BRPI0403472B1 - METHOD FOR ELIMINATING MILK MICROORGANISM - Google Patents
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Description
“MÉTODO PARA ELIMINAÇÃO DE MICROORGANISMOS PRESENTES NO LEITE” Campo da invenção A presente invenção refere-se a um método para eliminação de microorganismos presentes no leite que compreende as etapas de tratamento físico e térmico do leite, em seqüência, sendo que a vazão do leite é mantida constante pelo menos durante todo o tratamento térmico de modo que sejam garantidos níveis reduzidos de lactulose no produto final obtido pela combinação dos tratamentos físico e térmico. O estado da técnica e o problema solucionado pela presente invenção São conhecidos do estado da técnica os métodos físicos e térmicos para a eliminação de microorganismos do leite. O tratamento térmico comumente empregado na indústria leiteira é o método denominado como UHT (ultra high temperature). Além deste, há também o método de esterilização convencional.Field of the Invention The present invention relates to a method for eliminating microorganisms present in milk which comprises the steps of sequential physical and thermal treatment of milk, with the milk flow rate It is kept constant at least throughout the heat treatment so that reduced levels of lactulose in the final product obtained by combining the physical and heat treatments are guaranteed. State of the art and problem solved by the present invention Physical and thermal methods for the elimination of microorganisms from milk are known from the state of the art. The heat treatment commonly used in the dairy industry is the method called UHT (ultra high temperature). Apart from this there is also the conventional sterilization method.
No método UHT, o produto final é designado comercialmente como Leite UHT, Leite Longa Vida ou ainda Leite Ultrapasteurizado e, no método convencional é designado comercialmente como Leite Esterilizado. Em ambos métodos o produto final pode ser estocado à temperatura ambiente. O método UHT consiste em submeter o leite a altas temperaturas, usualmente na faixa de 130°C a 150°C, durante um curto período de tempo, usualmente na faixa de 2 a 4 segundos, sendo que após este aquecimento, o leite é, em seguida, resfriado rapidamente e subseqüentemente envasado em embalagens assépticas. O método de esterilização convencional consiste em submeter o produto previamente aquecido e já acondicionado dentro da embalagem a temperaturas na faixa de 110°C a 120°C por 15 a 40 minutos utilizando-se de um equipamento conhecido como autoclave. A embalagem usada neste processo pode ser de vidro, plástico ou lata.In the UHT method, the final product is commercially referred to as UHT Milk, Long Life Milk or Ultrapasteurized Milk, and in the conventional method it is commercially referred to as Sterile Milk. In both methods the final product can be stored at room temperature. The UHT method consists of subjecting the milk to high temperatures, usually in the range of 130 ° C to 150 ° C, for a short period of time, usually in the range of 2 to 4 seconds. then cooled rapidly and subsequently packaged in aseptic containers. The conventional sterilization method consists of subjecting the preheated product already packaged in the package to temperatures in the range of 110 ° C to 120 ° C for 15 to 40 minutes using equipment known as an autoclave. The packaging used in this process may be glass, plastic or tin.
Os métodos de eliminação de microorganismos por tratamento térmico apresentam inconvenientes particularmente relacionados às temperaturas elevadas aplicadas, as quais eliminam os microorganismos, mas também alteram ligeiramente (método UHT) ou acentuadamente (método de esterilização convencional) as características organolépticas que o leite apresenta em seu estado natural, o que em muitos casos desagrada os consumidores.Heat-treated microorganism disposal methods have drawbacks particularly related to the high temperatures applied, which eliminate microorganisms, but also slightly (UHT method) or markedly (conventional sterilization method) alter the organoleptic characteristics of milk in its state. which in many cases displeases consumers.
Um dos indicadores efetivos de que o leite foi submetido a um nível elevado de temperatura durante o seu processamento é o teor de lactulose (composto formado na reação de Maillard) que o mesmo apresenta, sendo que a alteração verificada no sabor do leite é diretamente proporcional ao teor de lactulose encontrado na sua composição.One of the effective indicators that the milk has been subjected to a high temperature level during its processing is the lactulose content (compound formed in the Maillard reaction), which shows that the change in milk flavor is directly proportional. to the lactulose content found in its composition.
Em produtos encontrados no mercado brasileiro, por exemplo, tratados termicamente pelo método UHT, verifica-se uma taxa média de lactulose da ordem de 230 mg/kg.In products found in the Brazilian market, for example, heat treated by the UHT method, there is an average lactulose rate of around 230 mg / kg.
Com relação aos tratamentos físicos para a eliminação de microorganismos, são comumente empregadas a centrifugação e a microfiltração.With regard to physical treatments for the elimination of microorganisms, centrifugation and microfiltration are commonly employed.
Entretanto, ambos tratamentos são incapazes de eliminar toda carga dos microorganismos presentes no leite. A centrifugação consiste em remover microorganismos do leite através da aplicação de uma força centrífuga, a qual, em função da existência de uma diferença de densidade entre os componentes do leite e os microorganismos, possibilita tal separação.However, both treatments are unable to eliminate all charge of microorganisms present in milk. Centrifugation consists of removing microorganisms from the milk by applying a centrifugal force which, due to the existence of a density difference between the milk components and the microorganisms, enables such separation.
Para a realização da centrifugação emprega-se um equipamento conhecido como centrífuga. No interior deste equipamento, o leite é separado em duas fases. A fase mais leve ocupa a região central da máquina e apresenta uma baixa concentração de microorganismos. A fase mais pesada, que é um concentrado bacteriano, localiza-se na periferia do equipamento e é destinada a ser descartada. O leite tratado fisicamente, ou seja a fase mais leve, contendo uma concentração menor de microorganismos, é levado até a saída superior da centrífuga. A microfiltração é um processo no qual os microorganismos são separados dos componentes do leite através de membranas altamente específicas no que diz respeito aos parâmetros de tamanho de poro e material. Nesse caso, a separação somente é possível devido a uma diferença na distribuição de tamanho entre as moléculas de proteínas do leite e os microorganismos presentes no mesmo.Centrifugation is performed using equipment known as a centrifuge. Inside this machine, the milk is separated into two phases. The lighter phase occupies the central region of the machine and has a low concentration of microorganisms. The heavier phase, which is a bacterial concentrate, is located on the periphery of the equipment and is intended to be discarded. Physically treated milk, ie the lighter phase containing a lower concentration of microorganisms, is taken to the upper exit of the centrifuge. Microfiltration is a process in which microorganisms are separated from milk components through highly specific membranes with respect to pore size and material parameters. In this case, separation is only possible due to a difference in size distribution between milk protein molecules and the microorganisms present in it.
Primeiramente, nesse processo, o leite deve ser desnatado e, em seguida, microfiltrado. O líquido retido pela membrana, chamado de “retentado de microfiltração”, concentra os componentes de maior tamanho, ou seja, os microorganismos, enquanto que o líquido que passa através das membranas, o leite microfiltrado, contém os componentes do leite.First, in this process, the milk must be skimmed and then microfiltrated. Membrane-retained liquid, called a “microfiltration retentate,” concentrates the largest components, ie microorganisms, while the fluid that passes through the membranes, microfiltrated milk, contains the components of milk.
Salienta-se que a microfiltração somente pode ser aplicada ao leite desnatado, sendo necessário remover previamente a matéria gorda para depois reincorporá-la ao leite microfiltrado, fato esse que exige etapas suplementares que acabam por influir nos custos de processamento.It should be noted that microfiltration can only be applied to skimmed milk and it is necessary to remove the fat beforehand and then reincorporate it into the microfiltrated milk, which requires additional steps that ultimately affect processing costs.
Tanto após a centrifugação quanto após a microfiltração, os microorganismos remanescentes no leite são capazes de deteriorá-lo, quando o leite é armazenado à temperatura ambiente, tomando-o inadequado para o consumo em seu estado líquido. O pedido de patente brasileiro PI 0302282-0 depositado em 22/5/2003 revela um método para a remoção e eliminação de microorganismos presentes no leite que combina as etapas de centrifugação e tratamento térmico por UHT de modo a obter um leite com menor teor de lactulose.Both after centrifugation and after microfiltration, the remaining microorganisms in milk are able to spoil it when the milk is stored at room temperature, making it unsuitable for consumption in its liquid state. Brazilian patent application PI 0302282-0 filed on 5/22/2003 discloses a method for the removal and elimination of microorganisms present in milk that combines the centrifugation and heat treatment steps by UHT to obtain a lower milk content. lactulose.
Este menor teor de lactulose está associado ao fato de se poder utilizar temperaturas mais baixas na etapa de tratamento térmico para eliminação de microorganismos, em comparação com os sistemas tradicionais do estado da técnica, uma vez que uma grande quantidade de microrganismos presentes no leite já foi previamente removida na etapa de centrifugação. A redução da temperatura na fase de tratamento térmico proporciona diversos benefícios. Em termos de otimização do produto final, por exemplo, o menor teor de lactulose no leite tratado toma o sabor do produto final mais próximo ao do leite em seu estado natural. Além disso, o leite tratado possui uma cor mais branca devido ao menor teor dos componentes formados na reação de Maillard do produto durante o tratamento térmico.This lower lactulose content is associated with the fact that lower temperatures can be used in the heat treatment step to eliminate microorganisms compared to traditional prior art systems, since a large amount of microorganisms present in milk have already been previously removed in the centrifugation step. Reducing the temperature in the heat treatment phase provides several benefits. In terms of optimization of the final product, for example, the lower lactulose content in the treated milk tastes the final product closer to that of its natural milk. In addition, the treated milk has a whiter color due to the lower content of the components formed in the product's Maillard reaction during heat treatment.
Em testes práticos obteve-se uma redução do teor de lactulose de até 29% em relação ao método de tratamento que emprega somente o processo UHT. Além disso, devido a menor temperatura no processamento UHT, as incrustações nas paredes dos tubos que conduzem o produto são menores, logo o intervalo entre as operações de limpeza da planta de tratamento podem ser ampliados, reduzindo o tempo de máquina parada e minimizando os custos de limpeza, desta forma aumentando a produtividade anual da planta de tratamento.In practical tests, a reduction in lactulose content of up to 29% was obtained in relation to the treatment method that employs only the UHT process. In addition, due to the lower temperature in UHT processing, the incrustations in the pipe walls leading to the product are smaller, so the interval between treatment plant cleaning operations can be extended, reducing downtime and minimizing costs. thus increasing the annual productivity of the treatment plant.
Em termos de minimização dos custos de produção, por exemplo, a redução da temperatura no tratamento térmico permite uma redução no consumo de vapor. Em testes práticos obteve-se uma redução de até 15% em relação ao sistema de tratamento que emprega somente o método UHT.In terms of minimizing production costs, for example, reducing the temperature in the heat treatment allows for a reduction in steam consumption. In practical tests, a reduction of up to 15% compared to the treatment system using the UHT method was obtained.
Entretanto, durante a operação da centrífuga ocorre a cada ciclo de tempo, usualmente de 15 a 20 minutos, uma descarga para a remoção dos resíduos oriundos do processo de centrifugação. Neste momento, a vazão de leite que é enviada para o tratamento térmico pode sofrer uma redução, sendo que tal redução implica no aumento do tempo de exposição do leite à alta temperatura dentro do equipamento de tratamento térmico, o que causará o aumento do teor de lactulose do leite, ou seja, influenciando nas características organolépticas do produto final obtido pela combinação do tratamento físico com o tratamento térmico.However, during the operation of the centrifuge every discharge time, usually from 15 to 20 minutes, occurs a discharge to remove debris from the centrifugation process. At this time, the milk flow that is sent to the heat treatment may be reduced, and such reduction implies an increase in the exposure time of the milk at high temperature inside the heat treatment equipment, which will cause the increase of the milk content. milk lactulose, that is, influencing the organoleptic characteristics of the final product obtained by combining physical treatment with heat treatment.
De modo a assegurar as características organolépticas do produto final durante o processo contínuo da planta de tratamento, o método da presente invenção apresenta uma etapa posterior ao tratamento físico para remoção de microorganismos que consiste em manter a vazão do leite constante pelo menos ao longo da etapa de tratamento térmico.In order to ensure the organoleptic characteristics of the final product during the continuous process of the treatment plant, the method of the present invention presents a step after the physical treatment for removing microorganisms which consists in keeping the milk flow constant at least throughout the step. heat treatment.
Uma forma de se garantir a vazão constante é a utilização de um tanque pulmão após a centrífuga. Tal tanque pode ser utilizado para manter a vazão constante durante o tratamento térmico de modo a não afetar os atributos do leite, o que representa uma segurança para que as características do leite sejam mantidas ao longo da operação contínua da planta de tratamento. A manutenção da vazão constante na etapa do tratamento térmico é também importante no aspecto operacional, uma vez que variações bruscas de vazão podem causar a queda da temperatura no processo UHT, o que afetaria a eficácia do sistema de eliminação de microorganismos, implicando na parada e limpeza da planta necessárias para o seu reinicio.One way to ensure constant flow is to use a lung tank after the centrifuge. Such a tank can be used to keep the flow rate constant during heat treatment so as not to affect milk attributes, which represents a safety that milk characteristics are maintained throughout the continuous operation of the treatment plant. Maintaining a constant flow rate at the heat treatment stage is also important in the operational aspect, as sudden flow variations can cause the temperature drop in the UHT process, which would affect the effectiveness of the microorganism elimination system, resulting in the stopping and Plant cleaning required for its restart.
Sumário da invenção A presente invenção revela um método para a eliminação de microorganismos do leite por meio de um fluxo contínuo de leite através das etapas de tratamento físico e térmico obtendo-se um leite com menor teor de lactulose e conseqüentemente melhores características organolépticas, além de ganhos no processo produtivo. O método compreende as etapas de: a) suprir leite para uma planta de tratamento; b) pré-aquecero leite; c) tratar fisicamente o leite para a remoção de microorganismos; d) manter a vazão constante de leite após a etapa c); e) aquecer o leite; f) tratar termicamente o leite para a eliminação de microrganismos; g) homogeneizar o leite; h) resfriar o leite; e i) envasar assepticamente o leite tratado.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention discloses a method for the elimination of microorganisms from milk by a continuous flow of milk through the physical and thermal treatment steps to obtain a lower lactulose content and consequently better organoleptic characteristics. gains in the production process. The method comprises the steps of: a) supplying milk to a treatment plant; (b) preheat milk; c) physically treat milk for the removal of microorganisms; d) maintain constant milk flow after step c); e) heat the milk; f) heat treat the milk for the elimination of microorganisms; g) homogenize the milk; h) cool the milk; and (i) aseptically packaging the treated milk.
Breve descrição das figuras A figura 1 ilustra um desenho esquemático dos equipamentos que compõem a planta de tratamento na qual se executa o método da presente invenção. A figura 2 ilustra um fluxograma com as etapas principais do método da presente invenção.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Figure 1 illustrates a schematic drawing of the equipment comprising the treatment plant on which the method of the present invention is performed. Figure 2 illustrates a flowchart with the main steps of the method of the present invention.
Descrição detalhada da invenção O método da presente invenção tem por objetivo assegurar uma redução de microorganismos do leite associada com um baixo teor de lactulose do leite tratado obtido por meio de um fluxo contínuo de leite através das etapas de tratamento físico e térmico devido ao uso de temperaturas mais baixas na etapa de tratamento térmico. O método compreende as etapas que serão detalhadas abaixo. A primeira etapa A consiste em suprir leite para uma planta de tratamento. Um esquemático de tal planta é ilustrado na figura 1. O leite é então pré-aquecido B, preferencialmente entre 50°C e 60°C, de modo a facilitar a remoção física a ser executada na etapa seguinte C que é tratar fisicamente o leite para a remoção de microorganismos. O tratamento físico do leite empregado preferencialmente é a centrifugação que é realizada em um equipamento conhecido como centrífuga. O leite é então aquecido E preferencialmente até uma temperatura na faixa de 80°C e encaminhado ao tratamento térmico F para a remoção posterior de microrganismos.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The method of the present invention aims to ensure a reduction of milk microorganisms associated with a low lactulose content of treated milk obtained by continuous milk flow through the physical and thermal treatment steps due to the use of lower temperatures in the heat treatment step. The method comprises the steps that will be detailed below. The first step A is to supply milk to a treatment plant. A schematic of such a plant is illustrated in Figure 1. The milk is then preheated B, preferably between 50 ° C and 60 ° C, to facilitate physical removal to be performed in the next step C which is to physically treat the milk. for the removal of microorganisms. The physical treatment of the milk preferably employed is centrifugation which is performed in a device known as a centrifuge. The milk is then heated and preferably to a temperature in the range of 80 ° C and sent to heat treatment F for subsequent removal of microorganisms.
Na modalidade preferida da presente invenção o tratamento térmico utilizado é o UHT, no qual o leite é mantido na faixa entre 138°C e 142°C por um intervalo de 2 a 4 segundos.In the preferred embodiment of the present invention the heat treatment employed is UHT, in which the milk is kept in the range of 138 ° C to 142 ° C for an interval of 2 to 4 seconds.
Para se aquecer o leite no tratamento térmico usualmente se injeta vapor d’água no leite de modo a aquecê-lo até a temperatura desejada.In order to heat the milk in the heat treatment, steam is usually injected into the milk to heat it to the desired temperature.
No caso de uso de vapor d’água, o leite subseqüentemente passa por uma câmara de expansão J para a eliminação da água oriunda do vapor.If water vapor is used, the milk subsequently passes through an expansion chamber J for the elimination of water from the steam.
Após o tratamento térmico o leite é homogeneizado G, resfriado preferencialmente até a temperatura ambiente H e fmalmente envasado assepticamente I. A utilização de um tratamento físico antes do tratamento térmico permite que se trabalhe com temperaturas mais baixas na etapa de tratamento térmico, desta forma reduzindo o teor de lactulose do leite tratado.After heat treatment the milk is homogenized G, preferably cooled to room temperature H and finally aseptically packaged I. The use of a physical treatment prior to heat treatment allows working at lower temperatures in the heat treatment step, thereby reducing the lactulose content of the treated milk.
Conforme mencionado anteriormente, a redução da vazão do leite que pode ocorrer na etapa de tratamento físico durante a descarga da centrífuga, pode fazer com que o leite permaneça por tempo excessivo na etapa de tratamento térmico, geralmente superior a 4 segundos, o que potencialmente podería afetar o sabor e a cor do produto final.As mentioned earlier, the reduction in milk flow that may occur in the physical treatment stage during centrifuge discharge may cause the milk to remain in the heat treatment stage for too long, usually longer than 4 seconds, which could potentially affect the taste and color of the final product.
Para evitar tal queda de vazão, o método da presente invenção prevê a etapa de manter o fluxo constante de leite D após a etapa de tratamento físico.To avoid such a drop in flow, the method of the present invention provides for the step of maintaining constant milk flow D after the physical treatment step.
Na modalidade preferida da presente invenção, é instalado um sistema de tanque pulmão na planta de tratamento após a centrífuga. Antes de ocorrer a descarga da centrífuga, o tanque pulmão é mantido abastecido com leite.In the preferred embodiment of the present invention, a lung tank system is installed in the treatment plant after the centrifuge. Before the centrifuge is discharged, the lung tank is kept filled with milk.
Quando a centrífuga executa a descarga, no caso de uma redução na vazão de leite na sua saída, o leite armazenado no tanque é suficiente para garantir o fluxo constante para as etapas subseqüentes do processo.When the centrifuge discharges, in the event of a reduction in milk flow at its outlet, the milk stored in the tank is sufficient to ensure constant flow to subsequent process steps.
As etapas de tratamento físico e tratamento térmico ocorrem preferencialmente em um processamento único, hermético e contínuo.The physical treatment and heat treatment stages preferably occur in a single, hermetic and continuous processing.
Na modalidade preferida, os equipamentos da planta de tratamento que executam as etapas do método da presente invenção são interligados por controles lógicos programáveis.In the preferred embodiment, treatment plant equipment performing the steps of the method of the present invention are interconnected by programmable logic controls.
Os resultados experimentais referentes ao teor de lactulose do leite obtidos com a implementação do método da presente invenção podem ser observados na tabela abaixo, na qual pode ser verificada a redução de até 29% no teor de lactulose em relação ao método de tratamento que utiliza somente o processo UHT: Apesar da presente invenção ter sido descrita com relação ao que é atualmente considerado como sendo as modalidades mais práticas e preferidas da mesma, deve-se compreender que a invenção não está limitada às modalidades ilustradas, mas, pelo contrário, pretende cobrir quaisquer modificações e disposições equivalentes nela introduzidas.Experimental results regarding the milk lactulose content obtained with the implementation of the method of the present invention can be seen in the table below, where a reduction of up to 29% in the lactulose content can be verified in relation to the treatment method that uses only Although the present invention has been described with respect to what is currently considered to be the most practical and preferred embodiments thereof, it should be understood that the invention is not limited to the illustrated embodiments, but rather is intended to cover any modifications and equivalent provisions introduced therein.
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