BR112019010190A2 - método para produzir um concentrado lácteo com agregação de proteína de cátions divalentes livres - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um método para produzir um concentrado lácteo que compreende as etapas de: fornecer uma composição de ingredientes que compreende caseínas micelares e proteínas de soro de leite e que tem um pH de 6,1 a 7,1 e uma concentração de 3 a 25%, em peso, de proteínas, e sendo que a composição de ingredientes tem uma razão entre caseína e proteína de soro de leite de 90/10 a 60/40, adicionar de 3 a 25 mM de cátions divalentes livres para fornecer uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres na composição de ingredientes, homogeneizar a composição de ingredientes, e, subsequentemente, pasteurizar e misturar a composição de ingredientes a uma temperatura de 80°C a 105°C durante um período de 0,5 a 3 minutos para formar proteína aglomeradas que compreendem caseínas e beta-lactoglobulina a partir das proteínas de soro de leite, tendo os aglomerados um tamanho de 3 a 50 mícrons, conforme medido por diâmetro médio D(4,3). A invenção também se refere a um método com um tratamento de temperatura ultra-alta da mistura de ingredientes. Além disso, a invenção se refere a um concentrado lácteo que compreende proteínas agregadas que compreendem caseína micelar e agregados de proteína de soro de leite, sendo que o produto tem um pH de 6,0 a 7,1, uma concentração de 6 a 55%, em peso, de sólidos de leite, uma razão entre caseína e proteína de soro de leite de 90/10 a 60/40 e uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres, e sendo que os aglomerados têm um tamanho de diâmetro médio D(4,3) de 3 a 50 mícrons, conforme medido por difração de laser.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA PRODUZIR UM CONCENTRADO LÁCTEO COM AGREGA- ÇÃO DE PROTEÍNA DE CÁTIONS DIVALENTES LIVRES".

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um método de produção de um concentrado lácteo, em particular, a um método para a formação de proteínas aglomeradas em uma composição de ingredientes. A inven- ção também se refere a um concentrado lácteo que compreende prote- ínas agregadas que compreendem caseína micelar e agregados de pro- teína de soro de leite.

ANTECEDENTES

[0002] É conhecido o fornecimento de textura e sensação bucal para produtos alimentícios e de bebidas mediante a agregação de pro- teínas, havendo uma necessidade contínua de produtos alimentícios e de bebidas que apresentem equilíbrio nutricional de macronutrientes, ao mesmo tempo que proporcionam sabor e textura satisfatórios.

[0003] A sensação bucal e a cremosidade, bem como a redução de gordura, são fatores essenciais para se gostar de produtos à base de leite, como cremes e produtos derivados de creme. Atualmente, há um desafio para se aumentar a sensação bucal/cremosidade dos presentes cremes, em particular, para se alcançar tal aumento na sensação bu- cal/cremosidade usando formulações completamente naturais ou ideal- mente agindo sobre a própria matriz do produto, em vez de se adicionar ingredientes ao produto. Isto é particularmente verdadeiro em produtos com baixo e nenhum teor de gordura.

[0004] O documento CN104489097A descreve um processo para obter preparações protetoras secadas por convecção térmica para bac- térias lácticas ou probióticos que consiste em tratar por calor a 60°C uma preparação láctea enriquecida com cálcio para induzir a agregação de proteínas e, subsequentemente, submeter a preparação a um trata- mento de homogeneização mecânica. Este pedido de patente não se refere a concentrados lácteos.

[0005] O documento WO07040113A descreve a produção de um ingrediente que apresenta teor elevado de lipídios complexos derivados de leite. Ele é obtido por precipitação das frações de proteína do soro de manteiga a um pH 4,0 a 5,0 na presença de cálcio e filtração do sobrenadante a fim de se concentrar os lipídios complexos.

[0006] O documento WO 06065135 A2 descreve a produção de um produto alimentício líquido rico em cátions divalentes livres no qual 20% dos resíduos de lisina conduzidos pelas proteínas foram glicosados para aumentar sua resistência à agregação na presença de cálcio. Portanto, o documento WO 06065135 A2 está relacionado à prevenção da agre- gação de proteínas na presença de cátions divalentes, cálcio, entre ou- tros.

[0007] O documento US20130011515 A1 descreve um processo para a produção de um concentrado de proteína do leite que é enrique- cido com proteínas de soro de leite. O leite desnatado é aquecido em um pH na faixa de 6,5 a 7,0 a fim de promover a agregação de proteínas de soro de leite juntamente com caseínas. O produto aquecido é subse- quentemente submetido a filtração para concentrar agregados de pro- teína e para remover a lactose.

[0008] D. L. Van Hekken et al. [Rheology and Microestructure of Chemically Superphosphorilated Whole Casein, 1997, J; Dairy Sci. 80 2740-2750.] descrevem o efeito da adição de cálcio livre sobre a visco- sidade das caseínas superfosforiladas. Foi mostrado que a viscosidade de 4%, em peso, de caseínas superfosforiladas (190% de fosforilação) aumentou mediante a adição de 30 mM de cálcio a um pH de 8,4. Este estudo não se refere a concentrados lácteos. Adicionalmente, para con- centrados lácteos, as caseínas superfosforiladas não são desejáveis e relevantes como um ingrediente dispendioso e quimicamente modifi- cado.

[0009] C. Holt descreveu em seu artigo [An equilibrium thermodyna- mic model of the sequestration of calcium phosphate by casein micelles and its application to the calculation of the partition of salts in milk, 2004, Eur. J. Phys., 33, 421-434] que a quantidade de íons de cálcio livres no leite bovino a um pH de 6,70 era de 10,2 mM e que este valor diminuiu para 8 mM quando o pH do leite foi reduzido para 6,0.

[0010] I.R. McKinon al. [Diffusing-wave spectroscopy investigation of heated reconstituted skim milks containing calcium chloride, 2009, Food Hydrocolloids, 1127-1133] investigaram o efeito da adição de cloreto de cálcio ao leite desnatado reconstituído a 10%, em peso, em uma faixa de pH de 6,0 a 7,2 e o efeito subsequente sobre a viscosidade quando o leite foi aquecido por 10 minutos a 60, 75 e 90°C. Eles relataram uma instabili- dade crítica nos leites a um pH de 5,9 mediante aquecimento a 90°C com um teor de cloreto de cálcio de até 10 mM.

[0011] L. Ramasubramanian et al. [The rheological properties of cal- cium-induced milk gels, 2014, J. Food Engineering, 45-51] determinaram o impacto da adição de cloreto de cálcio ao leite integral (3,5% de gordura) mediante aquecimento a 70°C. Foi relatado que a adição de cloreto de cálcio abaixo de 12,5 mM produzia dispersões viscosas, enquanto con- centrações mais altas de cloreto de cálcio induziam à formação de géis mais fortes. Curiosamente, o pré-tratamento do leite a 90°C durante 10 minutos antes da adição de cloreto de cálcio e o subsequente aquecimento a 70°C estava produzindo géis mais fortes. A formação de gel não é dese- jável em muitos produtos alimentícios e de bebidas semissólidos.

[0012] T. Phan-Xuan et al. [Tuning the structure of protein particles and gels with calcium or sodium ions. 2013, Biomacromolecules, 14, 6, 1980-1989.] relataram que o tratamento de proteína de soro de leite a 100% (beta-lactoglobulina) com adição de cloreto de cálcio a um pH 7,0 estava produzindo microgéis ou uma formação de gel mediante o aque- cimento a 68 ou 85°C quando o teor de cálcio era de 5 a 6 mM para uma concentração de proteína de 4%, em peso. Novamente, a formação de gel não é desejável em muitos produtos alimentícios e de bebidas se- missólidos.

[0013] O ensinamento da técnica anterior mostra que embora a viscosidade possa ser obtida com a adição de cálcio, a gelificação é um efeito bem conhecido que pode ser indesejável na produção de alimentos. Além disso, o pH do produto pode variar e influenciar o pro- cesso, podendo levar à instabilidade do produto. A técnica anterior não mostra como fornecer produtos alimentícios e de bebidas que propor- cionem sabor e textura desejáveis.

[0014] Dessa forma, existe uma necessidade de produtos alimen- tícios e de bebidas que apresentem equilíbrio nutricional de macronu- trientes, ao mesmo tempo que proporcionam sabor, textura e estabili- dade durante o armazenamento satisfatórios.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0015] Dessa forma, o objetivo da presente invenção é fornecer um concentrado lácteo com textura e sensação bucal aprimoradas e um método para sua fabricação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] A presente invenção fornece um aprimoramento mediante o uso de agregados à base de proteína de leite através de tratamento por calor específico na presença de uma concentração específica de cátions divalentes adicionados. Descobriu-se, surpreendentemente, que há uma faixa crítica de adição de cátions divalentes que leva a uma agre- gação ideal de proteínas sem precipitação ou gelificação dos agregados formados mediante aquecimento.

[0017] Em um primeiro aspecto, a invenção se refere a um método de produção de um concentrado lácteo que compreende as etapas de:

fornecer uma composição de ingredientes que compreende caseínas micelares e proteínas de soro de leite e que tem um pH de 6,1 a 7,1 e uma concentração de 3 a 25%, em peso, de proteínas, e sendo que a composição de ingredientes tem uma razão entre caseína e proteína de soro de leite de 90/10 a 60/40, adicionar de 3 a 25 mM de cátions divalentes para fornecer uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres à composição de ingredientes, homogeneizar a composição de ingredientes, e, subsequen- temente, pasteurizar e misturar a composição de ingredientes a uma temperatura de 80°C a 105°C durante um período de 0,5 a 3 minutos para formar aglomerados de proteína que compreendem caseínas e beta-lactoglobulina a partir de proteínas de soro de leite, tendo os aglo- merados um tamanho de 3 a 50 mícrons medido por um diâmetro mé- dio D(4,3).

[0018] A presente invenção usa agregados à base de proteína de leite que são gerados mediante o tratamento por calor na presença de cátions divalentes livres adicionados para fornecer propriedades sensori- ais ideais, permitindo ao mesmo tempo uma redução do teor de gordura total no produto. Além disso, a invenção descrita possibilita a formulação de produtos texturizados concentrados à base de laticínios sem o uso de estabilizantes ou hidrocoloides adicionais.

[0019] Em um segundo aspecto, a invenção se refere a um con- centrado lácteo que compreende proteínas agregadas que compreen- dem caseína micelar e agregados de proteína de soro de leite, sendo que o produto tem um pH de 6,0 a 7,1, uma concentração de 6 a 55%, em peso, de sólidos de leite, uma razão entre caseína e prote- ína de soro de leite de 90/10 a 60/40 e uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres, e sendo que os aglomerados têm um ta- manho de diâmetro médio D(4,3) de 3 a 50 mícrons medido por difração de laser.

[0020] Em um outro aspecto, a presente invenção se refere a um método de produção de um concentrado lácteo que compreende as etapas de: fornecer uma composição de ingredientes que compreende caseínas micelares e proteínas de soro de leite e que tem um pH de 6,1 a 7,1 e uma concentração de 3 a 25%, em peso, de proteínas, e sendo que a composição de ingredientes tem uma razão entre caseína e proteína de soro de leite de 90/10 a 60/40, adicionar de 3 a 25 mM de cátions divalentes para fornecer uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres à composição de ingredientes, homogeneizar a composição de ingredientes, e, subsequen- temente, pasteurizar e misturar a composição de ingredientes a uma temperatura de 120°C a 150°C durante um período de 3 a 30 segundos para formar proteínas aglomeradas que compreendem caseínas e beta-lactoglobulina a partir de proteínas de soro de leite, tendo os aglo- merados um tamanho de 3 a 50 mícrons medido por um diâmetro mé- dio D(4,3).

[0021] Este método fornece um tratamento por temperatura ultra-alta (UHT, de "ultra-high temperature treatment") da mistura de ingredientes. Este método é adequado para, por exemplo, leite evaporado ou formado- res de cremosidade culinários. A discussão do método da invenção abaixo também se aplica a este método.

[0022] Em ainda um outro aspecto, a invenção se refere ao uso de um concentrado lácteo conforme descrito nesse pedido para uso na produção de leites de crescimento em pó, molhos culinários, misturas de café, formadores de cremosidade para chá, sorvete ou bebidas de cacau-malte.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] A Figura 1 mostra tubos de vidro após o tratamento por calor de 3,5%, em peso, de leite a 90°C durante 15 minutos mediante adição de cloreto de cálcio. As etiquetas nos tubos indicam a quantidade adici- onada de cálcio livre em mM na amostra. A concentração crítica de cál- cio livre para induzir à formação de agregados de proteína, levando a um aumento de viscosidade, foi de 3,7 mM, correspondendo a 4 mM de adição de CaCl2.

[0024] A Figura 2 mostra a distribuição de tamanho de partícula de emulsões estabilizadas por 3%, em peso, de isolado de caseína micelar, a um pH de 7,0 ou após a adição de 5 mM de CaCl2 e aquecimento a 95°C durante 15 minutos, conforme descrito no Exemplo 2. (A) 2,5%, em peso, de emulsão oleosa, (B) 5%, em peso, de emulsão, (C) 10%, em peso, de emulsão.

[0025] A Figura 3 mostra micrografias obtidas por microscopia con- focal de varredura a laser de emulsão de óleo de girassol com alto teor oleico estabilizada com 3%, em peso, de concentrado de proteína de leite após tratamento por calor e cisalhamento a 95°C durante 15 mi- nutos a um pH de 7,0. (A) 2,5%, em peso, de óleo, (B) 5%, em peso de óleo, (C) 10%, em peso, de óleo. A barra de escala é de 10 mícrons.

[0026] A Figura 4 mostra micrografias obtidas por microscopia con- focal de varredura a laser de emulsão de óleo de girassol com alto teor oleico estabilizada com 3%, em peso, de concentrado de proteína de leite após tratamento por calor e cisalhamento a 95°C durante 15 mi- nutos na presença de 5 mM de CaCl2. (A) 2,5%, em peso, de óleo, (B) 5%, em peso de óleo, (C) 10%, em peso, de óleo. As gotículas de óleo e a fase de proteína são mostradas pelas setas. A barra de escala é de 10 mícrons.

[0027] A Figura 5 mostra uma curva de fluxo a 20°C para a emulsão de 5%, em peso, de óleo de girassol com alto teor oleico estabilizada com 3%, em peso, de concentrado de proteína de leite após tratamento por calor e cisalhamento a 95°C durante 15 minutos a um pH de 7,0 ou na presença de 5 mM de CaCl2.

[0028] A Figura 6 mostra a viscosidade a uma taxa de cisalhamento de 10 s-1 para emulsões de óleo de girassol com alto teor oleico estabili- zadas com 3%, em peso, de concentrado de proteína de leite após trata- mento por calor e cisalhamento a 95°C durante 15 minutos a um pH de 7,0 ou na presença de 5 mM de CaCl2.

[0029] A Figura 7 mostra a distribuição de tamanho de partícula de leite duplamente concentrado aquecido na presença de 5 mM de clo- reto de cálcio após reconstituição do pó até 13% de sólidos totais.

[0030] A Figura 8 mostra micrografias obtidas por microscopia con- focal de varredura a laser de leite duplamente concentrado aquecido na presença de 5 mM de cloreto de cálcio após reconstituição do pó até 13% de sólidos totais. As barras de escala são de 20 e 10 mícrons em (A) e (B), respectivamente.

[0031] A Figura 9 mostra uma curva de fluxo a 25°C do leite em pó reconstituído até 50% de sólidos totais da invenção com 5 mM de cloreto de sódio adicionado. Círculos abertos: curva de fluxo com taxa de cisa- lhamento crescente (para cima). Círculos fechados: curva de fluxo com taxa de cisalhamento crescente (para baixo).

[0032] A Figura 10 mostra a distribuição de tamanho de partícula do leite de controle submetido a secagem até 50% de sólidos totais (A) e a amostra da presente invenção (B) submetida a secagem até 37% de sólidos totais na presença de 6,5 mM de CaCl2 após reconstituição até 13% de sólidos totais.

[0033] A Figura 11 mostra uma curva de fluxo a 20°C para o leite de controle submetido a secagem até 50% de sólidos totais e para a amostra da presente invenção submetida a secagem até 37% de sóli- dos totais na presença de 6,5 mM de Cacl2 após reconstituição até 50% de sólidos totais.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0034] Ao realizar os experimentos relativos ao efeito da adição de cátions divalentes, em particular, cálcio, ao leite integral sobre a agre- gação de proteína e o acúmulo de viscosidade, descobriu-se, surpreen- dentemente, que há uma faixa crítica de adição de cátions divalentes que leva à agregação ideal de proteínas sem precipitação ou gelificação dos agregados formados mediante aquecimento. Quando esta concen- tração ideal de cálcio é ultrapassada, o sistema exibiu uma superagre- gação com precipitação ou uma redução no tamanho do agregado.

[0035] Sem se ater à teoria, é provável que a adição de cloreto de cálcio a proteínas leve a uma troca entre os prótons adsorvidos na su- perfície das proteínas e os íons de cálcio que têm uma maior afinidade. Este fenômeno resultou em uma redução do pH da dispersão e, assim, em uma redução de repulsões eletrostáticas entre as proteínas. Nestas condições, um tratamento por calor subsequente do leite ou das disper- sões à base de leite leva a uma agregação controlada das proteínas que demonstrou influir positivamente sobre as propriedades sensoriais e de textura dos produtos acabados.

[0036] Uma grande vantagem da presente invenção é que ela per- mite texturizar concentrados à base de proteína de leite com teor de gordura reduzido e possibilita reduzir ou eliminar o uso de hidrocoloides e/ou emulsificantes adicionais.

[0037] No presente contexto, os aglomerados criados com o mé- todo de acordo com a invenção e presentes no produto da invenção têm um tamanho de 3 a 50 mícrons, de preferência, de 5 a 50 mícrons, com mais preferência, de 5 a 10 mícrons, conforme medido por diâmetro mé- dio D(4,3). A distribuição de tamanho de partícula (PSD, de "particle size distribution") do aglomerado é medida com o uso de um granulômetro a laser, como um Mastersizer 2000 (Malvern Instruments, Reino Unido). Para as medições, uma amostra pode, por exemplo, ser dispersa na célula de medição Hydro SM até que uma taxa de obscurecimento de 9 a 10% seja obtida e, então, analisada no Mastersizer.

[0038] Adicionalmente no presente contexto, os cátions divalentes livres podem ser medidos por meio de um eletrodo seletivo. Por exem- plo, a concentração de cálcio livre (iônico) é determinada através de meias-células de eletrodo de cálcio seletivo da série Perfection™ DX da Mettler-Toledo com um conector BNC P/N 51344703 conectado a um medidor de pH/íons 692 (Metrohm, Suíça).

[0039] Adicionalmente no presente contexto, exceto onde indicado em contrário, a porcentagem de um componente significa a porcenta- gem em peso com base no peso da composição, isto é, peso/porcenta- gem em peso.

[0040] Além disso, o termo "concentrado lácteo" pode ser um pro- duto culinário lácteo, uma sopa ou base de sopa, uma sobremesa, um creme batido, um produto para dar ou acentuar a consistência de creme a um chá ou café, um componente lácteo em misturas de café e um componente lácteo para uso em um sistema de bebidas, como um sis- tema de máquina de venda de bebidas.

[0041] Além disso, no presente contexto, o termo "misturação" sig- nifica mover a composição de ingredientes. A misturação pode resultar em um cisalhamento da composição de ingredientes. Se isso ocorrer, é preferencial que seja feito sem destruir os aglomerados.

[0042] Em uma modalidade preferencial da invenção, os agregados têm de 5 a 30 mícrons, de preferência, de 5 a 10 mícrons. Isso confere uma impressão sensorial na boca desejável ao produto sem que os agregados provoquem uma sensação arenosa.

[0043] De acordo com a invenção, é preferencial que os cátions di- valentes sejam selecionados do grupo que consiste em cátions de Ca e Mg ou uma combinação dos mesmos. Esses cátions divalentes são de grau alimentício e não contribuem para aumentar a oxidação de gor- dura.

[0044] Em uma modalidade preferencial da invenção, os cátions di- valentes são cátions de cálcio.

[0045] Vantajosamente, os cátions divalentes são adicionados até que a concentração de cátions divalentes livres seja de 3,5 a 6,5 mM de cátions divalentes. Descobriu-se que as quantidades que precisam ser adicionadas em concentrados lácteos são de 3 a 25 mM.

[0046] Além disso, é preferencial que os cátions divalentes sejam adicionados sob a forma de um sal mineral. De preferência, o sal mi- neral é sal de cálcio e é selecionado do grupo que consiste em cloreto de cálcio, lactato de cálcio, gluconato de cálcio ou fosfato de cálcio. Em uma modalidade preferencial específica da invenção, o sal de cál- cio é cloreto de cálcio.

[0047] Em uma modalidade completamente natural da invenção, o cálcio é obtido de minerais concentrados de leite após a separação da proteína, gordura e lactose, por exemplo, através de fracionamento por membrana.

[0048] De acordo com a invenção, o pH da composição de ingredi- entes é, de preferência, de 6,2 a 7,1 antes da adição dos cátions de cálcio.

[0049] O teor de proteína solúvel na composição de ingredientes é, de preferência, igual ou inferior a 30% em relação ao teor de proteína total, indicando que a maior parte das proteínas está sob a forma de agregados.

[0050] Em uma modalidade da invenção, a composição de ingredi- entes compreende de 0 a 50%, em peso, de gordura, de preferência, de

1,0 a 20%, em peso, com mais preferência, de 3,0 a 15%, em peso, com a máxima preferência, de 5 a 10%, em peso, de gordura. Descobriu-se que mesmo com baixas quantidades de gordura, a textura do produto ainda é percebida como cremosa devido à aglomeração criada dentro do produto.

[0051] As caseínas e a proteína de soro de leite na composição de ingredientes são, de preferência, fornecidas sob a forma selecionada do grupo que consiste em leite cru, leite pasteurizado, leite concentrado obtido por tratamento em baixa temperatura, leite em pó obtido por tra- tamento em baixa temperatura, concentrado de proteína de leite, isolado de proteína de leite sob a forma líquida ou em pó, ou uma combinação dos mesmos, ao passo que as proteínas de soro de leite adicionais são fornecidas sob uma forma selecionada do grupo que consiste em soro de leite doce, concentrados de proteína de soro de leite, isolados de proteína de soro de leite sob a forma líquida, concentrada ou em pó, ou uma combinação dos mesmos.

[0052] Descobriu-se que o método de acordo com a invenção é par- ticularmente útil para a produção de concentrados lácteos. Nesta moda- lidade da invenção, a composição de ingredientes é um concentrado que compreende de 6 a 55%, de preferência de 25 a 50%, em peso, de sólidos de leite.

[0053] A invenção também se refere a um concentrado lácteo obtido pelo método descrito acima.

[0054] Em uma modalidade preferencial específica da invenção, o concentrado é submetido a secagem para se tornar um pó por meio de secagem por congelamento, secagem por atomização ou secagem por cilindro.

[0055] Descobriu-se, surpreendentemente, que a adição de cátions divalentes e as condições do processo da presente invenção formam aglo- merados com as micelas de caseína, o que resulta em um aumento do tamanho de partícula coloidal, ligação de água e viscosidade geral. Sur- preendentemente, a estrutura e a função após a secagem da composi- ção são mantidas. Notou-se que as atuais condições de secagem por atomização sob alta pressão para a fabricação de leite em pó padrão resultaram em um efeito de alto cisalhamento que destruiu a agregação controlada de proteína, destruindo, assim, a funcionalidade durante o processo de secagem por atomização.

[0056] Vários tipos de atomização são conhecidos para secagem por atomização, como roda centrífuga, bocal de (alta) pressão hidráu- lica, bocais pneumáticos (de duas fases) e atomização sônica. O termo "sistema de secagem sob baixa pressão" se refere a sistemas de ato- mização por roda centrífuga ou pneumáticos que protegem a estrutura dos agregados de caseína/proteína de soro de leite. Observou-se que os atomizadores de alta pressão, como atomização por bocal de (alta) pressão hidráulica, resultam em um efeito de cisalhamento, destruindo, assim, os agregados de caseína-proteína de soro de leite, e, portanto, sua funcionalidade exclusiva. Tais atomizadores de alta pressão são úteis para a produção de leite em pó convencional; no entanto, tal sis- tema de alta pressão não é adequado para produzir as amostras da presente invenção. Descobriu-se, entretanto, que a secagem por atomi- zação com o uso do sistema de secagem a baixa pressão preserva a funcionalidade do produto. Os bocais de baixa pressão podem operar abaixo de 100 bares, com mais preferência, abaixo de 50 bares, de pre- ferência, abaixo de 20 bares.

[0057] Em um outro aspecto da invenção, a mesma se refere a um concentrado lácteo que compreende proteínas agregadas que compreen- dem caseína micelar e agregados de proteína de soro de leite, sendo que o produto tem um pH de 6,01 a 7,1, uma concentração de 6 a 55%, em peso, de sólidos de leite, uma razão entre caseína e prote- ína de soro de leite de 90/10 a 60/40 e uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres, e sendo que os aglomerados têm um ta- manho de diâmetro médio D(4,3) de 3 a 50 mícrons, conforme medido por difração de laser.

[0058] Uma concentração preferencial do produto é de 25 a 50%, em peso, na mistura de ingredientes. De preferência, os aglomerados têm um tamanho de diâmetro médio D(4,3) de 5 a 10 mícrons, conforme medido por difração de laser

[0059] Para este produto, é preferencial que ele tenha cátions divalen- tes livres na faixa de 3,5 a 6,5 mM. Os cátions divalentes são, de preferên- cia, selecionados a partir de cátions divalentes Ca e Mg ou uma combina- ção dos mesmos.

[0060] No produto de acordo com a invenção, é vantajoso que o teor de proteína solúvel no produto seja igual ou inferior a 30% em relação ao teor de proteína total.

[0061] Além disso, é preferencial que o produto compreenda de 0 a 20%, em peso, de gordura, de preferência, de 2,0 a 15%, em peso, com a máxima preferência, de 2,5 a 10%, em peso, de gordura. Descobriu- se que mesmo produtos de zero gordura ou com baixo teor de gordura com uma impressão sensorial na boca desejável podem ser obtidos. O produto de acordo com a invenção pode ter gotículas de gordura iniciais (presentes antes do tratamento por calor) com um tamanho de 0,5 a 2,0 mícrons, que são floculadas em agregados de proteína de 5 a 50 mí- crons.

[0062] O produto de acordo com a invenção pode ter um sistema de proteína ao menos parcialmente agregada que é obtido submetendo-se uma composição a um tratamento por calor entre 80 e 105°C durante um período de 0,5 a 3 minutos.

[0063] A caseína micelar pode ser obtida do grupo que consiste em leite, concentrado e isolado de proteína de leite e sob uma forma líquida ou em pó, ou uma combinação dos mesmos.

[0064] Os produtos de acordo com a invenção podem ser produtos à base de laticínios, como sorvete ou doces congelados, concentrados ou sobremesas lácteas, molhos, etc. O formato inclui produto conge- lado, em temperatura ambiente, líquido e em pó. Exemplos

[0065] A título de exemplo e não de limitação, os exemplos a seguir são ilustrativos de várias modalidades da presente invenção. Exemplo 1: Agregados à base de proteína de leite obtidos por adição de cloreto de cálcio ao leite integral aquecido. Material e métodos

[0066] O leite integral pasteurizado e microfiltrado resfriado (3,5%, em peso, de gordura) foi fornecido pela Cremo S.A. (Le Mont-sur-Lau- sanne, Suíça). O leite tinha um pH inicial de 6,77, medido a 25°C. Para a adição de cálcio, uma solução de CaCl2, 2(H2O) (Merck, de Darms- tadt, Alemanha) foi preparada a 200 mM em água Milli-Q. Um volume de 50 ml de leite foi introduzido em uma garrafa de vidro Pyrex de 50 ml (do tipo Schott Duran, Alemanha) para cada adição de solução de clo- reto de cálcio a fim de cobrir uma adição de cálcio livre na faixa de 1 a 16 mM. A misturação magnética foi realizada a 300 rpm e à temperatura ambiente entre 20 a 23°C.

[0067] Após a adição do cloreto de cálcio, 20 ml de leite foram introdu- zidos em um tubo de vidro vedado de 22 ml contendo um cilindro magnético. Os tubos vedados foram parcialmente imersos (2/3) durante 15 minutos em um banho-maria regulado a 92,5°C para se atingir uma temperatura de pro- duto de 90°C em 3 minutos. A incubação foi realizada sob agitação magné- tica (500 rpm) para assegurar o cisalhamento das amostras. Após a incu- bação, os tubos foram transferidos para água gelada para resfriamento.

[0068] A viscosidade capilar foi determinada com o uso do Rheotest LK

2.2 (Medingen GmbH, Dresden, Alemanha), e a distribuição de tamanho de partícula (PSD) foi realizada com o uso do Mastersizer 2000 (Malvern Intru- ments, Reino Unido).

[0069] A aparência visual direta dos tubos foi inspecionada para de- tectar a primeira concentração de cloreto de cálcio livre onde os agre- gados de proteína foram formados. A concentração de cálcio iônico (li- vre) após aquecimento foi determinada através de meias-células de eletrodo de cálcio seletivo da série Perfection™ DX da Mettler Toledo com um conector BNC P/N 51344703 conectado a um medidor de pH/íons 692 (Metrohm, Suíça). Resultados Tabela 1: pH inicial, diâmetros médios de partícula e viscosidade do leite integral antes e depois do aquecimento a 90°C durante 15 minu- tos. CaCl2 adicio- pH D [4,3] - média D [3,2] - média η (mPas) +/- Ca++ li- pH fi- D [4,3] - média D [3,2] - média η (mPas) +/- nado (mM) ponderada de ponderada de 20°C vre (mM) nal ponderada de ponderada de 20°C volume (µm) superfície (µm) volume (µm) superfície (µm) 0 6,77 0,632 0,359 1,99 0,04 1,99 6,63 0,648 0,369 2,06 0,07 0,5 nd nd nd nd nd 2,20 6,67 0,599 0,308 2,13 0,06 1 nd nd nd nd nd 2,53 6,66 0,609 0,315 2,11 0,06 2 nd nd nd nd nd 2,93 6,63 0,598 0,302 2,07 0,06 3 nd nd nd nd nd 3,41 6,58 0,624 0,294 2,08 0,05 4 nd nd nd nd nd 3,77 6,54 42,80 6,20 2,43 0,06 5 nd nd nd nd nd 4,24 6,50 217,27 190,52 3,52 0,04 6 nd nd nd nd nd 4,50 6,46 296,74 207,63 3,92 0,02 7 6,61 0,625 0,349 1,88 0,02 5,25 6,44 207,09 35,19 3,93 0,08 8 nd nd nd nd nd 5,80 6,41 138,98 40,72 4,80 0,11 9 nd nd nd nd nd 6,36 6,40 134,17 44,42 5,31 0,13 10 nd nd nd nd nd 6,91 6,37 113,03 41,19 6,30 0,20 11 nd nd nd nd nd 7,55 6,34 123,64 37,74 6,27 0,19 13 nd nd nd nd nd 8,09 6,30 177,75 55,80 5,79 0,51 14 nd nd nd nd nd 8,89 6,28 155,64 54,94 6,27 0,24 15 nd nd nd nd nd 9,35 6,27 269,81 79,34 6,12 0,40 16 6,36 0,528 0,253 1,86 0,05 10,10 6,24 173,10 58,53 5,89 0,20 nd: não determinado

[0070] Pode-se observar a partir da Tabela 1 que o leite original já continha 2 mM de cálcio iônico livre sob a forma de cálcio coloidal solúvel. A adição de CaCl2 ao leite levou a um aumento no teor de cálcio iônico livre, mas também a uma redução do pH após o aquecimento. Até uma concentração de cloreto de cálcio adicionado de 4 mM (correspondendo a

3,8 mM de cálcio livre medido), o tamanho de partícula no leite aquecido permaneceu em torno de 600 nm para D43 e 300 nm para D32, o que corresponde ao tamanho das gotículas de gordura de leite revestidas com proteína e às micelas de caseína. Acima desse valor crítico de CaCl2, partículas maiores são formadas, atingindo centenas de mícrons para D43 e D32. Esses agregados são visíveis sobre a superfície dos tubos de vidro na Figura 1. Surpreendentemente, o tamanho dos agre- gados à base de proteína atinge o máximo de cerca de 6 mM de CaCl2 e depois diminui de forma constante, enquanto mais cálcio está pre- sente no sistema. A viscosidade do sistema aumenta com o aumento do teor de cloreto de cálcio. Os sistemas não gelificaram, o que com- prova que as interações entre os agregados de proteína podem ser con- troladas pela aplicação de cisalhamento aos tubos durante o aqueci- mento. Exemplo 2: Adição de cálcio em emulsões estabilizadas com concentrado de prote- ína de leite Material e métodos

[0071] A solução de estoque de dispersão de caseínas micelares foi preparada a uma concentração de proteína de 10%, em peso. O concentrado de caseínas micelares Promilk852B (lote 13610656) foi adquirido junto à Ingredia (Arras, França). A composição em pó conti- nha (g/100 g de pó úmido): proteína (Nx6,38) 82,3, Ca 2,6, Mg 0,1, Na 0,07, K 0,29, Cl 0,05, P 1,56. A massa de pó necessária para preparar a dispersão foi calculada como uma função do teor de proteína no pó.

[0072] O pó de caseína micelar foi hidratado em água Milli-Q du- rante 3 horas sob misturação à temperatura ambiente. Após 3 horas, a dispersão de proteína foi homogeneizada com um homogeneizador EmulsiFlex C-5 de alta pressão e estágio único (Avestin®, Canadá). Este tratamento reduziu o tamanho médio de partícula das caseínas micelares e a quantidade de caseínas não sedimentáveis (κ, αs1 e αs2) no soro aumentou, permitindo estabilizar a solução e evitando a sedi- mentação do MCI.

[0073] O diâmetro médio de partícula foi determinado após a homo- geneização com o uso de um Nanosizer ZS (Malvern Instruments®, Reino Unido), estando monodispersa e em torno de 250 nm. Preparo da emulsão

[0074] Emulsões de óleo-em-água foram preparadas mediante adi- ção de óleo de girassol com alto teor oleico (Oleificio Sabo, Manno, Su- íça) às dispersões de proteína para que a amostra total resultasse em um teor de óleo de 2,5, 5 e 10%, em peso, e um teor de proteína cons- tante de 3%, em peso. As misturas foram subsequentemente pré-homo- geneizadas com o uso de um Ultra-Turrax T25 básico (IKA®, Suíça) a

11.000 rpm/minuto durante 1 minuto para um volume de 500 ml. As emulsões pré-homogeneizadas foram posteriormente homogeneizadas sob alta pressão com um PandaPLUS HomoGenius 2000 (GEA®, Ale- manha) ajustado a 50 bares para a primeira válvula e a 250 bares para a segunda, a fim de se obter uma pressão total de 300 bares.

[0075] As emulsões foram homogeneizadas duas vezes por este método. Após a homogeneização, o pH e a concentração de CaCl2 fo- ram ajustados para valores-alvo definidos. As amostras com pH dife- rente foram aquecidas a 95°C durante 15 minutos em um banho-maria quente logo após terem sido preparadas e 1 hora depois para uma con- centração diferente de CaCl2. As emulsões foram posteriormente res- friadas em água gelada durante 20 minutos e armazenadas a 4°C du- rante 1 hora.

[0076] As amostras foram posteriormente submetidas a cisalha- mento a 16.000 rpm durante 2 minutos com o uso de um Ultra-Turrax T25 básico (IKA®, Suíça) em um béquer para um volume de 60 ml,

sendo que trinta círculos foram aplicados para se obter o mesmo cisa- lhamento para todo o volume. As emulsões foram posteriormente arma- zenadas a 4°C até que as análises fossem realizadas. Distribuição de tamanho de partícula

[0077] Para avaliar a distribuição de tamanho de partícula, as dis- persões e as emulsões foram analisadas após cisalhamento por disper- são dinâmica de luz com o uso de um MasterSizer 3000 (Malvern Ins- truments Ltd®, Reino Unido). A amostra de emulsão foi dispersa na cé- lula de medição Hydro SM até que uma taxa de obscurecimento de 9 a 10% fosse obtida. Amostras não aquecidas e aquecidas foram analisa- das. As medições foram realizadas três vezes e a média das três repli- cações foi registrada. Microestrutura de agregados de proteína Criosseccionamento de amostras

[0078] Cortes criogênicos foram feitos para analisar as amostras por CLSM. Para este fim, sacarose e formaldeído foram adicionados às amostras para sua conservação (PRICE e JEROME, 2011). As porcen- tagens são: para a sacarose, 30%, em peso, do volume total e 3,7%, em peso, para o formaldeído. As amostras foram homogeneizadas com o uso de um vórtice e armazenadas de um dia para o outro a 4°C e antes de se iniciar as análises.

[0079] Depois, as amostras foram fixadas. Esta etapa consistia em adicionar 0,5 g da amostra em 1 g de composto de Optimum Cutting Temperature (OCT) para seccionamento em criostato, Tissue-Tek®. A composição foi homogeneizada e 0,1 g foi adicionado ao suporte de amostra do criostato, ele próprio já contendo composto de OCT para seccionamento em criostato, Tissue-Tek®.

[0080] O suporte de amostra do criostato foi imerso em um frasco plástico contendo 80 ml de 2-metilbutano (99%, disponível junto à Sigma Aldrich®, (EUA)), ele próprio imerso em uma caixa Sagex de nitrogênio líquido. A solução de 2-metilbutano assegura um bom con- gelamento da amostra, protegendo-a contra a secagem.

[0081] As amostras foram, então, colocadas em um criostato CM 3050 (Leica®, Suíça). Foram realizados cortes em um micrótomo com 7 µm de espessura a -21°C. As lâminas para microscópio foram conserva- das em um congelador a -20°C até que as análises fossem realizadas.

[0082] As lâminas para microscópio foram previamente tratadas com HistoGrip (50× concentrado, disponível junto à ThermoFisher Sci- entific®, EUA) para aderir o tecido às lâminas de vidro e evitar a remo- ção dos tecidos durante processos adversos. Microscopia confocal de varredura a laser

[0083] Para distinguir as proteínas e os glóbulos de gordura, as amos- tras individuais 100/0 (MCI/SPI) e 0/100 (MCI/SPI) foram marcadas com corantes.

[0084] Verde rápido foi usado para colorir as proteínas e vermelho do Nilo foi usado para colorir glóbulos de gordura. De acordo com FOWLER et al., 1985, o vermelho do Nilo é um excelente corante para a detecção de gotículas de lipídios intracelulares por microscopia de fluorescência e é altamente hidrofóbico e fluorescente. Vinte e cinco (25) mg de vermelho do Nilo foram solubilizados em 100 ml de etanol. O comprimento de onda de excitação foi obtido com o uso de emissão a 488 nm a partir de laser de diodo, e a luz emitida foi coletada entre 488 nm e 630 nm.

[0085] O verde rápido é um corante orgânico, atraído eletrostatica- mente por grupos carregados em proteínas (MERRIL e WASHART, 1998). Ele pode se ligar de forma não covalente ao biopolímero de interesse por interações eletrostáticas (AUTY, 2013). O comprimento de onda de exci- tação foi ajustado com o uso de emissão a 633 nm a partir de laser de diodo, e a luz emitida foi coletada entre 633 nm e 740 nm. O verde rápido usado estava a 1%, em peso, em água.

[0086] As amostras foram tingidas com uma mistura de vermelho do Nilo (100 µl) e verde rápido (3 ml). A mistura foi colocada sobre lâmi- nas para microscópio durante 10 minutos e enxaguada. As lâminas fo- ram montadas com um conjunto de meio de montagem Vectashield Hard Set Mounting Medium (Vector Laboratories®, EUA).

[0087] As lâminas para microscópio foram depois analisadas com o uso de um microscópio de varredura confocal Zeiss® LSM 710 (Zeiss, Alemanha). O CLSM é equipado com lasers que permitem ex- citações de várias sondas fluorescentes ao mesmo tempo, e esse re- curso possibilita a formação de imagens múltiplas de uma amostra me- diante a seleção do comprimento de onda de excitação e filtros corre- tos para se coletar a luz de emissão de um corante específico. Uma objetiva PL APO de 10×/0,45 ∞/0,17/PL APO e 63×/ 1,4 de óleo/DIC 420782-9900 foi usada em todas as imagens. Propriedades de fluxo

[0088] Um dia após o cisalhamento, foram realizados experimen- tos de fluxo com o uso de um reômetro de tensão controlada Physica MCR501 (Anton Paar®, Áustria) com geometria de cilindros concêntricos CC27-SS/S (diâmetro = 27 mm, vão = 1,14 mm, disponível junto à An- ton Paar®, Áustria).

[0089] As medições de fluxo em estado de equilíbrio foram condu- zidas a uma temperatura constante de 25°C, uma tensão de cisalha- mento de 100 1/s foi aplicada às amostras durante 5 minutos, seguida por quatro taxas de cisalhamento, uma de 0,1 a 500 1/s e outra de 500 a 0,1 1/s, que foram feitas duas vezes; foram feitas 15 medições a cada 30 segundos. A viscosidade aparente foi registrada como uma função da taxa de cisalhamento.

[0090] Para cada medição, uma alíquota (19 ml) da amostra de emulsão foi despejada no recipiente. As medições foram realizadas três vezes e a média das três replicações foi registrada.

Teor de proteína solúvel

[0091] A fim de caracterizar o teor de proteínas solúveis nos produ- tos da invenção, as emulsões foram centrifugadas a 16.000 g à tempe- ratura ambiente durante 20 minutos com o uso de uma centrífuga 5418 Eppendorf® (Vaudaux-Eppendorf AG®, Suíça) um dia após a produção. O sobrenadante foi cuidadosamente retirado e armazenado a 4°C para ser analisado por cromatografia líquida de fase reversa de ultraeficiên- cia (RP-UPLC).

[0092] O sistema de UPLC (Waters Corp Milford Ma, EUA) consistia em uma bomba binária, um autoamostrador de temperatura controlada (gerenciador de amostra - UPSMPM6R) e um detector de matriz de fo- todiodo (UPPDA-E). O equipamento foi controlado pelo software Empo- wer® 3, versão Pro.

[0093] As separações foram realizadas em uma coluna analítica de fase reversa Acquity UPLC® BEH300 C4 1,7 µm de 2,1 x 150 mm (Wa- ters Corp Milford Ma, EUA) e em uma pré-coluna VANGUARDTM BEH300 C4 1,7 µm de 2,1 x 5 mm (Waters Corp Milford Ma, EUA). Os frascos de UPLC foram mantidos em temperatura constante entre 8°C ± 2°C e injetados pelo sistema de gerenciamento de amostras. Foram usadas uma seringa de injeção de 500 µl e uma alça de injeção de 250 µl.

[0094] Padrões de caseínas foram preparados em concentrações de 0,1, 0,3, 1, 3, e 5%, em peso, por diluição em água Milli-Q a partir de uma solução de referência de 10%, em peso. Em um microtubo Eppen- dorf® de 1,5 ml, 200 µl da amostra e 800 µl de tampão {Guanidina-HCl 7,5 M, citrato trissódico 6,25 mM, DTT 23 mM} foram adicionados. As massas da amostra e do tampão foram pesadas com precisão. A com- posição foi, então, homogeneizada com o uso de um vórtice e incubada em um misturador Eppendorf® Thermomixer Compact (Vaudaux-Ep- pendorf AG®, Suíça) a 60°C durante 10 minutos a 650 rpm.

[0095] Após a incubação, as amostras foram homogeneizadas e centrifugadas a 16.000 g durante 10 minutos à temperatura ambiente com o uso da centrífuga Eppendorf® 5418 (Vaudaux Eppendorf AG®, Suíça). O sobrenadante foi, então, cuidadosamente retirado e introdu- zido em um frasco de UPLC, com atenção voltada para a camada de gordura e também para não suspender os péletes, caso estivessem pre- sentes. O volume de injeção foi variável de 30 µl a 150 µl, adaptado ao teor de proteína da amostra (determinado pelo método Kjeldahl, Nx6,38) para ter sinal suficiente. Os padrões também foram injetados com volu- mes ajustados levando em conta a variabilidade.

[0096] Uma eluição gradiente foi executada com dois solventes mis- turados durante a eluição. O solvente A consistia em 0,1% de TFA em água e o solvente B, em 0,1% de TFA em acetonitrila/água (90/10) (v:v). As separações foram realizadas com um gradiente linear de 15 a 35% B em 4 minutos (5% B.min-1), 35 a 47% B em 24 minutos (0,5% B.min- 1) e de 47% B a 80% B em 4 minutos (8,25% B.min-1). Seguiu-se uma eluição isocrática a 80% B durante 1 minuto. Então, retornou-se linear- mente à condição inicial em 2 minutos, seguido do reequilíbrio da coluna por 5 minutos.

[0097] A vazão foi de 0,6 ml.min-1, e a temperatura da coluna foi mantida constante a 40 ± 1°C. A captura foi obtida a λ = 214 nm (reso- lução 2,4 nm - 20 pontos/seg - tempo de exposição automático).

[0098] Cada cromatograma foi integrado manualmente. Para as curvas de calibração, a área total foi plotada como uma função da quan- tidade de proteínas injetadas. O teor de proteína solúvel foi calculado a partir da razão entre quantidade de proteína presente no sobrenadante após centrifugação e a quantidade total de proteína presente na emul- são sem centrifugação, sendo expresso em percentagem.

Resultados Distribuição de tamanho de partícula

[0099] A Figura 2 mostra que mediante tratamento por calor e cisa- lhamento, a distribuição de tamanho das emulsões em pH 7,0 exibe um pico em torno de 400 a 600 nm para os 3 teores de óleo de girassol testados. Partículas maiores, ao contrário, são formadas quando o tra- tamento por calor é realizado na presença de 5 mM de cálcio livre adi- cionado. Portanto, há uma alteração clara da distribuição de tamanho para cerca de 15 a 25 mícrons, indicando que as gotículas de óleo inici- ais foram agregadas a partículas maiores à base de proteína. Microestrutura

[0100] A microestrutura dos agregados à base de proteína é clara- mente mostrada na Figura 3. Agregados mais numerosos foram obtidos quando o teor de óleo na emulsão foi aumentado (Figuras 3A a 3C). Curiosamente, uma ampliação maior das partículas mostra que elas são compostas por gotículas de óleo firmemente incluídas em uma matriz de proteína circundante (Figura 4). Quanto maior o teor de óleo de gi- rassol na emulsão, mais compacto e esférico era o formato das partícu- las (Figura 4C). Ao contrário, partículas mais ramificadas e alongadas foram obtidas com o teor de óleo mais baixo (Figura A). Descobriu-se que o teor de proteína solúvel na emulsão a 5%, em peso, de óleo era de 76% a um pH de 7,0, enquanto que, mediante tratamento por calor na presença de 5 mM de cloreto de cálcio, este teor era de cerca de 3%, conforme revelado por análise de UPLC. Propriedades de fluxo

[0101] As propriedades de fluxo da emulsão produzida com 5%, em peso, de óleo, foram comparadas após tratamento por calor e cisalha- mento em pH 7,0, e após a adição de 5 mM de CaCl2. As propriedades de fluxo são mostradas na Figura 5.

[0102] A emulsão produzida em pH 7,0 exibiu um comportamento de fluxo newtoniano com uma independência da viscosidade como uma função da taxa de cisalhamento. Isso é explicado pelo fato de que a viscosidade é principalmente induzida pela fração de volume de óleo e pelo fato de que as gotículas de óleo não estão interagindo. Na amostra da presente invenção contendo 5 mM de cálcio, o comportamento de fluxo é um adelgaçamento do cisalhamento, que é uma indicação de que partículas sensíveis a cisalhamento foram produzidas, afetando o comportamento geral do fluxo. A viscosidade da amostra é comparada em relação aos 3 teores de óleo de girassol testados a uma taxa de cisalhamento de 10 s-1, que é relevante para condições na boca (con- sulte a Figura 6). Pode-se notar que em pH 7,0, a viscosidade aumenta ligeiramente com o aumento do teor de óleo. Para as amostras da pre- sente invenção preparadas na presença de cálcio, a viscosidade era de cerca de 10 a 100 vezes maior do que a da amostra correspondente a um pH de 7,0. Isto indica claramente que as partículas da presente in- venção possibilitam a criação de viscosidade a um teor de óleo muito mais baixo, permitindo a diminuição de gordura em produtos alimentí- cios; consulte a Figura 5. Exemplo 3: Adição de cálcio a leite duplamente concentrado, tratamento por calor e secagem por atomização Material e métodos

[0103] Um conjunto de 2 amostras foi produzido de acordo com o procedimento exposto a seguir, envolvendo: concentração de um leite integral comercial até 35% do teor de sólidos totais (TS, de "total so- lids"), adição de uma quantidade variável de CaCl2 (5 e 10 mM) no concentrado de leite, processamento térmico padronizado incluindo uma etapa de injeção direta de vapor e secagem por atomização para se obter um leite em pó funcionalizado.

[0104] O leite integral homogeneizado, pasteurizado e microfil- trado, disponível comercialmente (3,5% de teor de gordura, Cremo, Le Mont-sur-Lausanne, CH) é concentrado até atingir um teor total de só- lidos, conforme indicado na Tabela 2, com um evaporador cônico gira- tório de filme fino Centritherm® CT1-09 (Flavourtech Inc., Austrália).

[0105] O processo de concentração é realizado em modo de bate- lada com recirculação, iniciando com o leite a 4°C. O leite é bombeado com uma bomba de cavidade progressiva, de um tanque de reserva através de um trocador de calor a placas com temperatura de saída ajustada em 40°C e do evaporador Centritherm® CT1-09, de volta para o tanque de reserva. Dessa forma, há um aumento gradual da concen- tração de sólidos e da temperatura do leite armazenado no tanque de reserva. Quando um limite de concentração crítica é atingido, o leite é conduzido para o teor de sólidos totais desejado por passagem final em evaporador sem remistura e coletado em um tanque de retenção sepa- rado.

[0106] São utilizados os seguintes parâmetros de processo: vazão de 100 l/h, temperatura de entrada do evaporador de 40°C, pressão de vácuo do evaporador 40 a 100 mbares, temperatura de vapor do eva- porador de 90°C. Isto resulta em temperaturas de saída de concentrado em torno de 35°C e em vazões de evaporação que diminuem gradual- mente de cerca de 50 l/h a 30 l/h com um aumento da concentração de leite. Altas vazões do produto em torno de 100 l/h e uma temperatura de entrada de produto estável de 40°C são importantes para evitar a incrustação do concentrado de leite sobre a superfície de troca de calor do dispositivo Centritherm®.

[0107] O concentrado de leite é resfriado até 10°C, e a quantidade necessária de CaCl2, pó de 2H2O (Merck, Darmstadt, Alemanha) foi adicionada ao leite, sob agitação. O período de tempo típico para a adi- ção de pó de cálcio a um lote de 40 kg é de cerca de 15 minutos.

[0108] O concentrado de leite carregado de cálcio e resfriado foi processado termicamente em um modo semicontínuo em uma linha de planta piloto OMVE HT320-20 DSI comercialmente disponível (OMVE Netherlands B.V., Países Baixos). As etapas de processamento são: pré-aquecimento no trocador de calor tubular OMVE até 60°C, injeção direta de vapor a uma temperatura de saída de 95°C, período de reten- ção a quente de 300 segundos a 95°C nos dois trocadores de calor de superfície raspada da linha do OMVE, conectada em série e operando em rpm máximas, e subsequente resfriamento até cerca de 23°C da temperatura de saída de produto, sendo o trocador de calor tubular OMVE resfriado com água gelada. A vazão é ajustada para 14 l/h a fim de se obter uma soma de aproximadamente 300 segundos de tempo de residência nas unidades do trocador de calor de superfície raspada. O tempo de residência no resfriador do OMVE é de cerca de 2 minutos. Os tempos de residência são médias de vazões volumétricas e de vo- lume morto de elementos de linha (trocador de calor tubular, trocador de calor de superfície raspada).

[0109] A obstrução do injetor DSI é um fenômeno crítico, e a linha deve ser cuidadosamente controlada com respeito a isso. Nenhuma eva- poração flash é aplicada, e o vapor de condensação permanece inteira- mente no produto.

[0110] O concentrado de leite processado termicamente com 5 mM de cálcio adicionado foi secado por atomização em uma torre de atomi- zação de planta piloto Niro SD 6.3 (GEA NIRO Process Engineering, Di- namarca) equipada com um atomizador giratório FS1. Os parâmetros operacionais são: fluxo de alimentação de produto de 10 a 20 kg/hora, temperatura de entrada de produto no atomizador giratório de 25 a 30°C, velocidade do atomizador giratório de 25.000 rpm, fluxo de ar de 350 a 400 kg/h (controle de fluxo de massa), temperatura de entrada de ar de 160°C, temperatura de ar de exaustão de 80°C e umidade relativa de ar de exaustão de 15%. O produto acabado em pó é embalado imediata- mente em sacos herméticos e tem uma umidade residual abaixo de 4%.

[0111] Os mesmos métodos usados no Exemplo 2 foram usados para caracterizar a distribuição de tamanho da amostra, a microestru- tura e as propriedades de fluxo. Para os experimentos realizados em pó secado por atomização contendo 5 mM de CaCl2, a amostra foi reconstituída até 13 ou 50% de sólidos totais antes das medições. Água destilada foi despejada em um béquer e aquecida de 42°C a 44°C em banho-maria. Um volume de 150 ml de água destilada de 42°C a 44°C foi medido e transferido para um béquer de vidro com o uso de um cilindro volumétrico. Uma quantidade de 22,5 g de leite em pó é adicionada aos 150 ml de água destilada a 42°C e misturada com uma colher durante 30 segundos. Resultados Amostras líquidas Tabela 2: Diâmetros médios de D43 e D32 e viscosidade a uma taxa de cisalhamento de 13 s-1 medida a 25°C para o leite duplamente concen- trado (25% de TS) antes e após o tratamento por calor na presença de CaCl2 a 95°C durante 300 segundos. Amostra pH D(4,3) (mícrons) D(3,2) (mícrons) Viscosidade de cisalha- mento a 13 s-1 (mPa.s) Leite com 25% de TS não aque- 6,38 0,836 0,569 6,2 cido 5 mM CaCl2 Leite com 25% de TS aquecido 5 6,39 28,40 9,42 349 mM CaCl2 Leite com 25% de TS não aque- 6,23 0,816 0,542 4,23 cido 10 mM CaCl2 Leite com 25% de TS aquecido 10 6,24 66,80 11,20 150 mM CaCl2

[0112] Pode ser visto na Tabela 2 que as amostras da presente invenção exibiram um aumento acentuado no tamanho de partícula após o tratamento por calor, o que levou a um aumento na viscosidade. Pode-se notar que na presença de adição de 10 mM de cloreto de cál- cio, o D(4,3) aumentou para 66,8 mícrons, o que causou uma ligeira sensação arenosa na amostra. Para esta concentração de leite, os me- lhores perfis de agregação e condições foram obtidos com a adição de 5 mM de CaCl2, o que também pode ser inferido pela viscosidade mais alta (349 mPa.s) atingida em comparação com a adição de 10 mM de CaCl2 (150 mPa.s). Após secagem por atomização, as amostras foram caracterizadas mediante reconstituição em água Milli-Q. Distribuição de tamanho de partícula

[0113] A distribuição de partículas mediante a reconstituição apre- senta um pico em cerca de 20 mícrons (consulte Figura 7), o que é muito próximo ao tamanho de partícula obtido antes da secagem por atomiza- ção (D(4,3) = 28,4 mícrons, Tabela 2). A ligeira redução no tamanho de partícula pode ser atribuída ao efeito de cisalhamento que ocorre du- rante a secagem por atomização do produto. Surpreendentemente, o teor de proteína solúvel obtido após a reconstituição do pó com 13% de TS foi de 7% das proteínas totais, indicando que a maior parte das pro- teínas de leite estava envolvida na estrutura agregada. Microestrutura

[0114] A microestrutura das partículas pode ser vista nas Figuras 8A e 8B. Os agregados eram bastante compactos e eram compostos por proteínas e gotículas de gordura, sem sinais de proteínas não rea- gentes, o que confirma a baixa quantidade de proteínas solúveis. Uma ampliação maior das partículas na Figura 8B mostra gotículas de gor- dura bem integradas com um tamanho médio de 1 a 2 mícrons em uma matriz de proteína densa. Há pouco sinal de coalescência de gotículas de gordura, indicando que a formação de agregados teve origem em um mecanismo de floculação. Propriedades de fluxo mediante reconstituição a 50% de TS

[0115] O leite em pó secado por atomização de acordo com a pre- sente invenção foi reconstituído até 50% de TS, que é geralmente o TS no qual o leite integral é secado por atomização. Pode ser visto na Fi- gura 9 que o comportamento de fluxo é um forte adelgaçamento do ci- salhamento, exibindo um coeficiente angular íngreme negativo e uma alta viscosidade sob baixo cisalhamento. Este é um sinal de que o pro- duto, mediante reconstituição, desenvolveu certa estrutura e que os agregados de proteína foram capazes de interagir entre si. Surpreen- dentemente, a estrutura poderia ser recuperada mediante a liberação da tensão sobre a amostra, já que as curvas para cima e para baixo eram quase sobrepostas. Exemplo 4: Adição de cálcio, tratamento por calor e secagem por atomização de leite triplamente concentrado Material e métodos Leite de referência

[0116] Leite integral, homogeneizado e pasteurizado, comercial- mente disponível (3,5% de teor de gordura, Emmi, Lucerna, Suíça) foi concentrado em um evaporador de filme descendente de triplo efeito Scheffers (disponível junto à Scheffers B.V.) até 50% de sólidos totais. O concentrado de leite é resfriado em um trocador de calor a placas até 4°C, e o pH do concentrado de leite líquido homogeneizado foi medido como sendo 6,5. A composição é pré-aquecida novamente a 60°C em um trocador de calor a placas e subsequentemente aquecida a 85°C pelo sistema de injeção direta de vapor (autoconstrução da Nestlé) com um tempo de retenção de 15 segundos. Após o tratamento por calor, o concentrado de leite é rapidamente resfriado por um trocador de calor de superfície raspada 3VT460 CREPACO (disponível junto à APV In- vensys Worb) até 40°C. O concentrado de leite é, então, secado por atomização em um Egron 3,5 m da Nestlé (autoconstrução) por um sis- tema de bocais de duas fases (bocal de 1,8 mm) até um teor de umidade máxima de 3% e é embalado em sacos herméticos. As condições da secagem por atomização eram: fluxo de produto de 413 kg/h a 37°C de temperatura do produto, temperatura de entrada de ar quente de 270°C e um fluxo de ar de 4.664 kg/h, e temperatura do ar de saída de 88°C. Amostra da presente invenção

[0117] Um leite integral, homogeneizado e pasteurizado, comercial- mente disponível (3,5% de teor de gordura, Emmi, Lucerna, Suíça) foi concentrado em um evaporador de filme descendente de triplo efeito Scheffers (disponível junto à Scheffers B.V.) até 37% de sólidos totais. O concentrado de leite é resfriado por um trocador de calor a placas a 4°C, e 6,5 mM de cloreto de cálcio são adicionados. O concentrado de leite ajustado com cálcio é pré-aquecido novamente a 60°C em trocador de calor a placas e subsequentemente aquecido a 95°C por sistema de injeção direta de vapor (autoconstrução da Nestlé) com um tempo de retenção de cerca de 300 segundos. Após o tratamento por calor, o con- centrado de leite é rapidamente resfriado por um trocador de calor de superfície raspada 3VT460 CREPACO (disponível junto à APV Invensys Worb) até 40°C. O concentrado de leite é, então, secado por atomização em um secador por aspersão NIRO SD6 3N através de um sistema de bocais de disco giratório a 17.000 rpm até um teor de umidade máxima de 3% e embalado em sacos herméticos. As condições da secagem por atomização eram: fluxo de produto de 20 l/h a 40°C de temperatura do produto, temperatura de entrada de ar quente de 160°C e um fluxo de ar de 360 m3/h, e temperatura do ar de saída de 80°C. Medições da distribuição de tamanho

[0118] Os leites em pó da presente invenção foram comparados às referências acima e caracterizados por difração de laser para determi- nar a distribuição de tamanho de partícula (PSD, de "particle size distri- bution").

[0119] As amostras em pó foram reconstituídas antes das medi- ções. Água destilada foi despejada em um béquer e aquecida de 42°C a 44°C em banho-maria. Um volume de 150 ml de água destilada de 42°C a 44°C foi medido e transferido para um béquer de vidro com o uso de um cilindro volumétrico. Uma quantidade de 22,5 g de leite em pó é adicionada aos 150 ml de água destilada a 42°C e misturada com uma colher durante 30 segundos.

[0120] A dispersão da amostra em pó líquida ou reconstituída em água destilada ou desionizada e as medições da distribuição de tama- nho de partícula foram feitas por difração de laser.

[0121] As configurações de medição usadas são um índice de re- fração de 1,46 para gotículas de gordura e 1,33 para água a uma absor- ção de 0,01. Todas as amostras foram medidas a uma taxa de obscu- recimento de 2,0 a 2,5%. Propriedades de fluxo

[0122] As amostras foram reconstituídas até 50% de TS com o uso do processo descrito acima. Os experimentos de fluxo foram realizados com o uso de um reômetro de tensão controlada Physica MCR501 (An- ton Paar®, Áustria) com geometria de cilindros concêntricos CC27-SS/S (diâmetro = 27 mm, vão = 1,14 mm, disponível junto à Anton Paar®, Áustria).

[0123] As medições de fluxo em estado de equilíbrio foram condu- zidas a uma temperatura constante de 25°C, sendo que uma tensão de cisalhamento de 100 1/s foi aplicada às amostras durante 5 minutos, seguida de quatro taxas de cisalhamento, uma de 0 a 100 1/s e outra de 100 a 0 1/s, que foram feitas duas vezes; foram feitas 15 medições a cada 30 segundos. A viscosidade aparente foi registrada como uma função da taxa de cisalhamento.

[0124] Para cada medição, uma alíquota (19 ml) da amostra de emulsão foi despejada no recipiente. As medidas foram realizadas três vezes. Resultados

Distribuição de tamanho de partícula

[0125] A distribuição de tamanho de partícula do leite integral secado por atomização até 50% de TS foi determinada após a reconstituição até 13% de TS (Figura 10). Pode ser visto na Figura 10A que um pico principal foi encontrado em 0,5 mícron, seguido de uma assimetria até 6 mícrons. Isto indica que as gotículas de gordura de leite e a caseína micelar do leite são concomitantemente medidas e que nenhuma agregação significativa ocorreu no sistema. Para a amostra da presente invenção que foi tratada na presença de 6,4 mM de cloreto de cálcio adicionado, a distribuição de tamanho foi deslocada para diâmetros de partícula maiores. O D(4,3) atin- giu 11 mícrons, sendo responsável pela presença de agregados de prote- ína, enquanto um pequeno pico residual de cerca de 0,5 mícron provavel- mente responde pelas caseínas micelares não reagidas (Figura 10B). Os níveis de proteínas solúveis foram de 33,5% na amostra de leite controle, enquanto o resultado foi de 15,5% na amostra produzida na presença de cálcio adicionado. Isto mostra novamente que a presente invenção favo- rece a agregação de proteínas e o aprisionamento de gotículas de óleo nos agregados de proteína. Propriedades de fluxo

[0126] Os dois leites em pó foram reconstituídos até 50% de TS e suas propriedades de fluxo foram comparadas. O leite integral de controle que foi secado por atomização até 50% de TS apresentou um comporta- mento de adelgaçamento de viscosidade sob cisalhamento e um platô de viscosidade sob baixo cisalhamento de cerca de 100 Pa.s (consulte a Fi- gura 11). O leite da presente invenção, quando reconstituído até 50% de TS, também apresentou um perfil de adelgaçamento cisalhamento, mas a viscosidade sob baixo cisalhamento era 100 vezes maior e a região de adelgaçamento de cisalhamento apresentou um coeficiente angular muito mais forte. Isto é um sinal de amostra altamente estruturada, bem como a prova de interação entre os agregados de proteína. Isso também mostra que a presente invenção é claramente capaz de gerar uma viscosidade mais alta com teor de gordura equivalente e que tem, portanto, potencial para redução de gorduras em produtos alimentícios.

[0127] Deve-se entender que várias alterações e modificações às presentes modalidades preferenciais aqui descritas ficarão evidentes aos versados na técnica. Tais alterações e modificações podem ser feitas sem que se desvie do espírito e do âmbito do assunto em ques- tão e sem que se diminua suas vantagens pretendidas. Pretende-se, portanto, que tais alterações e modificações sejam abrangidas pelas reivindicações em anexo.

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES

1. Método de produção de um concentrado lácteo, caracte- rizado pelo fato de que compreende as etapas de: fornecer uma composição de ingredientes que compreende caseínas micelares e proteínas de soro de leite e que tem um pH de 6,1 a 7,1 e uma concentração de 3 a 25%, em peso, de proteínas, e sendo que a composição de ingredientes tem uma razão entre caseína e proteína de soro de leite de 90/10 a 60/40, adicionar de 3 a 25 mM de cátions divalentes para fornecer uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres à composição de ingredientes, homogeneizar a composição de ingredientes, e, subsequen- temente, pasteurizar e misturar a composição de ingredientes a uma temperatura de 80°C a 105°C durante um período de 0,5 a 3 minutos para formar aglomerados de proteína que compreendem caseínas e beta-lactoglobulina a partir de proteínas de soro de leite, tendo os aglo- merados um tamanho de 3 a 50 mícrons medido por um diâmetro médio D(4,3).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os agregados têm de 5 a 30 mícrons, de preferência, de 5 a 10 mícrons.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os cátions divalentes são selecionados do grupo que consiste em cátions de Ca e Mg, ou uma com- binação dos mesmos.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os cátions divalentes são adi- cionados até que a concentração de cátions divalentes livres seja de 3,5 a 6,5 mM de cátions divalentes.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os cátions divalentes são adicionados sob a forma de um sal mineral.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sal mineral é sal de cálcio selecionado a partir do grupo que consiste em cloreto de cálcio, lactato de cálcio, gluconato de cálcio e fosfato de cálcio.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o pH da composição de ingredientes é de 6,2 a 7,1 antes da adição dos cátions de cálcio.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o teor de proteína solúvel é igual ou inferior a 30% em relação ao teor de proteína total.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a composição de ingredi- entes compreende de 0 a 50%, em peso, de gordura, de preferência, de 1,0 a 20%, em peso, com mais preferência, de 3,0 a 15%, em peso, com a máxima preferência, de 5 a 10%, em peso, de gordura.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as caseínas e proteínas de soro de leite na composição de ingredientes são fornecidas sob uma forma selecionada do grupo que consiste em leite cru, leite pasteuri- zado, leite concentrado obtido por tratamento em baixa temperatura, leite em pó obtido por tratamento em baixa temperatura, concentrado de proteína do leite, isolado de proteína de leite sob a forma líquida ou em pó, ou uma combinação dos mesmos, ao passo que as proteínas de soro de leite adicionais são fornecidas sob uma forma selecionada do grupo que consiste em soro de leite doce, concentrados de proteína de soro de leite, isolados de proteína de soro de leite sob a forma líquida, concentrada ou em pó, ou uma combinação dos mesmos.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a composição de ingredientes é um concentrado que compreende de 6 a 55%, em peso, de sólidos de leite.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o concentrado é submetido a secagem até se tornar pó por meio de secagem por congelamento, seca- gem por atomização ou secagem por cilindro.

13. Concentrado lácteo, caracterizado pelo fato de ser obtido através de um método, como definido em qualquer uma das reivindica- ções precedentes.

14. Uso de um concentrado lácteo, como definido na reivin- dicação 13, caracterizado pelo fato de ser para uso na produção de leites de crescimento em pó, molhos culinários, misturas de café, for- madores de cremosidade para chá, sorvete ou bebidas de cacau- malte.

15. Método de produção de um concentrado lácteo, caracte- rizado pelo fato de que compreende as etapas de: fornecer uma composição de ingredientes que compreende caseínas micelares e proteínas de soro de leite e que tem um pH de 6,1 a 7,1 e uma concentração de 3 a 25%, em peso, de proteínas, e sendo que a composição de ingredientes tem uma razão entre caseína e proteína de soro de leite de 90/10 a 60/40, adicionar de 3 a 25 mM de cátions divalentes para fornecer uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres à composição de ingredientes, homogeneizar a composição de ingredientes, e, subsequen- temente, pasteurizar e misturar a composição de ingredientes a uma temperatura de 120°C a 150°C durante um período de 3 a 30 segundos para formar proteínas aglomeradas que compreendem caseínas e beta-lactoglobulina a partir de proteínas de soro de leite, tendo os aglo- merados um tamanho de 3 a 50 mícrons medido por um diâmetro mé- dio D(4,3).

16. Concentrado lácteo, caracterizado pelo fato de compre- ender proteínas agregadas que compreendem caseína micelar e agre- gados de proteína de soro de leite, sendo que o produto tem um pH de 6,0 a 7,1, uma concentração de 6 a 55%, em peso, de sólidos de leite, uma razão entre caseína e prote- ína de soro de leite de 90/10 a 60/40 e uma concentração de 3 a 8 mM de cátions divalentes livres, e sendo que os aglomerados têm um ta- manho de diâmetro médio D(4,3) de 3 a 50 mícrons medido por difração de laser.