexas.
[010] Em geral, a presente invenção se refere a um processo para obtenção de uma fórmula de leite seca na qual o uso mais ideal é feito por tecnologias de filtração e separação. Em uma realização preferida, a presente invenção se refere a um processo para obtenção de uma fórmula de leite seca, preferencialmente, para obtenção de uma fórmula de leite seca que possa ser adicionalmente processas em uma fórmula de leite para lactente ou uma fórmula de leite seca para lactente (para lactentes humanos). Preferencialmente, o processo da presente invenção envolve a ultrafiltração de leite desnatado de animal e ultrafiltração de soro de animal seguida pela mistura dos retentados da ultrafiltração, que são ricos em proteínas do leite e proteínas de soro respectivamente. A adição de soro de animal ao leite desnatado de animal altera a composição de proteína do leite desnatado, humanizando, com isso, o leite desnatado para se assemelhar mais à composição de proteína de leite humano. Tanto leite desnatado de animal quanto soro de animal contêm íons polivalentes, conteúdos sujos são reduzidos, a fim de tornar a combinação de leite desnatado de animal e soro de animal adequada como formulação de leite seca para consumo humano ou como uma formulação nutricional para alimentar lactentes humanos. Em uma realização preferida, também, íons monovalentes são removidos do permeado da UF e/ou do retentado da UF a níveis suficientemente baixos, de modo que a fórmula de leite seca seja adaptada para alimentar lactentes humanos. Assim, expressa amplamente, a presente invenção se refere a um processo para obtenção de uma fórmula de leite seca compreendendo as etapas de ultrafiltração de leite desnatado de animal e soro de animal, remoção de íons polivalentes de pelo menos um permeado da UF, e combinação do permeado da UF suavizado com o retentado da UF, seguida por uma etapa de secagem para obter a fórmula de leite seca.
[011] O processo, de acordo com a invenção, emprega ultrafiltração para fracionamento de caseína e proteínas de soro de leite desnatado de animal e constituintes de soro de animal de peso molecular menor (por exemplo, sais solúveis, lactose, nitrogênio não protéico (NPN), ácidos orgânicos). Como tal, nem o leite desnatado de animal nem o soro precisam se suavização ou remoção adicional de íons monovalentes na media a qual é feito de maneira comum na técnica, a fim de reduzir o teor de sais solúveis a um nível desejavelmente baixo, preferencialmente, de maneira suficiente baixa para preparação de nutrição de lactente. O processo, de acordo com a invenção, contorna a necessidade pela inclusão de proteínas de soro extensivamente suavizadas ou desmineralizadas de fluxos de proteína de soro líquidos, ou a necessidade por adição externa de grandes quantidades de lactose cristaliza seca para a fabricação de pó de leite seco adequado para a preparação de nutrição de lactente, ao empregar ultrafiltração de leite desnatado de animal e soro de animal que são combinadas em uma proporção preferida para humanizar o leite desnatado de animal.
[012] A lactose que é removida tanto do leite desnatado de animal quanto do soro de animal como permeado da ultrafiltração é sujeita à remoção de íon polivalente e, preferencialmente, remoção de íon monovalente, e utilizada na fórmula de leite seca resultante. Como tal, o teor mineral da formulação resultante pode ser adaptado a níveis suficientemente baixos para permitir a preparação de nutrição de lactente de acordo com órgãos regulatórios (por exemplo, diretriz da UE 2006/141/EC, Agência de Administração de Alimentos e Medicamentos Norte-Americana 21 CFR Cap. 1 parte 107).
[013] Consequentemente, a presente invenção se refere a um processo para obtenção de uma fórmula de leite seca, compreendendo as etapas de: (a-i) ultrafiltração (UF) de uma composição de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, e(a-ii) ultrafiltração de uma composição de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total; ou(a-iii) ultrafiltração de uma mistura das composições de (a-i) e (a-ii),(b) preferencialmente, combinação do retentado da UF que se origina da etapa (a-i) com o retentado da UF que se origina da etapa (a-ii);(c) remoção de íons polivalentes do permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) para obter pelo menos um permeado da UF suavizado;(d) combinação do pelo menos um permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) com um retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii), ou (a-iii) ou (b) para obter um produto combinado; e(e-i) secagem do produto combinado que se origina da etapa (d) para obter uma fórmula de leite seca, e/ou(e-ii) secagem de qualquer retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou (b) que não é combinado na etapa (d), e secagem de quaisquer dos permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c) que não são combinados na etapa (d), seguido pela combinação do retentado da UF seco com o permeado da UF suavizado seco para obter uma fórmula de leite seca.
[014] Em outro aspecto, a presente invenção se refere a um sistema modular para a realização do processo, de acordo com a invenção, compreendendo:(1) uma módulo de ultrafiltração, compreendendo(1a) uma entrada para receber uma primeira composição líquida como significa aqui e/ou uma segunda composição líquida como significa aqui, ou uma mistura destas, a um primeiro lado de uma membrana de ultrafiltração, (1b) a membrana de ultrafiltração,(1c) i,a primeira saída para descarregar um retentado da ultrafiltração (UFR) do primeiro lado da membrana de ultrafiltração, e(1d) uma segunda saída para descarregar um permeado da ultrafiltração (UFP) do segundo lado da membrana de ultrafiltração;(2) um módulo de remoção de íon polivalente, compreendendo(2a) uma entrada para receber o UFP que se origina do módulo de ultrafiltração (1),(2b) meios para remover íons polivalentes, e(2c) uma saída para descarregar um UFP suavizado;(3) pelo menos um módulo de mistura, compreendendo(3a) uma primeira entrada para receber o UFP suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2),(3b1) uma segunda entrada para receber a primeira composição líquida ou um UFR da primeira composição líquida e uma terceira entrada para receber a segunda composição líquida ou um UFR do segundo líquido, ou(3b2) uma segunda entrada para receber a mistura da primeira composição líquida e a segunda composição líquida ou um UFR da primeira composição líquida e um UFR da segunda composição líquida, e(3c) uma saída para descarregar um produto recombinado; e(4) um módulo de secagem, compreendendo(4a1) uma primeira entrada para receber o UFR que se origina do módulo de ultrafiltração (1) e uma segunda entrada para receber o UFP suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2), ou(4a2) uma entrada para receber o produto recombinado que se origina do módulo de mistura (3),(4b) meios de secagem, e(4c) uma saída para descarregar a composição seca, em que a primeira composição líquida é uma composição de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, e em que a segunda composição líquida é uma composição de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total.
LISTA DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS
[015] A invenção particularmente se refere a:1. Um processo para obtenção de uma fórmula de leite seca, compreendendo as seguintes etapas:(a-i) ultrafiltração (UF) de uma composição de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, e(a-ii) ultrafiltração de uma composição de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total; ou(a-iii) ultrafiltração de uma mistura das composições de (a-i) e (a-ii),(b) preferencialmente, combinação do retentado da UF que se origina da etapa (a-i) com o retentado da UF que se origina da etapa (a-ii);(c) remoção de íons polivalentes do permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) para obter pelo menos um permeado da UF suavizado;(d) combinação do pelo menos um permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) com um retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii), ou (a-iii) ou (b) para obter um produto combinado; e(e-i) secagem do produto combinado que se origina da etapa (d) para obter uma fórmula de leite seca, e/ou(e-ii) secagem de qualquer retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou (b) que não é combinado na etapa (d), e secagem quaisquer dos permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c) que não são combinados na etapa (d), seguido pela combinação do retentado da UF seco com o permeado da UF suavizado seco para obter uma fórmula de leite seca.2. O processo, de acordo com 1, em que o leite desnatado de animal compreende 75-85% em peso de caseína e 15-25% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, preferencialmente cerca de 80% em peso de caseína e cerca de 20% em peso de proteína de soro ou a composição de leite desnatado de animal compreende ou é selecionada do leite desnatado de animal, leite desnatado de animal diluído, leite desnatado de animal concentrado, pó de concentrado de leite desnatado ou de leite desnatado reconstituído (opcionalmente diluído).3. O processo, de acordo com 1, em que a composição de soro de animal compreende 0-20% em peso de caseína e 80-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, preferencialmente 0-10% em peso de caseína e 90-100% em peso de proteínas de soro, mais preferencialmente 0-5% em peso de caseína e 95-100% em peso de proteínas de soro ou a composição de soro de animal compreende ou é selecionada de soro de animal, soro de animal diluído, soro de animal concentrado, pó de concentrado de soro de animal e de soro de animal reconstituído (opcionalmente diluído). Preferencialmente, o soro de animal é ou compreende soro doce e/ou soro ácido, preferencialmente, o soro de animal é soro doce.4. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 3, em que um permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e um permeado da UF que se origina da etapa (a-ii) são combinados antes da dita remoção de íons polivalentes da etapa (c).5. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 4, em que um retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) é/são concentrado/s antes da combinação da etapa (b), (d) ou secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii); e/ou um retentado da UF que se origina da etapa (a-iii) e/ou (b) é/são concentrado/s antes da combinação da etapa (d) ou secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii), preferencialmente por nanofiltração.6. O processo, de acordo com quaisquer dentre 1 a 5, em que o permeado da UF que se origina da etapa (a-i) é combinado com um permeado que se origina de (a-ii) antes da remoção de íon polivalente da etapa (c), e preferencialmente concentrado após a remoção de íon polivalente da etapa (c).7. O processo, de acordo com quaisquer dentre 1 a 6, em que o permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) e/ou o produto combinado da etapa (d) é/são concentrado/s, antes da combinação da etapa (d) ou da secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii).8. O processo, de acordo com quaisquer dentre 5 a 7, em que a concentração ocorre por osmose reversa e/ou nanofiltração.9. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a8, em que a remoção de íon polivalente da etapa (c) ocorre por eletrodiálise, troca de íon, cristalização de lactose e/ou precipitação de sal, mais preferencialmente, por uma combinação de nanofiltração, precipitação de sal, ultrafiltração e eletrodiálise, mais preferencialmente, seguindo a sequência de nanofiltração, precipitação de sal, ultrafiltração e eletrodiálise.10. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 9, em que o permeado da UF suavizado da etapa (c) e/ou o retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou (b) é/são sujeito/s à remoção de íon monovalente, preferencialmente, por eletrodiálise, nanofiltração, cristalização de lactose e/ou precipitação de sal.11. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 10, em que um retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii), ou (a-iii) ou (b) e/ou a permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii), e/ou o permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) ou o produto combinado da etapa (d) é/são tratado/s por calor, preferencialmente, esterilizado/s por calor por DSI, antes da secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii); preferencialmente, o produto combinado da etapa (d) é tratado por calor, preferencialmente, por DSI, antes da secagem da etapa (e-i); ou preferencialmente quaisquer dos retentados da UF da etapa (e-ii) e/ou quaisquer dos permeados da UF suavizados da etapa (e-ii) são tratados por calor, preferencialmente, por DSI, antes da secagem da etapa (e-ii).12. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 11, em que a secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii) é por secagem por spray.13. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 12, em que o produto combinado que se origina da etapa (d), o produto combinado seco de (e-i), e/ou o retentado da UF seco de (e-ii) que é combinado com o permeado da UF suavizado seco de (e-ii) na etapa (e-ii) é adicionalmente processado em um produto nutricional para prover nutrição a lactentes. Preferencialmente, ao produto combinado que se origina da etapa (d) é/são adicionada/s quantidade/s adequada/s de gordura ou óleos, fibra alimentar, opcionalmente, lactose, vitaminas adicionais e, opcionalmente, minerais adicionais.14. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 13, em que a composição de leite desnatado de animal e composição de soro de animal da etapa (a-iii) ou os retentados da UF que se originam da etapa (a-i) e (a-ii) são combinados em uma proporção de modo que seja obtido um produto tendo uma proporção em peso de caseína:proteína de soro entre 75:25 a 30:70, preferencialmente, entre 64:36 a 36:64, mais preferencialmente, 60:40 a 40:60 ou cerca de 50:50.15. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 13, em que a mistura da composição de leite desnatado de animal e composição de soro de animal da etapa (a-iii) ou o retentado da UF combinado da etapa (b), ou o produto combinado da etapa (d), a fórmula de leite seca de (e-i) ou a fórmula de leite seca de (e-ii) tem uma proporção em peso de caseína:proteína de soro entre 75:25 e 30:70, mais preferencialmente, entre 70:30 e 35:65, mais preferencialmente, entre 64:36 e 36:64 ou cerca de 50:50.16. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 15, em que o pelo menos um permeado da UF suavizado da etapa (c) é obtido em uma única etapa ou tratamento de remoção de íon polivalente.17. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 16, em que qualquer retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii), ou etapa (a-iii) ou etapa (b) é sujeito a um máximo de duas ou preferencialmente somente um etapa de concentração e/ou remoção de íon monovalente e, preferencialmente, a uma ou nenhuma etapa de remoção de íon polivalente antes de ser sujeito à etapa de secagem (e-i) ou (e-ii).18. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 7, em que um permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e um permeado da UF que se origina da etapa (a-ii) são combinados antes da dita combinação na etapa (d), ou preferencialmente combinados antes da remoção de íons polivalentes da etapa (c).19. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 18, em que o permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e o permeado da UF que se origina da etapa (a-ii) são combinados 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, entre 1:2 e 1:6.20. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 19, em que a mistura da etapa (a-iii) é obtida pela combinação da composição de leite desnatado de animal e da composição de soro de animal em uma proporção de volume entre 10:1 e 1:10, preferencialmente, 6:1 e 1:6, mais preferencialmente, 3:1 e 1:3 ou em que a combinação na etapa (b) compreende a combinação do permeado da UF que se origina da etapa (a-i) com o permeado da UF que se origina da etapa (a-ii) em uma proporção de volume entre 10:1 e 1:10, preferencialmente, 6:1 e 1:6, mais preferencialmente, 3:1 e 1:3.21. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 20, em que o retentado da UF que se origina da etapa (a-i), (a-ii), (a-iii) e (b) são ricos em caseína e proteínas de soro comparado às primeiras composições de leite desnatado de animal e segundas de soro de animal, e/ou o permeado da UF que se origina da etapa (a-i), (a-ii) e (a-iii) é rico em lactose comparado às primeiras composições de leite desnatado de animal e segundas de soro de animal.22. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 21, em que a ultrafiltração, etapa de remoção de íon polivalente, etapa de remoção de íon monovalente, qualquer etapa de concentração e/ou qualquer etapa de combinação érealizada em uma temperatura abaixo de 40 °C, maispreferencialmente, entre 3 °C e 30 °C, ainda maispreferencialmente, entre 5 °C e 20 °C, maispreferencialmente, entre 8 e 12 °C. Temperaturas maiorespodem aumentar o risco de desperdício dos produtos leiteiros, e temperaturas menores podem dar origem ao congelamento dos fluxos de líquidos, ambos os quais são indesejáveis.23. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 22, em que o processo opera com 500-2500 kg, mais preferencialmente, 800-1800 kg, mais preferencialmente, 1000- 1400 kg de matéria seca da composição de leite desnatado de animal de entrada por hora.24. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 23, em que o processo, de acordo com a invenção, opera com 1500-5000 kg, mais preferencialmente, 2200-4000 kg, mais preferencialmente, 2600-3000 kg de matéria seca da composição de soro de animal, de entrada por hora.25. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1a 24, em que o processo, de acordo com a invenção,preferencialmente opera com 750-4000 kg, maispreferencialmente, 1000-3000 kg, mais preferencialmente,1500-2000 kg de retentado da UF obtido por hora daultrafiltração de (a-i) e (a- ii) ou (a-iii) . 26. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1a 25, em que o processo, de acordo com a invenção,preferencialmente, opera com 1000- 5000 kg, maispreferencialmente, 1500-4000 kg, mais preferencialmente,2000-2500 kg de permeado da UF obtido por hora daultrafiltração de (a-i) e (a-ii) ou (a-iii).27. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 26, em que a ultrafiltração da etapa (a-i) é operada utilizando um fator de concentração de volume de 1,5-6, preferencialmente, 1,7 a 4, mais preferencialmente, 1,8 a 3, mais preferencialmente, cerca de 2, e a ultrafiltração da etapa (a-ii) é operada utilizando um fator de concentração de volume de 2 a 15, preferencialmente, 3 a 10, mais preferencialmente, 4 a 7, mais preferencialmente, cerca de 5 e a ultrafiltração da etapa (aii-i) é operada utilizando um fator de concentração de volume de 1,5 a 10, preferencialmente, entre 2 e 8, mais preferencialmente, entre 3 e 6, mais preferencialmente, cerca de 4.28. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 27, em que pelo menos 10 ou 20% em peso dos íons polivalentes que estão presentes no dito permeado da UF (com base em seu peso seco) 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.29. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 28, em que a remoção de íon monovalente compreende a remoção de pelo menos 10 ou 20% em peso (com base em peso seco) dos íons monovalentes da composição que foi sujeita 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.30. O processo, de acordo com qualquer um dentre 1 a 29, em que a mistura de (a-iii) compreende uma proporção de caseína:proteína de soro entre 75:25 e 30:70, mais preferencialmente, entre 70:30 e 35:65, mais preferencialmente, entre 64:36 e 36:64 ou cerca de 50:50.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[016] Os fabricantes de hoje em dia de composições nutricionais de leite seco (para lactente) contam amplamente com o fornecimento uso de ingredientes altamente purificados, como lactose purificada, proteínas de soro e minerais desmineralizados, para produzir as ditas composições ao misturar esses ingredientes de origem. Os presentes inventores projetaram um processo para tratar leite desnatado de animal e soro de animal para a fabricação de produtos leiteiros secos, em particular, formulações de leite secas, que contornam amplamente a compra desses ingredientes puros de alto grau de terceiros
[017] O processo da presente invenção tem diversas vantagens sobre os métodos existentes de produção de fórmulas de leite secas, por exemplo, a perda na produção de lactose e soro durante o processamento de leite desnatado e soro é reduzida (por exemplo, durante desmineralização convencional de soro e cristalização de lactose), complicações relacionadas ao entupimento de membranas e deposição de material protéico são reduzidas, o uso de produtos químicos (adicionados externamente) é reduzido e a água residual pode ser reciclada no processo em uma ampla extensão. Como tal, uma quantidade de resíduo e fluxos residuais é reduzida, comparado ao processo convencional. Além disso, a necessidade por etapas de secagem, suavização e desmineralização que consomem energia é reduzida. Mais, em particular, enquanto a produção de lactose nos métodos de purificação convencionais para a produção de produtos leiteiros está em cerca de 83-85%, a produção de lactose pode ser aprimorada a mais de 90% no processo da presente invenção. Com isso, o processo, de acordo com a invenção, tem um menor impacto ambiental comparado ao processo convencional para a produção de produtos leiteiros, como fórmulas secas ou pós de leite, em particular, produtos nutricionais para alimentar lactentes.
[018] O processo, de acordo com a invenção, emprega duas composições líquidas de entrada (isto é, etapa (a-i) e (a-ii)); uma primeira desta é a composição de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, e a segunda desta é uma composição de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total. Em um ponto no processo, a primeira e segunda composições líquidas são combinadas ou misturadas. Essa combinação ou mistura pode ocorrer antes da ultrafiltração, de modo que a ultrafiltração da etapa (a-iii) seja realizada em uma mistura da primeira e segunda composição líquida. De maneira alternativa, a combinação ou mistura pode ocorrer após ultrafiltração, de modo que a ultrafiltração seja realizada na primeira composição líquida na etapa (a-i) e a segunda composição líquida na etapa (a-ii).
[019] Em uma primeira realização vantajosa, a presente invenção se refere a um processo para obtenção de uma fórmula de leite seca, em que preferencialmente uma única etapa de ultrafiltração é conduzida, compreendendo as seguintes etapas:(a-iii) ultrafiltração de uma mistura de uma composição de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, e uma composição de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total,(c) remoção de íons polivalentes do permeado da UF que se origina da etapa (a-iii) para obter um permeado da UF suavizado;(d) combinação do permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) com um retentado da UF que se origina da etapa (a-iii) para obter um produto combinado; e(e-i) secagem do produto combinado que se origina da etapa (d) para obter uma fórmula de leite seca.
[020] Nessa primeira realização vantajosa, a proporção de caseína para proteína de soro pode ser influenciada ao selecionar a proporção de volume da composição de leite desnatado de animal para a composição de soro de animal a ser ultrafiltrada. Assim, nessa realização, preferencialmente, a composição de leite desnatado de animal e composição de soro de animal da etapa (a-iii) são combinadas nessas proporção de que um produto de retentado da UF é obtido tendo uma proporção em peso de caseína:proteína de soro entre 75:25 a 30:70, preferencialmente entre 64:36 a 36:64, mais preferencialmente 60:40 a 40:60 ou cerca de 50:50. Preferencialmente, uma proporção de volume entre 10:1 e 1:10, preferencialmente 6:1 e 1:6, mais preferencialmente 3:1 e 1:3 da composição de leite desnatado de animal para a composição de soro de animal é utilizado para alcançar esse fim. Esse produto de retentado da UF é preferencialmente sujeito a uma etapa de concentração e/ou remoção de íon monovalente antes de ser combinado ao permeado suavizado na etapa (d). Preferencialmente, esse produto de retentado da UF é sujeito a uma única etapa de concentração (por exemplo, osmose reversa e/ou nanofiltração) durante o que, também, íons monovalentes são removidos antes de serem combinados com o permeado suavizado na etapa (d).
[021] Além disso, nessa primeira realização vantajosa, a remoção de íons polivalentes na etapa (c) para obter um permeado da UF suavizado, é seguida por uma etapa de remoção de íon monovalente (preferencialmente, por uma etapa de nanofiltração e/ou diafiltração) antes da combinação na etapa (d) ocorrer. Isso é especialmente preferido quando a troca de íons em relação a íons monovalentes for utilizada para suavização. O permeado da UF suavizado rico em lactose pode ser sujeito a uma, duas ou três etapas de nanofiltração e/ou osmose reversa para remover quantidades de íon monovalente suficientes ao preparar uma formulação de leite seca utilizável para alimentar um lactente humano.
[022] Além disso, nessa primeira realização vantajosa, a ultrafiltração da etapa (aii-i) é operada utilizando um fator de concentração de volume de 1,5-10, preferencialmente, entre 2 e 8, mais preferencialmente, entre 3 e 6, mais preferencialmente, cerca de 4.
[023] Em uma segunda realização vantajosa, a invenção se refere a um processo para obtenção de uma fórmula de leite seca, compreendendo as seguintes etapas:(a-i) ultrafiltração (UF) de uma composição de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, e(a-ii) ultrafiltração de uma composição de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total;(b) preferencialmente, combinação do retentado da UF que se origina da etapa (a-i) com o retentado da UF que se origina da etapa (a-ii);(c) remoção de íons polivalentes do permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) para obter pelo menos um permeado da UF suavizado;(d) combinação do pelo menos um permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) com pelo menos um retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii), ou (b) para obter um produto combinado; e(e-i) secagem do produto combinado que se origina da etapa (d) para obter uma fórmula de leite seca, e/ou(e-ii) secagem de qualquer retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (b) que não é combinado na etapa (d), e secagem de quaisquer dos permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c) que não são combinados na etapa (d), seguido pela combinação do retentado da UF seco com o permeado da UF suavizado seco para obter uma fórmula de leite seca.
[024] Nessa segunda realização vantajosa, a proporção de caseína para proteína de soro pode ser influenciada ao selecionar a proporção de volume de retentado da UF que se origina de (a-i) e (a-ii), na etapa (b) ou na etapa (d) ou (e-ii). Assim, nessa realização, preferencialmente os retentados da UF que se origina da etapa (a-i) e (a-ii) são combinados em uma proporção, de modo que um produto de retentado da UF seja obtido tendo uma proporção em peso de caseína:proteína de soro entre 75:25 a 30:70, preferencialmente entre 64:36 a 36:64, mais preferencialmente 60:40 a 40:60 ou cerca de 50:50. Preferencialmente, uma proporção de volume entre 10:1 e 1:10, preferencialmente 6:1 e 1:6, mais preferencialmente 3:1 e 1:3 dos retentados da UF que se origina da etapa (a-i) e (a-ii) é utilizada para alcançar esse objetivo. Os retentados da UF que se originam de (a-i) e/ou (a-ii) ou (b) são preferencialmente sujeitos a uma etapa de concentração e/ou remoção de íon monovalente antes de serem combinados com o permeado suavizado na etapa (d). Preferencialmente, quaisquer ou todos esses retentados da UF são sujeitos a uma única etapa de concentração (por exemplo, osmose reversa e/ou nanofiltração) durante o que, também, os íons monovalentes são removidos antes de serem combinados com o permeado suavizado na etapa (d).
[025] Além disso, nessa segunda realização vantajosa, a remoção íons polivalentes na etapa (c) para obter um permeado da UF suavizado, é seguida por uma etapa de remoção de íon monovalente (preferencialmente por uma etapa de nanofiltração e/ou diafiltração) antes da combinação na etapa (d) ocorrer. Isso é especialmente preferido quando a troca de íon em relação a íons monovalentes for utilizada para suavização. O permeado da UF suavizado rico em lactose pode ser sujeito s uma, duas ou três etapas de nanofiltração e/ou osmose reversa para remover quantidades de íon monovalente suficientes ao preparar uma formulação de leite seca utilizável para alimentar um lactente humano.
[026] Em uma versão preferida dessa segunda realização vantajosa, os retentados da UF que se originam de (a-i) e (a-ii) são (individual ou separadamente) sujeitos a uma etapa de concentração e/ou remoção de íon monovalente antes da combinação na etapa (b). Depois, o retentado da UF assim tratado e combinado é combinado na etapa (d) com um permeado suavizado que se origina de (c). Preferencialmente, a suavização nessa etapa (c) envolve a remoção íons polivalentes de um único permeado da UF que se origina da combinação dos permeados que se originam de (a-i) e (a-ii) para obter um permeado da UF suavizado.
[027] Em um aspecto alternativo, um processo para tratar leite desnatado de animal e soro de animal é mencionado aqui, compreendendo:(a) ultrafiltração (UF) de uma mistura de leite desnatado de animal e soro de animal (soro doce e/ou ácido) sobre uma membrana de ultrafiltração tendo um limite de peso molecular de 2,5-25 kDa utilizando um fator de concentração de volume de 1,5-10, preferencialmente, entre 2 e 8, mais preferencialmente, entre 3 e 6, mais preferencialmente, cerca de 4, e obtendo um retentado e a permeado. Opcionalmente, íons polivalentes são removidos do permeado da UF que se origina da etapa (a), após o que o permeado da UF suavizado é preferencialmente sujeito a uma etapa de concentração e/ou remoção de íon monovalente. Opcionalmente, também, o retentado da UF é sujeito a uma etapa de concentração e/ou remoção de íon monovalente. Preferencialmente, o permeado da UF suavizado, que também preferencialmente se submeteu à remoção de íon monovalente, é misturado com o retentado da UF que se origina da etapa (a), esse retentado da UF pode ou não ter se submetido à concentração e/ou remoção de íon monovalente, para obter uma mistura. A dita mistura é preferencialmente seca em uma fórmula de leite seca. Preferencialmente, a mistura de leite desnatado de animal e soro de animal compreende uma proporção de caseína:proteína de soro entre 75:25 e 30:70, mais preferencialmente entre 70:30 e 35:65, mais preferencialmente entre 64:36 e 36:64 ou cerca de 50:50.
DEFINIÇÕES
[028] O termo “soro de animal”, aqui, refere-se do subproduto líquido obtido da indústria que faz queijo. O termo “proteína de soro” se refere a proteínas que estão presentes no dito soro de animal, como soro doce ou soro ácido. Tipicamente, proteínas de soro incluem, entre outros, beta-lactoglobulina, alfa-lactalbumina, albumina de soro bovino, imunoglobulinas, lactoferrina, lactoperoxidase e/ou glicomacroproteína.
[029] O termo “soro doce”, aqui, refere-se ao subproduto líquido (contendo proteína de soro) da indústria de fabricação de queijo que faz uso de formação coalhada de queijo enzimática (por exemplo, com base em precipitação de caseína utilizando coalho), esse material está prontamente acessível no mercado comercial. Tipicamente, as proteínas de soro presentes no soro doce incluem, entre outros, beta- lactoglobulina, alfa-lactalbumina, albumina de soro bovino, imunoglobulinas, lactoferrina, lactoperoxidase e glicomacroproteína.
[030] De maneira contrária, o termo “soro ácido”, aqui, refere-se ao subproduto líquido (contendo proteína de soro) da indústria de fabricação de queijo que faz uso de ácidos (comestíveis) para formação de coalhada de queijo (por exemplo, com base em precipitação de caseína utilizando ácidos, como ácido cítrico), esse material está prontamente acessível no mercado comercial. Tipicamente, proteínas de soro presentes no soro ácido incluem, entre outros, beta-lactoglobulina, alfa-lactalbumina, albumina de soro bovino, imunoglobulinas, lactoferrina e lactoperoxidase
[031] O termo “caseína”, aqui, refere-se à caseína ou proteínas de caseinato, conforme encontradas no leite desnatado de animal, como leite desnatado bovino, mais em particular, leite desnatado de vaca. Preferencialmente, caseína ou caseinato está na forma substancialmente intacta, não hidrolisada.
[032] Por um “retentado da UF que se origina entende-se a composição de retentado líquida que é (diretamente) obtida das etapas de ultrafiltração (a-i), (a- ii) e (a-iii). O termo também se refere aos retentados da UF que são transportados como composições (líquidas) da etapa de ultrafiltração para a etapa de combinação opcional (b) ou a combinação com um permeado da UF suavizado na etapa (d) para obter o produto de permeado/retentado combinado ou secagem na etapa (e-ii). Independente de ser entre a obtenção do retentado da UF da etapa (a-i), (a-ii) ou (a-iii) e a combinação na etapa (d) ou secagem na etapa (e-ii), o retentado da UF é sujeito a uma etapa de concentração, como osmose reversa ou nanofiltração, o termo retentado da UF ainda se aplica a essa fração de UF. Assim, o termo retentado da UF deve significar para denotar a fração (rica em proteína) que é processada de acordo com as etapas da invenção da etapa de ultrafiltração até o ponto no qual é (re)combinado com um permeado da UF.
[033] De maneira semelhante, o termo “permeado da UF que se origina de”, aqui, significa a composição de permeado líquida que é (diretamente) obtida das etapas de ultrafiltração (a-i), (a-ii) e (a-iii). O termo também se refere aos permeados da UF que são transportados como composições (líquidas) da etapa de ultrafiltração para o módulo de remoção de íon polivalente, meios para remover íons monovalentes opcionais e/ou módulo de concentração opcional para obter eventualmente o produto de permeado/retentado combinado de (d) ou para o módulo de secagem para secagem na etapa (e-ii). Independente de se, entre a obtenção do permeado da UF da etapa (a-i), (a-ii) ou (a-iii) e a combinação na etapa (d) ou secagem na etapa (e-ii), o permeado da UF é sujeito a uma etapa de 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 se aplica a essa fração de UF. Assim, o termo permeado da UF deve significar para denotar a fração (rica em lactose) que é processada de acordo com as etapas da invenção da etapa de ultrafiltração até o ponto no qual é (re)combinado com um retentado da UF.
[034] Conforme aqui utilizado, o termo “íons polivalentes” se refere a íons tendo uma carga positiva ou negativa de dois ou mais. Mais, em particular, esse termo se refere a Mg2+, Ca2+ e ânions de fosfato polivalentes (por exemplo, HPO42-, PO43-). O termo “íons monovalentes” se refere a íons tendo uma carga positiva ou negativa de um, em particular, Na+, K+, Cl-.
[035] O termo “remoção de íons polivalentes” significa que os ditos íons polivalentes são removidos da permeado da UF composição que é sujeita à etapa de remoção de íon polivalente (etapa (c)). Preferencialmente, o termo “remoção de íons polivalentes” indica que pelo menos 10 ou 20% em peso dos íons polivalentes que estão presentes no dito permeado da UF (com base em seu peso seco) 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 ao comparar o 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 utilizado para denotar a remoção de íons polivalentes. Com isso, aqui, “suavização” e “remoção de íons polivalentes” são utilizados indistintamente. De maneira análoga, o termo “suavizado” é utilizado para se refere a uma composição da qual os íons polivalentes foram removidos. Preferencialmente, o termo “suavizado” significa que pelo menos 10 ou 20% em peso (com base em peso seco) dos íons polivalentes é removido da composição por remoção de íon polivalente, preferencialmente, pelo menos 50% em peso ou 60% em peso, mais preferencialmente, 70% em peso ou 80% em peso, mais preferencialmente, pelo menos 90% em peso. “Remoção de íon polivalente significativa” denota a remoção de pelo menos 70% em peso dos íons polivalentes, preferencialmente, pelo menos 85% em peso, mais preferencialmente, pelo menos 95% em peso ou mesmo pelo menos 99% em peso dos íons polivalentes. A remoção de íon polivalente ou suavização pode ser acompanhada por remoção de íon monovalente, seja na mesma etapa ou em uma etapa separada. Preferencialmente, a remoção de íon polivalente se refere à remoção de pelo menos ou todo as espécies de cálcio, magnésio e/ou fosfato na medida, conforme definida nesse parágrafo.
[036] O termo “remoção de íons monovalentes” significa que os ditos íons monovalentes são removidos da composição que é sujeita à etapa de remoção de íon monovalente (preferencialmente, um permeado da UF suavizado e/ou qualquer retentado da UF). No caso não indicado de outra forma, preferencialmente, pelo menos 10 ou 20% em peso (com base em peso seco) dos íons monovalentes é removido da composição que foi sujeita 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. Remoção de íons monovalentes é particularmente preferida no caso de o processo, de acordo com a invenção, visar a fabricação de formulações de pó secas destinadas ara uso como nutrição de lactente. “Remoção de íon monovalente significativa” denota a remoção de pelo menos 70% em peso dos íons monovalentes, preferencialmente, pelo menos 85% em peso, mais preferencialmente, pelo menos 95% em peso ou ainda pelo menos 99% em peso dos íons monovalentes. Preferencialmente, a remoção de íon monovalente se refere à remoção de pelo menos ou todo o sódio, potássio e/ou cloro na media conforme definida nesse parágrafo.
[037] O “teor de sólido total” de uma composição líquida denota a porcentagem em peso de sólidos presentes na composição, com base no peso total da composição. Sólidos incluem todos não voláteis, tipicamente, tudo, exceto água.
[038] O termo “rico em”, aqui, refere-se à situação em que uma quantidade de um determinado constituinte em uma composição (líquida) (como % em peso com base no peso seco) é maior após uma etapa do processo, quando comparado ao teor do mesmo ingrediente na composição (líquida) antes da dita etapa do processo. Preferencialmente, a porcentagem em peso seco de um ingrediente que é enriquecido tem um teor em um fluxo descarregado da etapa do processo de pelo menos 110%, mais preferencialmente, pelo menos 125%, mais preferencialmente, pelo menos 150%, com base na porcentagem em peso seco do dito ingrediente no fluxo de entrada da dita etapa do processo. Exemplo é a ultrafiltração de leite desnatado de animal, em que as proteínas do leite são retidas no retentado, enquanto a água e pequenos solutos permeiam através da membrana de ultrafiltração. Como tal, o retentado da UF é rico em proteínas do leite, como o teor de proteínas do leite no retentado, como % em peso com base no peso seco da composição, é aumentado comparado à % em peso de proteínas do leite no leite desnatado. Da mesma forma, o permeado da UF é rico em pequenos solutos (preferencialmente lactose), como uma quantidade de proteínas é significativamente reduzida no permeado, e a lactose constitui, de longe, a maior parte do peso seco do permeado.
[039] O termo “fórmula de leite seca” se refere a um pó seco que pelo menos compreende proteínas do leite, em particular, caseína e soro, e minerais que são obtidos por secagem leite desnatado de animal e soro de animal e é destinado para consumo humano. Como tal, a fórmula do leite é seca e tem um teor de água entre 0,5 e 5% em peso, com base no peso total da fórmula, preferencialmente, entre 1 e 4% em peso ou 1,5 e 3,5% em peso. O termo “fórmula de leite seca para lactente”, aqui, refere-se a uma fórmula de leite seca que é adaptada para alimentar lactentes humanos.
[040] O termo “fator de concentração de volume” ou “VCF” é o fator no qual uma composição líquida é concentrada mediante filtração, isto é, o volume total do fluxo de entrada antes da filtração, dividido pelo volume total do retentado após a filtração, independente do teor de sólido total. Assim, quando 5 L de uma composição líquida for fracionado sobre uma membrana de ultrafiltração em um permeado de 4 L e um retentado de 1 L, esse processo de UF opera com um VCF de 5/1 = 5.
[041] O termo “cerca de” indica uma variação (mais e menos) de 10% do determinado valor, mais preferencialmente, 5%. Primeira composição líquida (leite desnatado de animal) e segunda composição líquida (soro de animal)
[042] O processo, de acordo com a invenção, utiliza pelo menos duas fontes de proteína do leite, lactose e minerais, a primeira sendo uma composição (líquida) de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total e a segunda sendo uma composição (líquida) de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total.
[043] A primeira composição líquida é uma composição de leite desnatado de animal que compreende proteínas do leite e lactose. Compreende quantidades de minerais que são típicas para leite desnatado de animal (na forma de íons monovalentes e polivalentes). A fração de proteína da primeira composição líquida compreende 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, preferencialmente, 75-85% em peso de caseína e 15-25% em peso de proteína de soro, mais preferencialmente, 80:20% em peso de caseína para proteína de soro, com base no peso total seco da fração de proteína. Preferencialmente, a primeira composição líquida compreende 20-60% em peso de proteína, mais preferencialmente, 25-50% em peso de proteína com base no total peso seco 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, 40-70% em peso de íons monovalentes, e 25-75% em peso de íons polivalentes, mais preferencialmente, 30-60% em peso de íons polivalentes, com base no peso seco total dos minerais. Preferencialmente, a primeira composição líquida tem um teor de 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 de animal é típico para leite desnatado de animal e está bem abaixo de leite não desnatado. Em particular, o teor de gordura está abaixo de 3% em peso (g/100g de leite desnatado de animal), preferencialmente, abaixo de 2% em peso, mais preferencialmente, abaixo de 1% em peso, mais preferencialmente, abaixo de 0,5% em peso.
[044] Em uma realização especialmente preferida, a primeira composição líquida compreende leite desnatado de animal ou é leite desnatado de animal. Leite desnatado de animal (isto é leite desnatado não humano), preferencialmente, de animais bovinos, e pode ser utilizado como, na forma diluída ou concentrada, como concentrado de leite desnatado ou como pós de leite desnatado reconstituído (opcionalmente diluído). Mais preferencialmente, a primeira composição líquida é leite desnatado de vaca. O leite desnatado de animal pode ser pré-tratado antes de ser sujeito ao processo, de acordo com a invenção. Esse pré-tratamento compreende ou consiste em uma etapa de tratamento por calor (por exemplo, pasteurização) e/ou etapa de filtração para reduzir a carga bacteriana do leite desnatado de animal. Preferencialmente, o leite desnatado de animal não é pré- tratado com o objetivo de alterar o teor mineral ou seu perfil. Em particular, o leite desnatado de animal não é preferencialmente (significativamente) suavizado ou sujeito à remoção de íon monovalente antes de entrar no presente processo de ultrafiltração.
[045] O segundo líquido é uma composição de soro de animal que compreende proteína, lactose e quantidades de minerais que são típicos para soro de animal (na forma de íons monovalentes e polivalentes). A fração de proteína da composição líquida de soro de animal compreende 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, preferencialmente 0-10% em peso de caseína e 90-100% em peso de proteína de soro, mais preferencialmente 0-5% em peso de caseína e 95-100% em peso de proteína de soro, com base no peso total seco da fração de proteína. Preferencialmente, a composição de soro de animal 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, a composição de soro de animal 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 composição de soro de animal 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 composição de soro de animal 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 dos minerais. Preferencialmente, a composição de soro de animal tem um teor de sólido total entre 1 e 15 %, mais preferencialmente, entre 3 e 10 %, mais preferencialmente, entre 4 e 8 %.
[046] O soro de animal é derivado de queijo de constituição em que qualquer leite (desnatado) não humano é utilizado, preferencialmente, de leite desnatado bovino, mais preferencialmente, leite de vaca. Soro de animal pode ser utilizado como tal, na forma diluída ou concentrada, como concentrado de soro de animal ou como soro de animal reconstituído (opcionalmente diluído) de um pó. Tanto soro doce quanto soro ácido são adequados como composição líquida de soro de animal para uso na invenção. Mais preferencialmente, a segunda composição líquida é soro doce. O soro de animal, conforme utilizada, pode ser pré-tratada antes de ser sujeito a uma etapa de ultrafiltração do processo, de acordo com a invenção. Pré-tratamento do soro de animal compreende ou consiste em tratamento por calor (preferencialmente, pasteurização) e/ou filtração para reduzir a carga bacteriana do soro de animal. Preferencialmente, o soro de animal não é pré-tratado com o objetivo de alterar o teor mineral ou seu perfil. Em particular, o soro de animal não é (significativamente) suavizado ou sujeito à remoção de íon monovalente antes de entrar no presente processo.
[047] Qualquer pré-tratamento de leite desnatado de animal ou soro de animal não é primariamente preferido de uma perspectiva de custo: qualquer etapa desta é provável por aumentar o preço dessas composições líquidas, enquanto o processo da invenção é projetado de modo que seja capaz de processamento dessas composições líquidas, sem qualquer etapa de pré-tratamento custosa em uma formulação de leite seca.
Etapa de ultrafiltração (UF) (a-i), (a-ii), (a-iii)
[048] No processo, de acordo com a invenção, a primeira composição de leite desnatado de animal e a segunda composição de soro de animal são sujeitas a uma etapa de UF: (a-i) e (a-ii) ou (a-iii). Aqui, água e pequenos solutos podem permear através da membrana para finalizar no permeado da UF (UFP), enquanto o retentado da UF (UFR) compreende substancialmente toda proteína, que pode ser declarado como rico em proteínas. Pequenas moléculas que são capazes de permear através da membrana de UF incluem lactose, NPN, íons monovalentes e íons polivalentes. Assim, o UFP pode ser declarado como rico em lactose.
[049] A ultrafiltração da etapa (a) pode empregar qualquer membrana de UF conhecida na técnica, incluindo membranas de cerâmica, membranas enroladas em espiral tubulares e orgânicas, preferencialmente, a membrana de UF é uma membrana enrolada em espiral orgânica. A membrana de UF tem um limite de peso molecular (MWCO) do qual se permite que as proteínas (por exemplo, proteínas de soro e caseína) permaneçam no retentado, e permite que pequenos solutos (por exemplo, solutos tendo um peso molecular de no máximo 25 kDa, preferencialmente, no máximo 10 kDa) para permear através da membrana. Preferencialmente, o limite de 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.
[050] Em uma realização preferida, a ultrafiltração envolves as etapas (a-i) e (a-ii), que são realizadas separadamente na primeira composição líquida e na segunda composição líquida respectivamente e, preferencialmente, seguido pela combinação dos retentados da UF que se originam dela na etapa (b). A dita combinação ou mistura na etapa (b) provê um retentado da UF (combinado) do qual a composição de proteína é alterada no sentido que a proporção em peso de caseína para proteína de soro é reduzida. A proporção (em peso ou volume) na qual os retentados da UF que se originam da etapas (a-i) e (a-ii) são combinados é dependente da composição de proteína exata da primeira composição líquida de entrada, mas é principalmente determinada pela composição de proteína desejada no retentado da UF resultante e/ou a fórmula de leite seca resultante. O técnico no assunto é capaz de determinar a composição de proteína e concentração da primeira composição líquida de entrada ou seu retentado da UF por métodos conhecidos na técnica, por exemplo, pelo 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, NCN, nitrogênio sem caseína * 6,38). A composição de proteína exata da primeira composição líquida de entrada (leite desnatado de animal), ou seu retentado da UF, pode variar entre diferentes animais, mas mesmo leite desnatado do mesmo animal (por exemplo, vaca) pode apresentar variações periódicas limitadas. Em uma realização particularmente preferida, a fórmula de leite seca é adicionalmente processada em um produto nutricional para lactentes humanos, como fórmulas para lactente, fórmulas para lactente de desmame, leite ou fórmulas de acompanhamento, leite para crescimento ou leite para criança. Nesse aspecto, a proporção em peso resultante de caseína:proteína de soro após a mistura é preferencialmente entre 75:25 e 30:70, mais preferencialmente, entre 70:30 e 35:65, mais preferencialmente, entre 64:36 e 36:64 ou cerca de 50:50.
[051] No caso da ultrafiltração ser pela etapa (a-i) e (a-ii), a mistura do retentado da UF que se origina dela pode ser realizada em fluxo de líquido, assim, oferecendo uma mistura líquida. De maneira alternativa, o retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e (a-ii) é sujeito à secagem da etapa (e-i) e (e-ii) antes da mistura, e uma composição líquida e uma composição sólida são misturadas (por exemplo, ao dissolver o sólido no líquido) para obter uma mistura líquida, ou duas composições sólidas, preferencialmente, pós, são misturadas (por exemplo, por mistura a seco) para obter uma mistura seca, preferencialmente, um pó. No caso de secagem ser realizada antes da mistura, é preferido que ambos os retentados da UF que se originam de (a-i) e (a-ii) sejam sujeitos à secagem da etapa (e-i) e (e-ii) antes da mistura, e os sólidos resultantes são misturados a seco. Preferencialmente, as composições secas são pós. Em uma realização especialmente preferida, ambos os fluxos são líquidos durante a mistura e a secagem da etapa (e-i) e (e-ii) serem realizadas na mistura líquida, após a mistura do retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e (a-ii).
[052] Em outra realização preferida, a UF da etapa (a-iii) é realizada em uma mistura da (primeira) composição líquida de leite desnatado de animal e a (segunda) composição líquida de soro de animal da presente invenção. A mistura da primeira composição líquida com a segunda composição líquida, assim, é realizada antes da ultrafiltração. Essa mistura da primeira composição líquida com a segunda composição líquida permite a alteração da composição de proteína da primeira composição líquida, em particular, a alteração da composição de proteína de leite desnatado de animal. A proporção (peso ou volume) na qual a segunda e a primeira composição líquida são misturadas é dependente da composição de proteína exata da primeira composição líquida de entrada, mas é principalmente determinada pela composição de proteína desejada no retentado da UF resultante e, preferencialmente, a fórmula de leite seca resultante.
[053] Tanto no caso de a primeira composição líquida quanto de a segunda composição líquida serem sujeitas à ultrafiltração da etapa (a-i) e (a-ii) separadamente, ou UF ser pela etapa (a-iii), os retentados da UF que se originam da etapa (a-i), (a-ii) e/ou (a-iii) podem se submeter a etapas de processamento adicionais, seja antes da mistura dos retentados da UF que se originam de (a-i) e/ou (a-ii) ou o retentado da UF que se origina de (a-iii). Essas etapas de processamento adicionais opcionais incluem, e são preferencialmente limitadas a, concentração da composição líquida (isto é, aumento da proporção em peso de proteína/água, por exemplo por meio de técnicas de evaporação ou filtração (parciais), como nanofiltração ou osmose reversa), tratamento por calor (por exemplo, pasteurização (como HTST, ESL ou UHT) ou esterilização (calor seco ou calor úmido)) e/ou suplementação de água adicional ou outros componentes. Preferencialmente, o retentado da UF que se origina de (a-i) e/ou (a-ii) é sujeito a uma etapa de concentração, antes ou após a mistura dos retentados da UF na etapa (b), preferencialmente, utilizando nanofiltração, opcionalmente, aprimorado com diafiltração, e/ou osmose reversa. A realização da etapa de concentração nos retentados da UF individuais tem a vantagem de que mais flexibilidade e ajuste fino é permitido no processo da invenção. Preferencialmente, o retentado da UF que se origina de (a- iii) ou (b) é sujeito a uma etapa de concentração, preferencialmente, utilizando nanofiltração, opcionalmente, aprimorada com diafiltração, e/ou osmose reversa. Em uma realização opcional, a secagem da etapa (e-i) ou (e-ii) ocorre em cada um dos retentados da UF que se originam de UF da primeira e segunda composição líquida separadamente, antes da mistura. Em uma realização especialmente preferida, as etapas de processamento adicionais que podem ser realizadas nos retentados da UF de (a-i) e (a-ii) antes de sua mistura não incluem qualquer etapa de remoção de íon polivalente ou qualquer etapa que fracione as proteínas.
Mistura (como na etapa (b))
[054] A mistura da primeira composição líquida com a segunda composição líquida antes de (a-iii), ou combinação dos retentados da UF que se originam de (a-i) e (a-ii) na etapa (b) pode ser realizada por quaisquer meios conhecidos na técnica, como “em tubo” (isto é, pela junção de dois tubos em um único tubo de saída), em um tanque ou vaso (de equilíbrio), em um vaso agitado ou por qualquer misturador ou fundidor industrial. No caso de dois fluxos de líquido serem misturados, mistura dinâmica ou mistura estática pode ser empregada. No caso de dois fluxos secos (por exemplo, dois pós) serem misturados, um fundidor seco, como um fundidor de borracha, um fundidor de pá, um fundidor de tambor e um fundidor vertical, pode ser empregado. Preferencialmente, a etapa de mistura é realizada em dois fluxos líquidos, preferencialmente, “em tubo” ou em um tanque de equilíbrio. A proporção na qual a primeira composição de leite desnatado de animal é misturada com a segunda composição de soro de animal antes de (a-iii), ou mistura do retentado da UF que se origina de (a-i) e (a-ii) na etapa (b) é influenciada de maneira conveniente ao controlar a vazão das composições de entrada.
Remoção de íon polivalente (etapa (c))
[055] Ultrafiltração da primeira composição de leite desnatado de animal e da segunda composição de soro de animal em (a-i) e (a-ii), ou de sua mistura (na etapa (a- iii)) origina pelo menos um permeado da ultrafiltração (UFP) compreendendo (ou rico em) lactose. Pelo menos um dos permeados da UF que se originam da etapa (a) é suavizado na etapa (c) para obter pelo menos um permeado da UF suavizado, que é subsequentemente combinado na etapa (d) com qualquer um dos retentados da ultrafiltração da etapa (a). Na etapa (c) do processo, de acordo com a invenção, íons polivalentes são removidos de qualquer um dos permeados da UF que se originam da etapa (a). No caso de a ultrafiltração ser pela etapa (ai) e (a-ii), dois permeados da UF são obtidos. No caso de a ultrafiltração ser pela etapa (a-iii) na mistura da primeira composição líquida e da segunda composição líquida, um permeado da UF é obtido. Assim, pelo menos um dos permeados da UF que se originam de UF da primeira composição líquida e o permeado da UF que se origina de UF da segunda composição líquida é sujeito à remoção de íon polivalente da etapa (c), ou o permeado da UF que se origina de (a-iii) é sujeito à remoção de íon polivalente da etapa (c).
[056] No caso de dois permeados da UF serem obtidos na ultrafiltração da etapa (a-i) e (a-ii), os permeados da UF que se originam dela podem ser combinados antes da etapa (c), ou etapa (c) ser realizada em pelo menos um dos permeados da UF, isto é, em somente um dos permeados da UF ou em cada um dos permeados da UF separadamente. No caso de dois permeados da UF serem obtidos da ultrafiltração da etapa (a-i) e (a-ii), ambos os permeados da UF que se originam dela são sujeitos à remoção de íon polivalente na etapa (c), preferencialmente, o UFP1 e o UFP2 são combinados antes da etapa (c) em um único permeado da UF, de modo que um permeado da UF seja suavizado em (c).
[057] A remoção de íon polivalente da etapa (c) permite a remoção de quantidades (significativas) de íons polivalentes. Preferencialmente, pelo menos 10 ou 20% em peso, ou preferencialmente, 50% em peso, mais preferencialmente pelo menos 70% em peso ou pelo menos 80% em peso, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso dos íons polivalentes são removidos. Assim, o permeado da UF suavizado compreende pelo menos 50% em peso menos de íons polivalentes, preferencialmente pelo menos 70% em peso menos, mais preferencialmente pelo menos 80% em peso menos, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso menos de íons polivalentes, quando comparado ao permeado da UF de entrada que se origina da etapa (a).
[058] A suavização de pelo menos um dos permeados da UF que se origina da UF da etapa (a-i) e/ou (a- ii) ou (a-iii) é preferencialmente acompanhada por ou seguida pela remoção de íons monovalentes. Preferencialmente, a etapa de remoção de íon monovalente causa a remoção de quantidades significativas de íons monovalentes. Preferencialmente, pelo menos 10 ou 20% em peso dos íons monovalentes é removido, mais preferencialmente, pelo menos 35% em peso ou pelo menos 50% em peso, mais preferencialmente pelo menos 60% em peso dos íons monovalentes é removido. A remoção de íons monovalentes (como do pelo menos um permeado da UF que se origina da etapa (c) e/ou pelo menos um ou todos os retentados da UF que se originam da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou (b)) é especialmente preferida no caso do produto leiteiro obtido pelo processo, de acordo com a invenção, é processado adicionalmente em um produto nutricional adequado para nutrição de lactente.
[059] A remoção de íon polivalente e, opcionalmente, a remoção de íon monovalente pode ser realizada utilizando qualquer técnica conhecida, como técnicas de eletrodiálise, troca de íon, precipitação de sal, cristalização de lactose, membrana filtração, como nanofiltração, opcionalmente, aprimorada com diafiltração, ou combinações destas. A técnica de remoção de íon polivalente preferida é troca de íon. No contexto da presente invenção, a remoção de íon polivalente, opcionalmente, combinada à remoção de íon monovalente, também inclui a cristalização de lactose de um permeado líquido da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) e, simultaneamente, mantendo (quantidades significativas de) os íons polivalentes e, preferencialmente, (quantidades significativas de) os íons monovalentes na solução. A lactose cristalina obtida é considerada por ser um permeado da UF suavizado no contexto da presente invenção, uma vez que se origina da UF da etapa (a) e tem (quantidades significativas de) os íons polivalentes removidos.
[060] O processo da invenção gera pelo menos um ou dois permeados da UF (de (a-i) e (a-ii)), ou de (a-iii). No caso de dois permeados da UF serem obtidos, eles são preferencialmente combinados antes de serem sujeitos à remoção de íon polivalente (isto é, suavização), o que pode ser seguido por remoção de íon monovalente. Em uma realização mais custosa, os dois permeados UFP de (a-i) e (a-ii) são sujeitos separadamente à remoção de íon polivalente e opcionalmente remoção de íon monovalente, para obter dois permeados da UF suavizados que podem, subsequentemente, ser combinados. Cada um dos permeados da UF suavizados podem, então, ser utilizados na recombinação da etapa (d), preferencialmente, o permeado da UF suavizado que se origina de (a-i) e o permeado da UF suavizado que se origina de (a- ii) são misturados antes da combinação da etapa (d) ou são simultaneamente combinados durante etapa (d). Cada um dos permeados da UF que se originam da UF da etapa (a-i) e/ou (a- ii) ou (a-iii) podem se submeter a etapas de processamento adicionais antes de serem sujeitos à remoção de íon polivalente da etapa (c). Essas etapas de processamento adicionais opcionais incluem, preferencialmente, são limitadas a, concentração do fluxo líquido (isto é, aumento da proporção em peso de lactose/água, por exemplo, por meio de técnicas de evaporação ou filtração (parcial), como nanofiltração ou osmose reversa), tratamento por calor (por exemplo, pasteurização (como HTST, ESL ou UHT) ou esterilização (calor seco ou calor úmido)) e/ou suplementação de água adicional ou outros componentes. A concentração também pode ser realizada durante a suavização na etapa (c) ou durante a remoção de íon monovalente opcional, por exemplo, durante nanofiltração, opcionalmente, aprimorada com diafiltração.
[061] É preferido que a remoção de íons polivalentes de pelo menos um (ou preferencialmente todos) dos permeados da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) seja realizada por troca de íon. Preferencialmente, essa etapa é seguida pela sujeição de pelo menos um ou todos os permeados da UF suavizados à nanofiltração (NF), a fim de concentrá-los e, também, remover (quantidades significativas de) íons monovalentes deles. Utilizando essa sequência das etapas, o permeado da UF suavizado do qual (quantidades significativas) íons monovalentes são removidos, é, então, combinado com qualquer um dos retentados da UF na etapa (d) ou seco e combinado na etapa (e-ii). Durante a troca de íon, os íons polivalentes (por exemplo, Mg2+, Ca2+, PO43-) são substituídos por íons monovalentes (tipicamente, Na+, K+, Cl-), e durante nanofiltração, esses íons monovalentes permeiam através da membrana de nanofiltração, de modo que a separação de lactose e íons monovalentes seja efetuada. Preferencialmente, a nanofiltração é aprimorada com diafiltração, isto é, pelo menos uma vez que um volume adicional de água é adicionado ao retentado de NF, e o retentado de NF diluído é sujeito à NF novamente. De maneira conveniente, o permeado de NF, compreendendo íons monovalentes, pode ser utilizado para regenerar a(s) coluna(s) de troca de íon.
[062] É especialmente preferido que a remoção de íons polivalentes de pelo menos um (ou preferencialmente todos) dos permeados da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) seja realizado por uma combinação das etapas compreendendo nanofiltração, precipitação de sal e remoção de precipitado. Preferencialmente, essa combinação das etapas também compreende eletrodiálise. Mais preferencialmente, remoção de íons polivalentes é realizada na seguinte ordem: nanofiltração, precipitação de sal e remoção de precipitado. Preferencialmente, a remoção de precipitado é seguida por uma etapa de nanofiltração adicional (preferencialmente, aprimorada com diafiltração) ou por eletrodiálise, mais preferencialmente, é seguida por eletrodiálise. A etapa de precipitação de sal visa principalmente a remoção de íons polivalentes, em particular, íons de fosfato, como fosfato de cálcio e fosfato de magnésio, e pode ser alcançada ao criar condições adequada sob as quais o precipitado de íons de cálcio do líquido rico em lactose. Essas condições incluem a adição de uma base forte, como hidróxido de sódio, ajuste de pH a um pH neutro, como entre 6 e 8, e aumento da temperatura para entre 70 e 90 °C, seguido pela redução da temperatura a entre 5 e 30 °C. Também, os níveis de cálcio e magnésio diminuirão sob essas condições de precipitação. Subsequentemente, os precipitados podem ser removidos por qualquer técnica conhecida na técnica (por exemplo, filtração, centrifugação). Especialmente adequada para remover precipitados, é uma etapa de ultrafiltração. É preferido que o(s) permeado(s) de UF esgotados de íon polivalente resultante(s) seja(m) de-salinizado adicionalmente em uma etapa de nanofiltração adicional e/ou uma etapa de eletrodiálise, mais preferencialmente, em uma etapa de eletrodiálise. Qualquer tipo de eletrodiálise, conforme conhecida na técnica, pode ser empregada. O resultado é um permeado da UF suavizado, rico em lactose, conforme mencionado na etapa (c), que pode ser combinado na etapa (d) com um retentado da UF que se origina da etapa (ai) e/ou (a-ii), ou (a-iii) ou (b) para obter um produto combinado.
Etapa de combinação (d)
[063] Quaisquer ou todos os permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c) são combinados na etapa (d) com quaisquer dos retentados da UF que se originam da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) para obter um produto combinado. Assim, (i) o permeado da UF suavizado que se origina de (a-i) e/ou (a-ii) (seja separado ou combinado, preferencialmente, combinado), ou (ii) o permeado da UF suavizado que se origina de (a-iii) é adicionado a quaisquer dos retentados da UF que se originam da etapa (a-i) e/ou (a- ii) ou (a-iii). Assim, o pelo menos um permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) é combinado com o retentado da UF que se origina de (a-i) e/ou (a-ii) ou (a- iii) ou etapa (b)..
[064] Cada um dos permeados da UF suavizados compreende lactose. Conforme o técnico no assunto perceberá, uma quantidade de quaisquer dos permeados da UF suavizados que deve ser recombinada com quaisquer dos retentados da UF, pode depender da quantidade desejada de lactose no produto leiteiro final, a quantidade e a pureza de lactose, em cada um dos permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c), que são sujeitos à combinação da etapa (d), e a quantidade de lactose residual presente em quaisquer dos retentados da UF que se originam da etapa (a). Em uma realização preferida, pelo menos 70% em peso, preferencialmente pelo menos 80% em peso, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso ou ainda pelo menos 95% em peso, mais preferencialmente pelo menos 98% em peso da lactose que é obtida no(s) permeado(s) da UF que se origina(m) da etapa (a) é combinada na etapa (c) aos retentados da UF que se originam da etapa (a). O teor de lactose em uma composição líquida pode ser prontamente determinado por técnico no assunto, por exemplo, enzimaticamente ou por HPLC.
[065] Cada um dos permeados da UF suavizados e cada um dos retentados da UF pode se submeter a etapas de processamento adicionais antes da combinação da etapa (d). O retentado da UF que se origina de (a-i) e/ou (a-ii) ou (a- iii) ou etapa (b) pode ser sujeito a etapas de processamento adicionais antes de sujeitá-lo à combinação da etapa (d). Essas etapas de processamento adicionais incluem, preferencialmente são limitadas a, concentração do fluxo líquido (isto é, aumento da proporção em peso da proteína/água, por exemplo, por meio de técnicas de evaporação ou filtração (parciais), como nanofiltração ou osmose reversa), tratamento por calor, por exemplo, pasteurização (como HTST, ESL ou UHT) ou esterilização (calor seco ou calor úmido)) e/ou suplementação de água adicional ou outros componentes. Preferencialmente, o retentado da UF que se origina de (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou etapa (b) é sujeito a uma etapa de concentração após a ultrafiltração da etapa (a) e antes da combinação da etapa (d), preferencialmente, utilizando nanofiltração, opcionalmente, aprimorada com diafiltração, e/ou osmose reversa.
[066] Em uma realização especialmente preferida, o retentado da UF que se origina de (a-i) e/ou (a- ii) ou (a-iii) ou etapa (b) não é sujeito a qualquer etapa de remoção de íon polivalente após a ultrafiltração da etapa (a). Preferencialmente, o retentado da UF que se origina de (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou etapa (b) não é sujeito a eletrodiálise, troca de íon e precipitação de sal. Em uma realização opcional, a secagem da etapa (e-i) ou (e-ii) ocorre antes da combinação da etapa (d) e da secagem da etapa (d). Antes da combinação da etapa (d), quaisquer dos permeados da UF suavizados podem se submeter a etapas de processamento adicionais. Essas etapas de processamento adicionais opcionais incluem, preferencialmente, são limitadas a, concentração do fluxo líquido (isto é, aumento da proporção em peso de lactose/água, por exemplo, por meio de técnicas de evaporação ou filtração (parciais), como nanofiltração ou osmose reversa), tratamento por calor (por exemplo, pasteurização (como, HTST, ESL ou UHT) ou esterilização (calor seco ou calor úmido)) e/ou suplementação de água adicional ou outros componentes. A concentração também pode ser realizada durante a suavização da etapa (c) ou durante remoção de íon monovalente, por exemplo, durante nanofiltração, opcionalmente, aprimorada com diafiltração. Em uma realização opcional, a secagem da etapa (e-i) ou (e-ii) ocorre antes da combinação da etapa (d).
Etapa de secagem (e-i) ou (e-ii)
[067] O processo, de acordo com a invenção, envolve uma etapa de secagem (e-i) ou (e-ii) que é realizada em um ou mais retentados da UF que se originam da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou etapa (b) e pelo menos um dos permeados da UF suavizados que se origina da etapa (c), ou no produto combinado que se origina da etapa (d), preferencialmente, a secagem da etapa (e-i) é realizada no produto combinado que se origina da etapa (d). A secagem pode ocorrer antes da combinação da etapa (d) e/ou após a combinação da etapa (d). No caso da secagem ocorrer após a combinação, o produto combinado que se origina da etapa (d) é seco, preferencialmente, em um pó. No caso da secagem ocorrer antes da combinação, o um ou mais retentados da UF que se originam da etapa (a) e pelo menos um dos permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c) são secos separadamente, todos preferencialmente em um pó. De maneira alternativa, a secagem também pode ocorrer antes da combinação da etapa (d) em um do um ou mais retentados da UF que se originam da etapa (a) e pelo menos um dos permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c), preferencialmente, em um pó, e a composição seca, preferencialmente, na forma de um pó, é recombinada com a composição líquida restante. Como tal, uma etapa de secagem adicional é preferencialmente realizada para secar o produto combinado que se origina da etapa (d), a fim de obter uma fórmula seca.
[068] A secagem pode ser realizada por quaisquer meios conhecidos na técnica, por exemplo, secagem por spray, secagem de leito (fluidizado), secagem de tambor, secagem por congelamento, secagem de rolamento etc. Em uma realização especialmente preferida, a secagem é realizada utilizando secagem por spray, opcionalmente, precedida por evaporação parcial do líquido (por exemplo, por nanofiltração, osmose reversa, evaporação).
[069] Em uma realização especialmente preferida, a secagem da etapa (e-i) ocorre após a combinação da etapa (d), uma vez que essa ordem das etapas precisa de menos quantidade de etapas de secagem para obter uma fórmula seca; somente uma no produto combinado que se origina da etapa (d). Como tal, o retentado da UF que se origina de (ai) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou etapa (b), e o permeado da UF suavizado líquido que se origina da etapa (c) é combinado à mistura líquida de retentados da UF na etapa (d), após o que o produto combinado é seco na etapa (e-i), preferencialmente, seco por spray. Aqui, somente uma etapa de secagem é necessária na fabricação de fórmula seca, preferencialmente, um pó de base de fórmula para lactente. Normalmente, mais etapas de secagem são necessárias, como secagem de uma composição contendo caseína ou secagem de leite desnatado, secagem de uma composição contendo proteína de soro e secagem de lactose. Secagem, como secagem por spray, é um procedimento custoso, que é tipicamente realizado em altas temperaturas, como acima de 150 °C ou ainda acima de 180 °C. A redução de uma quantidade de secagem (por spray) a uma única etapa melhora grandemente a eficiência do processo.
[070] A etapa de secagem (e-ii) envolve a secagem de qualquer retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou (b) que não é combinado na etapa (d), e secagem de qualquer dos permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c) que não é combinado na etapa (d), seguido pela combinação do retentado da UF seco com o permeado da UF suavizado seco para obter uma fórmula de leite seca. Por exemplo, se o retentado da UF que se origina de (b) for combinado na etapa (d), ele é subsequentemente seco na etapa (e-i), e não seco e combinado na etapa (e-ii).
[071] Quando a secagem da etapa (e-i) ou (e-ii) ocorrer após a combinação da etapa (d), o produto combinado pode se submeter a etapas de processamento adicionais antes da secagem. Essas etapas de processamento adicionais opcionais incluem, preferencialmente são limitadas a, concentração do fluxo líquido (isto é, aumento da proporção em peso da proteína/água, por exemplo, por meio de técnicas de evaporação ou filtração (parciais), como nanofiltração ou osmose reversa), tratamento por calor (por exemplo, pasteurização (como HTST, ESL ou UHT) ou esterilização (calor seco ou calor úmido)) e/ou suplementação de água adicionais ou outros componentes. Em uma realização especialmente preferida, as etapas de processamento adicionais que podem ser realizadas no produto combinado antes da secagem da etapa (e-i) não incluem qualquer etapa de remoção de íon polivalente ou qualquer etapa que fracione as proteínas.
[072] A secagem da etapa (e-i) ou (e-ii) obtém uma fórmula seca, preferencialmente, na forma de um pó. No contexto da presente invenção, a fórmula seca tem um teor de água de, no máximo, 10% em peso, preferencialmente, 0-8% em peso, mais preferencialmente, 2-4% em peso, com base no peso total da composição. A fórmula seca pode ser adicionalmente processada em produtos nutricionais, preferencialmente, produtos adequados para alimentar lactentes.
[073] O processo, de acordo com a invenção, produz uma fórmula de leite seca, preferencialmente, na forma de um pó. Em uma realização preferida, esse produto de leite seco é processado adicionalmente em um produto nutricional adequado para prover nutrição a um lactente humano, em particular, um lactente entre 0 e 36 meses de idade. Processamento adicional tipicamente compreende a adição de ingredientes adicionais ao produto leiteiro, conforme conhecido na técnica, em particular, um ou mais selecionados dentre vitaminas, minerais, lipídeos, prebióticos, probióticos, lactose. Quando adequado, esses ingredientes também podem ser adicionados a quaisquer dos retentados da UF ou permeados da UF que se originam da etapa (a), ou (b) o permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) e o produto combinado que se origina da etapa (d) antes da secagem, ou mesmo a qualquer dentre a primeira e segunda composições líquidas de entrada. O técnico no assunto estará ciente dos ingredientes essenciais e benéficos para nutrição de lactente, e como eles são mais bem misturados com a fração de proteína. Processamento adicional da fórmula de leite seca preferencialmente compreende um ou mais dentre homogeneização, tratamento por calor, mistura úmida e/ou seca de um dos ingredientes mencionados acima.
[074] Independente da combinação da lactose em quaisquer dos permeados da UF suavizados que se origina da etapa (c) com quaisquer dos retentados da UF que se originam da etapa (a) ou (b), suplementação adicional de lactose pode ser necessária para atender aos requisitos para nutrição de lactente.
[075] O processo, de acordo com a invenção, provê remoção de íons polivalentes suficiente e preferencialmente íons monovalentes, em virtude da ultrafiltração da etapa (a) e da remoção de íon polivalente da etapa (c), de modo que todos os minerais estejam no ou abaixo de seu nível necessário para nutrição de lactente. No caso do teor de um determinado mineral estar abaixo do nível necessário, preferencialmente, esse mineral é adicionado por estar no alvo (por exemplo, diretriz da UE 91/321/EEC, ou diretriz da UE 2006/141/EC, Agência de Administração de Alimentos e Medicamentos Norte-Americana 21 CFR Cap. 1 parte 107).
[076] O processo, de acordo com a invenção, concede água residual em diversos pontos, por exemplo, da etapa de secagem e, opcionalmente, como permeado de nanofiltração, como permeado de osmose reversa. Em uma realização preferida, essa água residual, opcionalmente, após purificação adicional, por exemplo, por osmose reversa, é reciclada no processo, de acordo com a invenção, por exemplo, utilizada para diluir ou reconstituir a primeira composição líquida e/ou a segunda composição líquida ou como água de diafiltração.
PRODUTOS INTERMEDIÁRIOS
[077] O processo da presente invenção gera diversos produtos intermediários: 1) os retentados da UF combinados que se originam da etapa (a-i) e (a-ii); 2) um produto combinado do permeado da UF suavizado e retentado da UF da etapa (d); e 3) um produto combinado seco da etapa (ei) ou (e-ii) no caso de uma fórmula seca de leite para lactente significa para ser obtida.
Produto intermediário 1)
[078] Produto intermediário 1 é obtido ao sujeitar separadamente os retentados da UF que se originam de (a-i) e (a-ii) a uma etapa de nanofiltração e combinação de sua fração (compreendendo proteína) (isto é, o retentado de nanofiltração que se origina dela). Os retentados da UF são preferencialmente combinados em uma proporção de peso ou volume entre 3:1 e 1:3.
[079] O Produto intermediário 1 é caracterizado por (com base no peso seco total da composição): um teor de proteína entre 40 e 52% em peso, em que caseína e soro estão presentes em uma proporção em peso que está entre 70:30 e 30:70, lactose em uma quantidade entre 35 e 50% em peso, e a presença dos 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, cloro em uma quantidade entre 0,05 e 0,60% em peso e potássio em uma quantidade entre 0,60 e 1,50% em peso. Preferencialmente, esse produto compreende NPN em uma quantidade entre 1,50 e 3,30% em peso, preferencialmente, entre 1,90 e 3,0 e gordura em uma quantidade entre 2,0 e 3,50, preferencialmente entre 2,30 e 3,30 e cinza em uma quantidade entre 4,0 e 10,0% em peso. Preferencialmente, o produto intermediário 1 é líquido.
[080] Mais preferencialmente, produto intermediário 1 é caracterizado por (com base no peso seco total da composição): um teor de proteína entre 42 e 50% em peso, em que caseína e soro estão presentes em uma proporção em peso que está entre 65:35 e 35:65, lactose em uma quantidade entre 37 e 46% em peso, e a presença dos seguintes minerais: magnésio em uma quantidade entre 0,05 e 0,20% em peso, cálcio em uma quantidade entre 0,95 e 1,50% em peso, fósforo em uma quantidade entre 0,60 e 1,30% em peso, sódio em uma quantidade entre 0,20 e 0,45% em peso, cloro em uma quantidade entre 0,15 e 0,40% em peso e potássio em uma quantidade entre 0,70 e 1,20% em peso.
Produto intermediário 2)
[081] O Produto intermediário 2 é obtido ao sujeitar separadamente os retentados da UF que se originam de (a-i) e (a-ii) a uma etapa de concentração (nesse caso, nanofiltração), combinação do retentado da UF concentrado (compreendendo proteína) (isto é, o retentado de nanofiltração que se origina dele) e combinação da composição líquida assim obtida com o permeado da UF suavizado e concentrado (isto é, os permeados da UF que se originam de (a-i) e (a-ii) foram combinados após UF, sujeitos a troca de íon e concentrados por nanofiltração).
[082] O Produto intermediário 2 é caracterizado por (com base no peso seco total da composição): um teor de proteína entre 16 e 24% em peso, em que caseína e soro estão presentes em uma proporção em peso que está entre 70:30 e 30:70, lactose em uma quantidade entre 65 e 80% em peso, e a presença dos 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, cloro em uma quantidade entre 0,30 e 0,90% em peso e potássio em uma quantidade entre 0,30 e 0,90% em peso. Preferencialmente, esse produto compreende NPN em uma quantidade entre 1,30 e 2,80% em peso, preferencialmente, entre 1,50 e 2,60 e gordura em uma quantidade entre 0,5 e 2,0, preferencialmente entre 0,75 e 1,70 e cinza em uma quantidade entre 2,0 e 8,0% em peso. Preferencialmente, o produto intermediário 2 é líquido.
Produto intermediário 3)
[083] O Produto intermediário 3 é uma fórmula de leite seca para alimentar um lactente humano com uma idade entre 0 - 36 meses, como uma fórmula de acompanhamento ou fórmula para lactente, que é obtida por secagem (por spray) do produto intermediário 2 ao qual quantidades adequadas de nutrientes adicionais são adicionadas para atingir seus níveis alvos. Os ditos nutrientes incluem fibras alimentares (em particular, galacto-oligossacarídeo e/ou fructo- oligossacarídeos), minerais (quando necessário), lactose (quando desejado), vitaminas, gorduras. A fórmula seca contém entre 1,0 e 3,0% em peso de umidade.
FIGURA
[084] A Figura retrata as realizações preferidas do sistema, de acordo com a invenção. Com referência à Figura incluída, o sistema, de acordo com a invenção, é descrito como segue.
SISTEMA
[085] A presente invenção também se refere a um aparelho ou sistema especificamente projetado a implementar o processo, de acordo com a invenção. O sistema, de acordo com a invenção, é preferencialmente um sistema modular, em que pelo menos três, preferencialmente, pelo menos quatro módulos estão em conexão fluida entre si, com a opção de que a(s) conexão(ões) fluida(s) possa(m) ser fechada(s) quando e onde necessário. 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.
[086] O sistema, de acordo com a invenção, é disposto para receber duas composições líquidas de entrada (isto é, a composição de leite desnatado de animal e a composição de soro de animal, conforme aqui definido) e para descarregar uma composição sólida (por exemplo, uma fórmula de leite seca). Além disso, composições líquidas e/ou sólidas adicionais por ser recebidas pelo sistema ou descarregadas do sistema.
[087] O sistema, de acordo com a invenção, compreende um módulo de ultrafiltração (1), compreendendo uma membrana de ultrafiltração (1b). O primeiro módulo é projetado para receber a primeira composição líquida (isto é, a composição de leite desnatado de animal, conforme aqui definida), ou uma mistura da primeira e segunda composições líquidas, por meio de uma primeira entrada (1a) a um primeiro lado da membrana de UF (1b). Além disso, o módulo de ultrafiltração (1) compreende uma primeira saída (1c) para descarregar um retentado da ultrafiltração (UFR) do primeiro lado da membrana de UF (1b) e uma segunda saída (1d) para descarregar um permeado da ultrafiltração (UFP) do segundo lado da membrana de UF (1b).
[088] A membrana de UF tem dois lados, um para receber a primeira composição líquida, ou uma mistura da primeira e segunda composições líquidas, e descarregar o UFR, e um para descarregar o UFP. O retentado é descarregado do mesmo lado da membrana de UF (1b) como a primeira composição líquida, ou uma mistura da primeira e segunda composições líquidas, é recebida, e o permeado da UF é descarregado do outro lado da membrana de UF. O UFP, assim, compreende somente o material que permeou através da membrana de UF (1b). A membrana de UF (1b) empregada no módulo de ultrafiltração (1) pode ser qualquer membrana de UF conhecida na técnica, incluindo membranas de cerâmica e membranas enroladas em espiral orgânicas, preferencialmente, membrana de UF (1b) é uma membrana enrolada em espiral orgânica. A membrana de UF (1b) tem um limite de peso molecular que permite que proteínas, como proteínas de soro e caseína, para permanecer no retentado. Preferencialmente, o limite de peso molecular é 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.
[089] Opcionalmente, o sistema, de acordo com a invenção, compreende um segundo módulo de ultrafiltração (10), compreendendo uma segunda membrana de ultrafiltração (10b). O segundo módulo de ultrafiltração (10) é projetado para receber a segunda composição líquida (isto é, a composição de soro de animal conforme aqui definida) por meio de uma primeira entrada (10a) a um primeiro lado da segunda membrana de UF (10b). Além disso, o segundo módulo de ultrafiltração (10) compreende uma primeira saída (10c) para descarregar um segundo retentado da ultrafiltração (UFR) do primeiro lado da segunda membrana de UF (10b) e uma segunda saída (10d) para descarregar um segundo permeado da ultrafiltração (UFP) do segundo lado da segunda membrana de UF (10b). A segunda membrana de UF (10b) empregada no módulo de ultrafiltração (10) pode ser qualquer membrana de UF conhecida na técnica, incluindo membranas de cerâmica e membranas enroladas em espiral orgânicas, preferencialmente membrana de UF (10b) é uma membrana enrolada em espiral orgânica. A membrana de UF (10b) tem um limite de peso molecular que permite que proteínas, como proteínas de soro e caseína, permaneçam no retentado. Preferencialmente, o limite de peso molecular é 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.
[090] O sistema, de acordo com a invenção, compreende um módulo de remoção de íon polivalente (2) para remover íons polivalentes de um ou mais permeados da ultrafiltração (UFPs) que se originam de módulo de ultrafiltração (1) e opcionalmente do módulo de ultrafiltração (10). O módulo de remoção de íon polivalente (2) compreende uma entrada (2a) para receber o um ou mais UFPs, meios para remover íons polivalentes do UFP (2b), e uma saída (2c) para descarregar um UFP suavizado. O módulo de remoção de íon polivalente (2) removes (quantidades significativas de) íons polivalentes (isto é, íons tendo uma carga positiva ou negativa de dois ou mais) do UFP, e também pode remover (quantidades significativas de) íons monovalentes do UFP. Preferencialmente, o módulo de remoção de íon polivalente (2) compreende meios para remover (quantidades significativas de) íons polivalentes e meios para remover (quantidades significativas de) íons monovalentes. No caso de os meios para remover (quantidades significativas de) íons polivalentes e meios para remover (quantidades significativas de) íons monovalentes estiverem ambos presentes, esses meios podem ser um único meio, capaz de remoção de íons polivalentes e monovalentes, ou preferencialmente dois meios separados, um capaz de remoção de íons polivalentes (2b) e um capaz de remoção de íons monovalentes (2f). Os dois meios para remover íons separados podem estar presentes em duas unidades distintas dentro do módulo (2), em que uma saída (2d) da primeira unidade (2b), preferencialmente, para remover íons polivalentes, está em conexão fluida com uma entrada (2e) da segunda unidade (2f), preferencialmente, para remover íons monovalentes, e a saída (2c) está disposta para descarregar um UFP suavizado da segunda unidade (2f).
[091] Qualquer técnica conhecida para remover íons polivalentes e opcionalmente monovalentes pode ser utilizada como meios para remover íons polivalentes (2b) e opcionalmente meios para remover íons monovalentes (2f). De maneira conveniente, a(s) unidade(s) de remoção de íons é(são) selecionada(s) de uma configuração de eletrodiálise (compreendendo membranas de troca de íon e meios para aplicar uma diferença potencial elétrica sobre as ditas membranas de troca de íon), uma configuração de troca de íon (compreendendo pelo menos uma coluna preenchida com resinas aniônicas e/ou catiônicas), uma configuração de precipitação de sal, uma membrana de nanofiltração, opcionalmente, com uma entrada adicional para receber água de diafiltração, ou combinações destes. Em uma realização preferida, o módulo (2) compreende pelo menos uma coluna de troca de íon compreendendo resinas de troca de ânion e/ou cátion como unidade de remoção de íon polivalente (2b) e uma membrana de nanofiltração como unidade de remoção de íon monovalente (2f). Em uma realização especialmente preferida, o módulo (2) compreende pelo menos uma membrana de nanofiltração, uma configuração de precipitação de sal e um meio para remoção de precipitação (preferencialmente, uma membrana de ultrafiltração), mais preferencialmente, módulo (2) ainda compreende uma configuração de eletrodiálise. Mais preferencialmente, o módulo (2) compreende, na seguinte ordem colocada em série, pelo menos, uma membrana de nanofiltração, uma configuração de precipitação de sal, um meio para remoção da precipitação (preferencialmente, uma membrana de ultrafiltração) e uma configuração de eletrodiálise.
[092] No sistema, de acordo com a invenção, o módulo de remoção de íon polivalente (2) é disposto entre o(s) módulo(s) de ultrafiltração(1 e, opcionalmente, 10) e o módulo de mistura (3).
[093] 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 permite a mistura do retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (1), o retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (10) e o permeado da UF suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2).
[094] Em uma primeira realização preferida, o módulo de mistura (3) é designado a misturar o retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (1), o retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (10) e o permeado da UF suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2). Assim, na primeira realização preferida, o módulo de mistura (3) é designado a receber um permeado da UF suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2) (seja como líquido ou sólido) por meio de uma primeira entrada (3a), o retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (1) (seja como líquido ou sólido) por meio de uma segunda entrada (3b) e o retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (10) (seja como líquido ou sólido) por meio de uma terceira entrada (3d). O módulo de mistura (3) ainda compreende uma saída (3c) para descarregar um produto recombinado (seja como líquido ou sólido).
[095] Em uma segunda realização preferida, existem dois módulos de mistura, um módulo de mistura (30) para misturar a primeira composição líquida com a segunda composição líquida e para descarregar a mistura das primeira e segunda composições líquidas, e um módulo de mistura (3) para misturar a mistura do retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (1) e do retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (10) com o permeado da UF suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2). Na segunda realização preferida, o primeiro módulo de mistura (30) é designado a receber a primeira composição líquida por meio de uma primeira entrada (30a) e a segunda composição líquida por meio de uma segunda entrada (30b), e para descarregar a mistura das primeira e segunda composições líquidas por meio de uma saída (30c). Assim, o primeiro módulo de mistura (30) compreende uma primeira entrada (30a) e uma segunda entrada (30b) para receber composições líquidas e uma saída (30c) para descarregar uma composição líquida misturada. O segundo módulo de mistura (3) é designado a receber o permeado da UF suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2) (seja como líquido ou sólido) por meio de uma primeira entrada (3a) e a mistura do retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (1) e o retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (10) (seja como líquido ou sólido) por meio de uma segunda entrada (3b), e para descarregar o produto recombinado por meio de uma saída (3c). Assim, o segundo módulo de mistura (3) compreende uma primeira entrada (3a) e uma segunda entrada (3b) para receber composições líquidas e/ou sólidas e uma saída (3c) para descarregar uma composição líquida ou sólida recombinada.
[096] No(s) módulo(s) de mistura, de acordo com a invenção, a mistura pode ser realizada por qualquer método conhecido na técnica. A mistura pode ser realizada meramente pela combinação de duas ou mais composições. O(s) módulo(s) de mistura pode(m) ainda compreender meios de mistura. Os meios de mistura podem ser quaisquer meios adequados para mistura de duas composições conhecidas na técnica, como “em tubo” (isto é, pela união de dois ou mais tubos de entrada em um único tubo de saída), em um tanque ou vaso (equilíbrio), em um vaso agitado, ou por qualquer misturador ou fundidor industrial conhecido na técnica. Meios de mistura adequados incluem meios para mistura de duas composições líquidas, por exemplo, mistura dinâmica ou mistura estática, ou para misturar duas composições sólidas (por exemplo, dois pós), por exemplo, um fundidor seco, como um fundidor de borracha, um fundidor de pá, um fundidor de tambor e um fundidor vertical, ou uma composição líquida e uma composição sólida, preferencialmente, para misturar duas composições líquidas. Em uma realização especialmente preferida, os meios de mistura são “em tubo” ou em um tanque de equilíbrio.
[097] O módulo de mistura (3) e módulo de mistura opcional (30) podem ser dispostos no sistema antes do módulo de ultrafiltração (1) ou após o módulo de ultrafiltração (1). No caso de o módulo de mistura (30) ser disposto antes do módulo de ultrafiltração (1), a primeira composição líquida e a segunda composição líquida são misturadas antes da ultrafiltração. No caso de o módulo de mistura (3) ser disposto após os módulos de ultrafiltração (1) e (10), as primeira e segunda composições líquidas são, cada uma, ultrafiltradas separadamente antes de misturar os retentados da UF que se originam dos módulos de ultrafiltração (1) e (10).
[098] O sistema, de acordo com a invenção, preferencialmente compreende um módulo de secagem (4), que é disposto para secagem de pelo menos uma composição líquida. O módulo de secagem (4) é designado a receber uma composição líquida (por exemplo, o produto recombinado) por meio de uma entrada (4a) aos meios de secagem (4b), e para descarregar uma composição sólida por meio de uma saída (4c) dos meios de secagem (4b). Os meios de secagem (4b) podem ser quaisquer meios adequados para secagem de uma composição líquida conhecida na técnica, por exemplo, um secador de spray, um secador de leito (fluidizado), um secador de tambor, um secador de congelamento, um secador de rolamento etc. Em uma realização especialmente preferida, os meios de secagem (4b) são um secador a spray.
[099] O módulo de secagem (4) pode ser disposto no sistema antes do módulo de mistura (3) ou depois do módulo de mistura (3), contanto que seja disposto após o módulo de ultrafiltração (1) e módulo de ultrafiltração (10) opcional. No caso de o módulo de secagem (4) ser disposto entre o módulo de ultrafiltração (1) e módulo de ultrafiltração (10) opcional e o módulo de mistura (3), pelo menos um dos retentados da ultrafiltração que se originam dos módulos de ultrafiltração (1) e, opcionalmente, (10) é seco antes da mistura. No caso de o módulo de secagem (4) ser disposto após o módulo de mistura (3), os retentados da ultrafiltração são, primeiro, misturados e, então, a mistura do retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (1) e o retentado da UF que se origina do módulo de ultrafiltração (10) é seca.
[0100] Opcionalmente, o sistema, de acordo com a invenção, compreende módulo(s) de secagem adicional(s), cada um para secagem de pelo menos um fluxo líquido. Cada módulo de secagem é designado a receber uma composição líquida por meio de uma entrada aos meios de secagem, e para descarregar uma composição sólida por meio de uma saída dos meios de secagem. Os meios de secagem podem ser quaisquer meios adequados para secagem de uma composição líquida conhecida na técnica, por exemplo, um secador de spray, um secador de leito (fluidizado), um secador de tambor, um secador de congelamento, um secador de rolamento etc. Em uma realização especialmente preferida, os meios de secagem é um secador a spray. Um módulo de secagem adicional pode ser disposto no sistema antes do módulo de mistura (3) e após o segundo módulo de ultrafiltração (10), preferencialmente, no caso do primeiro módulo de secagem (4) ser disposto antes do módulo de mistura (3) e após o primeiro módulo de ultrafiltração (1). Como tal, os retentados da ultrafiltração descarregados de ambos os módulos de ultrafiltração (1) e (10) são secos antes da mistura no módulo de mistura (3).
[0101]Em uma primeira realização preferida, o sistema, de acordo com a invenção, compreende dois módulos de ultrafiltração (1) e (10). A saída (1c) do primeiro módulo de ultrafiltração (1) está em conectividade fluida com a entrada (3b) do módulo de mistura (3), e a saída (1d) está em conectividade fluida com a entrada (2a) do módulo de remoção de íon polivalente (2). A saída (10c) do segundo módulo de ultrafiltração (10) está em conectividade fluida com a entrada (3d) do módulo de mistura (3), e a saída (10d) está em conectividade fluida com a entrada (2a) do módulo de remoção de íon polivalente (2). A saída (2c) está em conectividade fluida com a entrada (3a) do módulo de mistura (3), e a saída (3c) está em conectividade fluida com a entrada (4a) do módulo de secagem (4). As entradas (1a) e (10a) são dispostas para receberem composições líquidas para o sistema (por exemplo, leite desnatado de animal e soro de animal) e a saída (4c) é disposta para descarregar uma composição sólida do sistema (por exemplo, uma fórmula de leite seca). Especialmente preferido é o módulo (2) compreender uma unidade de remoção de íon polivalente (2b), preferencialmente, pelo menos uma coluna de troca de íon, e uma unidade de remoção de íon monovalente (2f), preferencialmente, uma membrana de nanofiltração.
[0102] Em uma segunda realização preferida, o sistema, de acordo com a invenção, compreende dois módulos de mistura (3) e (30). A saída (30c) do primeiro módulo de mistura (30) está em conectividade fluida com a entrada (1a) do módulo de ultrafiltração (1). A saída (1c) está em conectividade fluida com a entrada (3b) do segundo módulo de mistura (3), e a saída (1d) está em conectividade fluida com a entrada (2a) do módulo de remoção de íon polivalente (2). A saída (2c) está em conectividade fluida com a entrada (3a) do segundo módulo de mistura (3), e a saída (3c) está em conectividade fluida com a entrada (4a) do módulo de secagem (4). As entradas (30a) e (30b) são dispostas para receberem composições líquidas para o sistema (por exemplo, leite desnatado de animal e soro de animal) e a saída (4c) é disposta para descarregar uma composição sólida do sistema (por exemplo, uma fórmula de leite seca). Especialmente preferido é que o módulo (2) compreende uma unidade de remoção de íon polivalente (2b), preferencialmente, pelo menos uma coluna de troca de íon e uma unidade de remoção de íon monovalente (2f), preferencialmente, uma membrana de nanofiltração.
[0103] O sistema, de acordo com a invenção, pode compreender módulos adicionais ou aspectos adicionais, conforme descrito aqui abaixo.
[0104] Em uma realização preferida adicional, o sistema, de acordo com a invenção, compreende um ou mais módulos de concentração para concentração de (um) fluxo(s) líquido(s). Esse módulo de concentração compreende uma entrada para receber uma composição líquida a um meio para concentração, um meio para concentração e uma saída para descarregar uma composição líquida concentrada. Qualquer técnica de concentração conhecida pode ser utilizada como meio para concentração. De maneira conveniente, o meio para concentração é selecionado de uma configuração de evaporação (por exemplo, ao aumentar a temperatura e/ou reduzir a pressão) ou uma configuração de filtração por membrana (por exemplo, uma membrana de osmose reversa ou uma membrana de nanofiltração). Um módulo de concentração também pode ser combinado com o módulo de remoção de íon polivalente (2), de modo a realizar a concentração durante a remoção de íon monovalente (por exemplo, utilizando nanofiltração opcionalmente aprimorada com diafiltração).
[0105] Em uma realização preferida adicional, o sistema, de acordo com a invenção, compreende meio para reciclagem de água (residual)dos fluxos de saída para fluxos de entrada. Água residual pode ser obtida no módulo de secagem (4), no módulo de remoção de íon polivalente (2) (por exemplo, como permeado de nanofiltração) e em cada um dos módulos de concentração (por exemplo, como permeado de osmose reversa). Preferencialmente, pelo menos um dentre o módulo de secagem (4), o módulo de remoção de íon polivalente (2) e um módulo de concentração ainda compreende uma saída adicional para descarregar água do módulo, mais preferencialmente, pelo menos um dos módulos de concentração compreende essa saída adicional. Mais preferencialmente, o módulo de secagem (4), o módulo de remoção de íon polivalente (2) e cada um dos módulos de concentração, cada um, compreende essa uma saída. A água residual pode ser utilizada para diluir quaisquer das composições líquidas de entrada, por exemplo, a primeira composição líquida e/ou a segunda composição líquida, ou pode ser utilizada como água de diafiltração, por exemplo, no módulo de remoção de íon polivalente (2). Preferencialmente, o primeiro módulo de ultrafiltração (1) e/ou o segundo módulo de ultrafiltração (10) e/ou o módulo de remoção de íon polivalente (2) ainda compreende uma entrada adicional para receber água residual. O técnico no assunto aprecia que as saídas para descarregar água residual estão em conectividade fluida com as entradas para receber água residual, preferencialmente, por meio de um conduto, em que opcionalmente um ou mais tanques de coleção ou um ou mais meios de purificação adicionais (por exemplo, membranas de osmose reversa) são integrados.
[0106] Em uma realização preferida adicional, o sistema, de acordo com a invenção, compreende meios para tratar por calor uma composição líquida. Qualquer uma das composições líquidas que são levadas através do sistema, de acordo com a invenção, podem ser adequadamente tratadas por calor, utilizando qualquer técnica de tratamento por calor conhecida na técnica. De maneira conveniente, o sistema, de acordo com a invenção, compreende pelo menos um módulo de tratamento por calor, disposto para tratar por calor uma composição líquida. Esse módulo de tratamento por calor compreende uma entrada para receber uma composição líquida a um meio para tratamento por calor, um meio para tratamento por calor e uma saída para descarregar uma composição líquida tratada por calor. Qualquer técnica de tratamento por calor conhecida na técnica pode ser utilizada como um meio para tratamento por calor, como configuração de pasteurização ou esterilização. Preferencialmente, um trocador de calor de placa (PHE) e/ou uma injeção/infusão de vapor direto (DSI) é utilizada como meio de tratamento por calor.
[0107] O sistema, de acordo com a invenção, pode ainda compreender meio de resfriamento, preferencialmente, para permitir que o sistema opere em uma temperatura abaixo de 15 °C, mais preferencialmente, abaixo de 12 °C. O técnico no assunto entenderá que o congelamento do fluxo líquido é altamente indesejável, em que a temperatura deve ser mantida alta o suficiente para os diferentes fluxos líquidos permanecerem líquidos. Tipicamente, o meio de resfriamento permite que o sistema opere em uma temperatura de pelo menos 2 °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 da torre de resfriamento, trocador de calor (de placa ou tubular, preferencialmente, em conexão com o PHE utilizado para tratamento por calor), resfriamento por líquido refrigerante (fluido de transferência de calor), técnica de gelo transferível.
[0108] No caso de um módulo compreender uma membrana de nanofiltração, a nanofiltração pode ser opcionalmente aprimorada por diafiltração. Para realizar a diafiltração, o módulo precisa de uma entrada adicional para receber água ao primeiro lado da membrana de nanofiltração, de modo a permitir a diluição e a re-filtração do retentado de nanofiltração. Em uma realização preferida, o módulo de remoção de íon polivalente (2) compreende essa entrada adicional (2d).
[0109] 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 utilizados para realizar permeação fácil, como utilizando a gravidade ou a aplicação de pressão transmembrana (TMP). TMP pode ser realizada ao pressurizar o primeiro lado da membrana (isto é, o lado do retentado) ou ao despressurizar o segundo lado da membrana (isto é, o lado do permeado). Adequadamente, uma bomba utilizando pressão hidrostática para pressurizar o primeiro lado da membrana e/ou uma bomba gerando sucção no segundo lado da membrana é utilizada. As bombas adequadas incluem bombas centrífugas e bombas de deslocamento positivas, preferencialmente, bombas centrífugas são utilizadas.
[0110] 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, por meio de um conduto. Os diferentes módulos do sistema, especialmente, o módulo de ultrafiltração (1), o módulo de mistura (3) e o módulo de secagem (4), podem ser interligados em diferentes configurações, contanto que o sistema esteja disposto para implementar o processo, de acordo com a invenção.
[0111] 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 de animal, de entrada por hora. O sistema, de acordo com a invenção, preferencialmente opera com 1500-5000 kg, mais preferencialmente, 2200-4000 kg, mais preferencialmente, 2600-3000 kg matéria seca da segunda composição líquida, preferencialmente, de soro de animal, de entrada por hora. O sistema, de acordo com a invenção, preferencialmente opera com 750-4000 kg, mais preferencialmente, 1000-3000 kg, mais preferencialmente, 1500-2000 kg de retentado da UF descarregado do(s) módulo(s) de ultrafiltração por hora de ambos os fluxos de entrada combinados. O processo, de acordo com a invenção, preferencialmente opera com 1000-5000 kg, mais preferencialmente, 1500-4000 kg, mais preferencialmente, 2000-2500 kg de permeado da UF descarregado do(s) módulo(s) de ultrafiltração por hora de ambos os fluxos de entrada combinados.
[0112] A invenção, agora, será ilustrada por diversos exemplos que não devem ser entendidos por limitar a invenção de qualquer maneira.
EXEMPLOS Exemplo 1
[0113] 400 kg de leite desnatado de vaca pasteurizado com uma proporção em peso de caseína para proteína de soro de 80:20 foram sujeitos à ultrafiltração por uma membrana de UF Synder ST3838 tendo a 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 de entrada e os produtos da ultrafiltração são dados na tabela 1. O leve aumento no peso total dos produtos finais (UFR1 e UFP1) comparados ao leite desnatado de entrada pode ser atribuído à diluição do volume morto de estação durante a transição do produto para a água durante lavagem da estação. Como pode ser visto dos dados da tabela 1, o retentado da UF é rico em proteínas, enquanto o permeado da UF é rico em lactose. Tabela 1: Composições do exemplo 1 (em % em peso com base no peso seco total)
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Exemplo 2
[0114] 1000 kg de soro doce pasteurizado com proteínas de soro como a única fonte de proteína foram sujeitos a ultrafiltração por uma membrana de UF Synder ST3838 tendo um MWCO de 10 kDa. Ultrafiltração foi realizada em uma temperatura entre 10 e 12 °C, e 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 de entrada e os produtos da ultrafiltração são dados na tabela 2. O leve aumento no peso total dos produtos finais (UFR1 e UFP1) comparado do soro doce de entrada pode ser atribuído à diluição do volume morto de estação durante a transição do produto para água durante a lavagem da estação. Tabela 2: Composições do exemplo 2 (em % em peso com base no peso seco total)
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Exemplo 3
[0115] O UFP1 do exemplo 1 e o UFP2 do exemplo 2 foram combinados em uma proporção em peso de 20/80 para obter 799 kg de um UFP combinado. O UFP combinado foi sujeito à troca de íon para produzir um UFP suavizado e, subsequentemente, à nanofiltração aprimorada com diafiltração. A troca de íon empregou uma resina aniônica carregada com íons de cloro e uma resina catiônica carregada com íons de sódio, para trocar os íons polivalentes para sódio e cloro. Troca de íon operada em um pH entre 2,4 e 4,3 e uma temperatura entre 5 e 10 °C. A nanofiltração empregou 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 totais do retentado atingiu 20%. O UFP suavizado foi concentrado a teor de sólidos totais final de cerca de 20%. 178 kg de um concentrado de UFP suavizado foram obtidos como um retentado de nanofiltração (NFR1), junto a 1225 kg de um permeado de nanofiltração (NFP1). As composições do UFP combinado de entrada e os produtos da nanofiltração são dados na tabela 3. A grande maioria dos íons polivalentes foi removida durante a troca de íon e a grande maioria dos íons monovalentes terminou no NFP1. O concentrado de UFP suavizado (NFR1) conteve quase exclusivamente lactose. Tabela 3: Composições de exemplo 3 (em % em peso com base no peso seco total)
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Exemplo 4
[0116] O UFR1 do exemplo 1 foi concentrado e sujeito à remoção de íon monovalente por nanofiltração sobre uma membrana de NF Synder NFX 3838 tendo MWCO de 150-300 Da. Nanofiltração operou em uma temperatura entre 8 e 20 °C, e com uma pressão transmembrana de 2 bar e VCF de cerca de 2. O permeado foi coletado em uma vazão de até 220 L/h. 108 kg de um concentrado de UFR1 como retentado de nanofiltração (NFR2) foram obtidos, junto a 149 kg de um permeado de nanofiltração (NFP2). Utilizando nanofiltração, o UFR1 é concentrado a um teor de sólidos totais de cerca de 18%. A composição do produto NFR2 da nanofiltração é dada na tabela 4. Tabela 4: Composição de exemplo 4 (em % em peso com base no peso seco total)
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Exemplo 5
[0117] O UFR2 de exemplo 2 foi concentrado e sujeito à remoção de íon monovalente por nanofiltração por uma membrana de NF Synder NFX 3838 tendo MWCO de 150-300 Da. Nanofiltração operou 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 um concentrado de UFR2 como retentado de nanofiltração (NFR3) foram obtidos, junto a 148 kg de um permeado de nanofiltração (NFP3). Utilizando nanofiltração, o UFR2 é concentrado a um teor de sólidos totais de cerca de 18%. A composição do produto NFR3 da nanofiltração é dada na tabela 5. Tabela 5: Composição de exemplo 5 (em % em peso com base no peso seco total)
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Exemplo 6
[0118] O objetivo é produzir uma mistura com uma proporção de caseína:soro de 40:60. Para este fim, o concentrado de UFR1 do exemplo 4 (NFR2) é misturado com o concentrado de UFR2 do exemplo 5 (NFR3) em uma proporção em peso de 59 kg:87,62 kg (com base em uma composição líquida) ou em uma proporção em peso de 10,59 kg:16,45 kg (com base em uma composição seca) respectivamente, para produzir uma mistura de UFR1 e UFR2. Além de a tabela 6 ter mencionado constituintes, a mistura de NFR2/NFR3 compreende NPN em 2,82% em peso e gordura em 3,08% em peso.Tabela 6: Composição do exemplo 6 (em % em peso com base no peso seco total)
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[0119] A combinação do concentrado de UFR1 do exemplo 4 (NFR2) com o concentrado UFR2 do exemplo 5 (NFR3) em outra proporção em peso selecionada permite obter uma mistura que compreende caseína para proteínas de soro em uma proporção que está dentro da variação reivindicada. A adição de um permeado de UF suavizado e opcionalmente concentrado (que é substancialmente livre de proteínas) permite que aumente uma quantidade de lactose a um nível desejado. A mistura obtida pode ser seca a spray em uma fórmula de leite seca. Por exemplo, a adição de quantidades adequadas necessária de nutrientes e minerais, quando necessário, permite que se obtenha uma fórmula para crescimento com 40:60 de proporção de caseína a proteína de soro. Misturas alternativas de UFR1 e UFR2 foram feitas para produzir outras misturas de UFR1 e UFR2 que compreenderam 50:50 e 60:40 de proporção de caseína para soro.
Exemplo 7
[0120] Um concentrado de UFP suavizado foi recombinado com a mistura de UFR1 e UFR2 para produzir uma composição com uma proporção de 60:40 de caseína para proteína de soro. O concentrado de UFP suavizado foi combinado com a mistura de UFR1 e UFR2. O concentrado de UFR1 do exemplo 4 (NFR2), o concentrado de UFR2 do exemplo 5 (NFR3) e o concentrado e UFP suavizado (NFR1) do exemplo 3 são misturados em uma proporção em peso de 88,51 kg:43,81 kg:188,77 kg (com base em uma composição líquida) ou em uma proporção em 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 suavizado.
[0121] Além de na tabela 7 mencionar constituintes, a mistura de NFR1/NFR2/NFR3 compreende NPN em 1,67% em peso e gordura em 1,01% em peso.Tabela 7: Composição de exemplo 7 (em % em peso com base no peso seco total)
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[0122] A combinação do concentrado de UFP suavizado com a mistura de UFR1 e UFR2 em outras proporções em peso selecionadas permite a obtenção de uma mistura que compreende caseína para proteínas de soro em uma proporção desejada que está dentro da variação reivindicada. A adição do permeado de UF suavizado e opcionalmente concentrado (que é substancialmente livre de proteínas) permite aumentar uma quantidade de lactose a níveis maiores, conforme apresentados. A mistura obtida pode ser seca por spray em uma fórmula de leite seca. Por exemplo, a adição de quantidades adequadas de nutrientes e minerais necessários, quando necessário, permite-se obter uma fórmula para crescimento com uma proporção de 60:40 caseína para proteína de soro. Misturas alternativas foram feitas de maneira semelhante para obter composições que compreenderam proporção de 50:50 e 40:60 caseína para soro.
Exemplo 8
[0123] Fracionamento de pó de leite desnatado reconstituído (SMP) e pó de soro doce reconstituído (SWP), de acordo com a invenção, foi realizado utilizando uma combinação de operações de unidade, para preparar três tipos de produtos de base de nutrição de lactente. SMP reconstituído e SWP reconstituído foram, cada um, sujeitos a UF (etapa 1), os retentados (UFRs) foram sujeitos a NF (etapa 2) e os permeados (UFPs) à remoção de íon poli e monovalente (etapa 3). Subsequentemente, o retentados de 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 operou em condições de estado estável por 4-10 h, durante o que um fluxo médio aceitável foi alcançado completamente em toda a sequência de produção. Fatores de concentração para as etapas de filtração em membrana são dados em “fator de concentração de massa” (MCF), que são calculados da mesma maneira que um VCF, mas utilizando peso ao invés de volume. Pode-se presumir que MCF = VCF, uma vez que todas as densidades são próximas às 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, variações discretas foram observadas para os MCFs. Aqui abaixo, a variação de MCF é dada ou o desvio do determinado valor foi menor que 10% em todas as vezes.Tabela 8: Composições de SMP e SWP (por 100 g de pó)
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Etapa 1: Fracionamento de SMP reconstituído e SWP reconstituído foi realizado utilizando duas membranas de ultrafiltração 3838 10 kDa em série (Synder Filtration), para separar os materiais de alimentação em um retentado rico em proteína e um permeado rico em lactose/sais de leite a 10 °C. O material de alimentação de leite desnatado reconstituído (~2800 kg) em um teor de sólidos totais de 8,64% p/p de sólido, pH de 6,9 a 5,8 °C, foi fracionado utilizando um fator de concentração de massa concentração de 2, enquanto o material de alimentação de soro doce reconstituído (~3500 kg) em um teor de sólidos totais de 6,1% p/p de sólido, pH de 6,63 a 6,8 °C foi fracionado utilizando um fator de concentração de massa de 5,5. A distribuição macronutricional e mineral dos fluxos de retentado e permeado líquidos de UF1 e UF2 são apresentados 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)
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Etapa 2: Pós-ultrafiltração dos fluxos de pós de leite desnatado reconstituído e soro doce, os retentados subsequentes UFR1 e UFR2 foram concentrados e parcialmente desmineralizados utilizando uma membrana de nanofiltração (NF) 3838 150-300 Da (GEA Filtration, Denmark [Dinamarca]). Para concentração e desmineralização de ~ 500 kg de UFR1 (pH 6,82 a 6 °C) para 26% p/p de teor de sólidos, NF1 utilizou duas membranas de NF em série; enquanto para a concentração e desmineralização de ~ 640 kg UFR2 (pH 5,88 a 6,5 °C) para 28% p/p de teor de sólidos como uma única membrana de NF foi utilizada em NF2. NF1 operou dentro de uma variação de fator de concentração de massa de 1,8-2,2, enquanto NF2 operou dentro de uma variação de fator de concentração de massa de 2,6-3. Tanto NF1 quanto NF2 foram operadas dentro da variação 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 macronutricional e mineral dos fluxos de retentado e permeado líquidos de NF1 e NF2 é apresentada na tabela 10. O processo produziu para NFR1 e NFR2 pós de concentrado de proteína do leite (MPC50) e concentrado de proteína de soro (WPC35) respectivamente.Tabela 10: Composições de NFRs e NFPs (por 100 g)
Figure img0015
Etapa 3: Permead os de leite e soro de UF1 e UF2 respectivamente foram separados e parcialmente desmineralizados separadamente por NF3 utilizando duas membranas de nanofiltração (NF) 3838 150-300 Da em série (GEA Filtration, Denmark [Dinamarca]). Para concentração e desmineralização de ~1000 kg de UFP1 (pH 5,9 a 6,9 °C) foram concentrados a 22% p/p de teor de sólidos. Para concentração e desmineralização de ~1000 kg de UFP2 (pH 5,6 a 6 °C) foram concentrados a 22% p/p de teor de sólidos. Para a concentração tanto de UFP1 quanto de UFP2, NF3 operou dentro de uma variação de fator de concentração de massa de 3,5-4 em uma temperatura de 10 °C. Os fluxos de permeado médios somaram 9,73 kg/m2/h (para UFP1) e 10,9 kg/m2/h (para UFP2). A distribuição macronutricional e mineral dos fluxos de retentado e permeado líquidos de NF3 são apresentadas na tabela 11.
[0124] Pós-concentração e desmineralização de UFP1 e UFP2 por NF3, ambos os retentados foram subsequentemente aquecidos de maneira indireta a 82 °C utilizando um trocados de calor de placa indireto alimentando um vaso de 250 L revestido de aço inoxidável. Uma vez que o retentado de NF3 estava no vaso de armazenamento, o pH foi ajustado a 7,2 (a 82 °C) utilizando uma solução de 30% p/p de NaOH, causando a precipitação de sais de cálcio, principalmente de fosfato e citrato. A solução precipitada foi mantida a 82 °C por 20 minutos para maximizar a reação de precipitação seguida por resfriamento a 20 °C utilizando um trocador de calor de placa indireta alimentando um segundo vaso de 250 L revestido de aço inoxidável. O material precipitado foi removido do fluxo de retentado de NF3 (pós- precipitação) por UF3 utilizando duas membranas de ultrafiltração 3838 10 kDa em série (Synder Filtration). UF3 operou dentro de um fator de concentração de massa de 10 em uma temperatura de 20 °C. A distribuição macronutricional e mineral dos fluxos de retentado líquidos de UF3 são apresentadas na tabela 12. O processo, de acordo com a invenção, produziu ~50% de desmineralização nos retentados de UF3 comparado a UFP1 e UFP2 por matéria seca.
[0125] Os fluxos de retentado líquidos de UF3 foram combinados em um vaso de aço inoxidável a 40 °C. O lote composto (65 kg de massa total) constituiu o UFR3 de leite desnatado e o UFR3 de soro doce em uma proporção de massa de 20:80 respectivamente. O lote foi subsequentemente desmineralização utilizando uma estação de eletrodiálise piloto (P1 EDR-Y, MemBrain). O endpoint da desmineralização foi determinado com base na relação entre condutividade da lactose desmineralizada e o teor de cinza nela (endpoint: condutividade < 1 mS; teor de cinza < 0,75% em peso com base em matéria seca). Uma vez que o endpoint da desmineralização foi atingido, o fluxo de concentrado de lactose desmineralizada foi resfriado a 5 °C, seguido pela determinação do teor de sólidos totais do produto ED como 16,62% p/p.Tabela 11: Composições de NFR3s e NFP3s (por 100 g)
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Tabela 12: Composições de UFR3s e UFP3s (por 100 g)
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Etapa 4 : A fase final no processo foi a produção de nutrição de lactente/criança nutricionalmente balanceada utilizando os materiais preparados nas etapas anteriores (1 a 3). Como tal, a solução de concentrado de lactose produzida na etapa 3 (produto ED) foi utilizada como o fluxo líquido ao qual o NFR1 e NFR2 foram adicionados, oferecendo o teor desejado (legalmente necessário) e proporção de proteína (caseína/soro) e lactose para leite de lactente de primeiro estágio (IF), leite de acompanhamento (FO) e leite para crescimento (GUM). Os fluxos foram misturados nas proporções mencionadas na tabela 13. Nesse estágio, o fluxo de concentrado líquido compreendendo lactose desmineralizada (do produto ED), MPC (de NFR1) e WPC (de NFR2) foi pré-aquecido a 50 °C, seguido por dosagem de óleo e GOS para atender aos requisitos nutricionais. Os fluxos de fórmula de lactente concentrada líquidos foram, então, aquecidos e tratados a 85 °C por 5 min. em um trocador de calor tubular indireto (Mircothermics), homogeneizados a jusante do tratamento de calor nas primeira e segunda pressões de estágio de 125 e 25 bar respectivamente (a 60 °C), seguido por evaporação a 55% p/p de teor de sólidos em um único evaporador de filme de queda de efeito, operando a 55 °C; e secagem por spray utilizando um secador em spray de único estágio equipado com atomização de 2 bicos de fluido operando em uma temperatura de entrada e saída de 175 °C e 90 °C respectivamente. A composição nutricional de pós de IF, FO e GUM produzida é delineada na tabela 14.
[0126] Observe que todos os componentes mencionados na tabela 14, exceto para a gordura e parte dos carboidratos (GOS) originados dos materiais de início de leite desnatado e soro doce. Todos os componentes na tabela 14 estão dentro de variações aceitáveis para aquele componente, ou estão abaixo dessas variações aceitáveis. Para os componentes cujo teor está abaixo do aceitável, fortificação seria necessária para aumentar seu teor para dentro das variações aceitáveis. É importante observar que nenhum dos componentes mencionados, nem mesmo os íons polivalentes, estão presentes acima de sua variação aceitável, o que seria inaceitável uma vez que tirar é impossível, enquanto a adição de um ou poucos componentes pode acontecer diretamente. A possibilidade de preparação de diferentes produtos nutricionais para lactente, tudo de acordo com os padrões legais, demonstra a versatilidade e flexibilidade do processo de acordo com a invenção. Tabela 13: Proporções de Mistura, expressas em kg de concentrado líquido por 100 kg de pó seco
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Tabela 14: Composições de pós de IF, FO e GUM (por 100 g)
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Claims (19)

1. PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE UMA FÓRMULA DE LEITE SECA, caracterizado por compreender:(a-i) ultrafiltração (UF) de uma composição de leite desnatado de animal compreendendo 70-90% em peso de caseína e 10-30% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total, e(a-ii) ultrafiltração de uma composição de soro de animal compreendendo 0-25% em peso de caseína e 75-100% em peso de proteínas de soro, com base em proteína total; ou(a-iii) ultrafiltração de uma mistura das composições de (a-i) e (a-ii),(b) opcionalmente, combinação do retentado da UF que se origina da etapa (a-i) com o retentado da UF que se origina da etapa (a-ii);(c) remoção de íons polivalentes do permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) para obter pelo menos um permeado da UF suavizado;(d) combinação do pelo menos um permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) com um retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii), ou (a-iii) ou (b) para obter um produto combinado; e(e-i) secagem do produto combinado que se origina da etapa (d) para obter uma fórmula de leite seca, e/ou(e-ii) secagem de qualquer retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou (b) que não é combinado na etapa (d), e secagem de quaisquer dos permeados da UF suavizados que se originam da etapa (c) que não é combinado na etapa (d), seguido pela combinação do retentado da UF seco com o permeado da UF suavizado seco para obter uma fórmula de leite seca.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, em que o leite desnatado de animal é caracterizado por compreender 75-85% em peso de caseína e 15-25% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total.
3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, em que a composição de soro de animal é caracterizada por compreender 0-20% em peso de caseína e 80-100% em peso de proteínas de soro, com base na proteína total.
4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e um permeado da UF que se origina da etapa (a-ii) serem combinados antes da dita remoção de íons polivalentes da etapa (c).
5. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ser/serem concentrado/s antes da combinação da etapa (b), (d) ou secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii); e/ou um retentado da UF que se origina da etapa (a-iii) e/ou (b) ser/serem concentrado/s antes da combinação da etapa (d) ou secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii).
6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo permeado da UF que se origina da etapa (ai) ser combinado com um permeado que se origina de (a-ii) antes da remoção de íon polivalente da etapa (c).
7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) e/ou o produto combinado da etapa (d) ser/serem concentrado/s, antes da combinação da etapa (d) ou da secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii).
8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela concentração ocorrer por osmose reversa e/ou nanofiltração.
9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela remoção de íon polivalente da etapa (c) ocorrer por eletrodiálise, troca de íon, cristalização de lactose e/ou precipitação de sal.
10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo permeado da UF suavizado da etapa (c) e/ou o retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii) ou (b) ser/serem sujeito/s à remoção de íon monovalente.
11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um retentado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii), ou (a-iii) ou (b) e/ou um permeado da UF que se origina da etapa (a-i) e/ou (a-ii) ou (a-iii), e/ou o permeado da UF suavizado que se origina da etapa (c) ou o produto combinado da etapa (d) ser/serem tratado/s por calor, por DSI, antes da secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii).
12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela secagem da etapa (e-i) e/ou (e-ii) ser por secagem por spray.
13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo produto combinado que se origina da etapa (d), o produto combinado seco de (e-i), e/ou o retentado da UF seco de (e-ii) que é combinado com o permeado da UF suavizado seco de (e-ii) na etapa (e-ii) serem ainda processados em um produto nutricional para prover nutrição a lactentes.
14. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela composição de leite desnatado de animal e composição de soro de animal da etapa (a-iii) ou dos retentados da UF que se originam da etapa (a-i) e (a-ii) serem combinadas em uma proporção de modo que seja obtido um produto tendo uma proporção em peso de caseína:proteína de soro entre 75:25 a 30:70.
15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela mistura da composição de leite desnatado de animal e composição de soro de animal da etapa (a-iii) ou o retentado da UF combinado da etapa (b), ou o produto combinado da etapa (d), a fórmula de leite seca de (e-i) ou a fórmula de leite seca de (e-ii) ter uma proporção em peso de caseína:proteína de soro entre 75:25 a 30:70.
16. COMPOSIÇÃO QUE PODE SER OBTIDA PELO PROCESSO conforme definido na reivindicação 1, caracterizada por compreender:um teor de proteína entre 40 e 52% em peso, em que a caseína e soro estão presentes em uma proporção em peso que está entre 70:30 e 30:70, lactose em uma quantidade 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, cloro em uma quantidade entre 0,05 e 0,60% em peso e potássio em uma quantidade entre 0,60 e 1,50% em peso, tudo com base no peso seco do produto intermediário.
17. COMPOSIÇÃO QUE PODE SER OBTIDA PELO PROCESSO, conforme definida na reivindicação 1, caracterizada por compreender: um teor de proteína entre 16 e 24% em peso, em quecaseína e soro estão presentes em uma proporção em peso queestá entre 70:30 e 30:70, lactose em uma qua ntidade entre 65e 80% em peso; e os seguintes minerais: magnésio em umaquantidade entre 0,01 e 0,25% em peso, cálcio em umaquantidade entre 0,20 e 0,80% em peso, fósforo em umaquantidade entre 0,40 e 0,80% em peso, sódio em umaquantidade entre 0,20 e 0,80% em peso, cloro em umaquantidade entre 0,30 e 0,90% em peso e potássio em umaquantidade entre 0,30 e 0,90% em peso.
18. FÓRMULA DE LEITE SECA, caracterizada por ser obtida pela secagem de uma composição conforme definida na reivindicação 16.
19. SISTEMA MODULAR, caracterizado por compreender:(1) um módulo de ultrafiltração, compreendendo(1a) uma entrada para receber uma primeira composição líquida e/ou a segunda composição líquida, ou uma mistura destas, a um primeiro lado de uma membrana de ultrafiltração,(1b) a membrana de ultrafiltração,(1c) uma primeira saída para descarregar um retentado da ultrafiltração (UFR) do primeiro lado da membrana de ultrafiltração, e(1d) uma segunda saída para descarregar um permeado da ultrafiltração (UFP) do segundo lado da membrana de ultrafiltração;(2) um módulo de remoção de íon polivalente, compreendendo(2a) uma entrada para receber o UFP que se origina do módulo de ultrafiltração (1), (2b) meios para remover íons polivalentes, e(2c) uma saída para descarregar um UFP suavizado;(3) pelo menos um módulo de mistura, compreendendo(3a) uma primeira entrada para receber o UFP suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2),(3b1) uma segunda entrada para receber a primeira composição líquida ou um UFR da primeira composição líquida e uma terceira entrada para receber a segunda composição líquida ou um UFR do segundo líquido, ou(3b2) uma segunda entrada para receber a mistura da primeira composição líquida e da segunda composição líquida ou um UFR da primeira composição líquida e um UFR da segunda composição líquida, e(3c) uma saída para descarregar um produto recombinado; e(4) um módulo de secagem, compreendendo(4a1) uma primeira entrada para receber o UFR que se origina do módulo de ultrafiltração (1) e uma segunda entrada para receber o UFP suavizado que se origina do módulo de remoção de íon polivalente (2), ou(4a2) uma entrada para receber o produto recombinado que se origina do módulo de mistura (3),(4b) meios de secagem, e(4c) uma saída para descarregar uma composição seca.
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