BRPI0916305B1

BRPI0916305B1 - Processo para preparar concentrado de proteínas do leite, composição e uso de uma composição.

Info

Publication number: BRPI0916305B1
Application number: BRPI0916305-0A
Authority: BR
Inventors: Ingmar Harald Huisman
Original assignee: N. V. Nutricia
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2019-06-18
Also published as: PT2317877E; CN102159097B; CN102159097A; EP2317877B1; BRPI0916305B8; WO2010011142A1; ES2378217T3; EP2317877A1; US20110159163A1; BRPI0916305A2; DK2317877T3; PL2317877T3; WO2010011129A1

Abstract

processo para preparar concentrado de proteínas do leite, composição e uso de uma composição a presente invenção se refere a processos em escala industrial para aumentar a concentração de proteína no leite, particularmente aumentar a concentração de proteína e reduzir o teor de mineral no leite.

Description

“PROCESSO PARA PREPARAR CONCENTRADO DE PROTEÍNAS DO

LEITE, COMPOSIÇÃO E USO DE UMA COMPOSIÇÃO”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a processos em escala industrial para aumentar a concentração de proteínas no leite, particularmente aumentar a concentração de proteínas e reduzir o teor de minerais no leite.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Para preparar composições nutricionais, as proteínas do leite são preferivelmente usadas na forma de proteína do leite concentrada. As proteínas do leite concentradas são tipicamente produzidas com o uso de processos de ultrafiltração. A qualidade da proteína do leite concentrada é preferivelmente melhorada pela redução do conteúdo de fósforo e/ou de cálcio. O fósforo elevado na alimentação para pessoas vulneráveis pode causar problemas, por exemplo, problemas renais ou problemas de saúde óssea. Nos processos de escala industrial é importante que os fluxos de permeação sejam mantidos em um alto nível para garantir uma produtividade suficiente. Consequentemente, a incrustação da membrana de ultrafiltração é particularmente indesejável.

A EP 0467482 descreve um método de preparar um isolado de proteína de leite mediante ultrafiltração de um derivado do leite contendo proteínas de leite dissolvidas, compreendendo a ultrafiltração de um leite desnatado pasteurizado não pré-aquecido ou muito baixo aquecimento, ou mistura de leite desnatado com uma solução contendo soro do leite em um pH que varie de 3 a 4, seguida por diafiltração do retentato, depois aumentandose o pH até um valor substancialmente dentro da faixa neutra, em cujo pH a ultrafiltração continua até um conteúdo de sólidos no retentato de pelo menos 15 % e, em particular, de cerca de 20 %.

St-Gelais et al., J. Dairy Sei. 75, 1167-1172 (1992) descreve efeitos combinados de temperatura, acidificação e diafiltração sobre a composição de retentato e permeato de leite desnatado em um processo de ultrafiltração.

A WO 00/51440 descreve um processo para tratar de uma composição de leite fluido aproximadamente neutra, incluindo o concentrado 5 de proteína do leite, e leite mais soro adicionado, pela seleção de um álcali, . ajuste do pH para cima, aquecimento, seleção de um ácido, e ajuste do pH para baixo antes da ultrafiltração, em um processo mais preferido, após isso diafiltração da composição tratada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção apresenta um método para filtrar leite, que provê uma proteína do leite que vantajosamente pode ser usada em produtos nutricionais médicos. O produto de proteína do leite resultante fornece uma intensificação da viscosidade relativamente baixa quando usado em um produto nutricional. Uma baixa viscosidade é altamente desejável, já 15 que ela aumentará a aquiescência e/ou a aceitação do consumidor do produto nutricional. Além disso, a par da boa qualidade da proteína, o presente processo provê uma redução desejada na concentração de cálcio e/ou de fósforo, e uma incrustação reduzida das membranas de ultrafiltração.

O presente processo para filtrar leite compreende as etapas de: 20 a. ajustar o pH do leite a um valor na faixa de 5,9 a 6,3

b. incubar o leite obtido da etapa a.

c. ajustar o pH do leite obtido da etapa b. a um valor na faixa de 6,4 a 7,0.

d. submeter o leite obtido da etapa c. a uma etapa de 25 ultrafiltração.

Preferivelmente, o processo é completado pela obtenção ou recuperação do retentato.

O uso deste método em que o pH é aumentado preferivelmente apenas antes da ultrafiltração, fornece um concentrado de proteína do leite com viscosidade relativamente baixa, com baixo conteúdo de cálcio e/ou de fósforo, contudo sem incrustação das membranas de ultrafiltração.

Sem que se deseje estar ligados pela teoria, os presentes inventores acreditam que, submetendo-se o leite de pH mais elevado, que 5 tenha sido submetido a uma etapa de incubação em pH mais baixo, para ► ultrafiltração, os sais de fósforo tais como o fosfato de cálcio ainda não foram reformados, resultando em uma remoção melhorada do fósforo e/ou do cálcio e incrustação reduzida da membrana. Ao mesmo tempo, a proteína do leite é obtida com características indutoras da viscosidade reduzida.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

No presente processo de ultrafiltração (UF), as proteínas do leite são concentradas pela aplicação de pressão ao leite para forçar a água e os componentes de baixo peso molecular (particularmente minerais e lactose) através de um filtro de membrana porosa, enquanto os componentes de peso 15 molecular mais elevados ficam retentatos (particularmente a proteína). O material que passa através da membrana é denominado o permeato, e o material que não passa através da membrana é denominado o retentato. Em uma forma de realização preferida do presente processo de filtração, o material de partida é o leite desnatado, mais preferível o leite desnatado 20 originário das vacas.

Em particular, a presente invenção diz respeito a um processo para preparar o concentrado de proteína do leite, compreendendo as etapas de:

a. reduzir o pH do leite a um valor na faixa de 5,9 a 6,3;

b. incubar o leite obtido da etapa b. até um valor na faixa de

6,4 a 7,0;

c. aumentar o pH do leite obtido da etapa b. até um valor na faixa de 6,4 a 7,0;

d. submeter o leito obtido da etapa c. dentro de 2 horas a uma etapa de ultrafiltração;

e. obter o retentato.

AJUSTE DO pH

No presente processo, o pH do leite é reduzido até levemente ácido, isto é, a um valor de pH na faixa de 5,9 a 6,3. E importante que o pH «

não seja reduzido a valores de cerca de 3 a 4. Um pH assim baixo resulta em • efeitos indesejáveis, particularmente quando do processamento do leite em escala industrial. O pH da solução passa o ponto isoelétrico, que pode levar à coagulação das proteínas e à modificação indesejável da estrutura da proteína, resultando em características de viscosidade aumentada. Preferivelmente o pH 10 é reduzido com um ácido ou uma mistura de vários ácidos e/ou seus sais. Em uma forma de realização o pH é reduzido com pelo menos um ácido selecionado do grupo consistindo no ácido cítrico, ácido málico, ácido láctico, ácido acético, ácido fosfórico, ácido glucônico, glucono-delta-lactona ou ácido clorídrico. Outro inconveniente da redução do pH a um valor baixo, por 15 exemplo entre 3 e 4, é que quantidades relativamente grandes de ácido são necessárias e quantidades relativamente grandes de hidróxidos ou de sais de ácidos fracos necessitam ser usadas para aumentar o pH a um valor substancialmente dentro da faixa neutra (se desejado). Estes processos resultam em preparações protéicas que têm níveis indesejáveis elevados de 20 cátions e de ânions no concentrado protéico final.

A presente faixa de pH de 5,9 a 6,3 foi observada como sendo ótima, particularmente porque em um pH acima de cerca de 6,3, o cálcio e o fósforo não são solubilizados suficientemente e, em um pH abaixo de 5,9, a coagulação das proteínas se tomam visíveis e, em pH ainda menor, ocorre um 25 aumento irreversível da viscosidade.

INCUBAÇÃO

Na etapa seguinte, o leite com pH reduzido a cerca de 5,9 a 6,3 é incubado por cerca de 30 minutos a cerca de 20 horas, preferivelmente por cerca de 1 hora a cerca de 12 horas. O leite pode ser deixado em repouso ou pode ser levemente agitado, por exemplo sacudido ou misturado. Em uma forma de realização, a incubação é realizada na temperatura ambiente. E, entretanto, preferível evitar a incubação em uma temperatura que possa ser adequada para o crescimento de bactérias patogênicas no leite, por exemplo, é preferível evitar a incubação em uma temperatura entre 25 °C e 37 °C. Portanto, a incubação é preferivelmente realizada em uma temperatura abaixo dos 25 °C ou acima dos 37 °C. Em uma forma de realização preferida, a incubação é realizada em uma temperatura em, ou acima de, 40 °C, ou em, ou acima de cerca de 45 °C, ou em, ou acima de cerca de 50 °C ou ainda mais elevada, em por exemplo cerca de 55 °C ou cerca de 60 °C. Uma temperatura ao redor de cerca de 50 °C é preferida. Em outra forma de realização preferida, a incubação é realizada em uma temperatura abaixo da temperatura ambiente, por exemplo em, ou abaixo de, cerca de 20 °C, ou em, ou abaixo de, cerca de 15 °C, ou em, ou abaixo de, cerca de 10 °C. Uma temperatura em, ou abaixo de, cerca de 8 °C é preferida. Consequentemente, a etapa de incubação é preferivelmente realizada em uma temperatura entre 1 e 10 °C, ou entre 40 e 60 °C.

AUMENTO DO pH

Em seguida à redução do pH e à incubação, o pH é aumentado a um valor na faixa de 6,4 a 7,0. Preferivelmente o pH é aumentado de forma reduzida antes da ultrafiltração. Para ainda reduzir o incrustação da membrana, o pH é preferivelmente aumentado a um valor na faixa de 6,6 a 7,0. O leite é subsequentemente submetido à etapa de ultrafiltração, preferivelmente dentro de 2 horas, mais preferível dentro de 1 hora, após o aumento do pH. E desejável manter tempo curto entre o aumento do pH e a submissão do leite à etapa de ultrafiltração, uma vez que isto resultará em uma remoção melhorada do cálcio e/ou do fósforo. Em uma forma de realização, na etapa c. o pH é aumentado pela adição de um ou mais selecionados do grupo consistindo de água, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, citrato de sódio, citrato de potássio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, bicarbonato de sódio e bicarbonato de potássio.

ULTRAFILTRAÇÃO

Após aumentar o pH, o leite é submetido a uma etapa de ultrafiltração (UF). O filtro de membrana porosa usado na presente etapa de UF preferivelmente tem um corte de peso molecular abaixo de 100.000 Dalton, mais preferível entre 5.000 e 30.000 Dalton, o mais preferível entre 15.000 e 25.000 Dalton. Em combinação com a presente faixa de pH, isto garante um fluxo ótimo, uma redução na concentração de cálcio e/ou de fósforo, enquanto provê suficiente recuperação de proteína.

Como já mencionado, na etapa de UF, as proteínas do leite são concentradas. Preferivelmente, as proteínas do leite são concentradas pela presente UF até uma concentração de duas a seis vezes a concentração no leite de partida.

Em uma forma de realização preferida, a etapa de UF é realizada nas temperaturas que limitam o crescimento das bactérias patogênicas. Por consequência, a etapa de UF é preferivelmente realizada em uma temperatura entre 1 e 10 °C ou entre 40 e 60 °C. Em uma forma de realização preferida, a etapa de incubação e a etapa de UF são realizadas na mesma temperatura.

Em uma forma de realização preferida, o leite usado no presente processo é diluído antes que a ultrafiltração tenha lugar. A diluição melhorará a redução nos níveis de cálcio, fósforo e/ou lactose. Preferivelmente, o leite é diluído com 15 a 120 % em peso de uma solução aquosa, por exemplo em uma forma de realização preferida com água, preferivelmente água da torneira, antes que a UF tenha lugar, em que o % em peso baseia-se no peso total do leite. Preferivelmente o leite que é submetido à UF tem uma concentração de proteína entre 1 g/100 ml e 3,6 g/100 ml. Em uma forma de realização preferida, a diluição coincide com a etapa c. do presente processo em que o pH é aumentado.

Em uma forma de realização, a etapa de ultrafiltração inclui uma etapa de diafiltração. A diafiltração (DF) é um processo de filtração semelhante à UF. No contexto da presente invenção, a diafiltração é considerada um tipo específico de ultrafiltração. Em uma etapa de DF, água ou outro diluente é adicionado ao retentato concentrado no, ou ao redor do, mesmo índice em que o permeato é removido. Assim, o volume do retentato pode não mudar muito durante o processo de diafiltração, mas os materiais de baixo peso molecular são continuamente removidos dos componentes de elevado peso molecular no retentato. A inclusão de uma etapa de diafiltração melhorará a remoção do fósforo, do cálcio e ou da lactose.

PROCESSAMENTO SUBSEQUENTE

Em uma forma de realização, o presente processo ainda compreende uma ou mais das etapas de pasteurização, concentração por evaporação, secagem por pulverização e/ou secagem em tambor.

A composição obtida com o uso do presente processo, o retentato, é particularmente adequada para fabricação das composições nutricionais, preferivelmente composições nutricionais com um elevado teor de proteína, mais preferível para fabricar composições com entre 3 e 12 gramas de proteína por 100 ml, carboidratos e gordura. Estas composições nutricionais se beneficiarão de uma baixa viscosidade devida ao uso do concentrado protéico fabricado pelo presente processo.

Em uma forma de realização, a composição obtida do presente processo, em particular o retentato, é secada por pulverização.

COMPOSIÇÃO DE PROTEÍNA

A composição obtida do presente processo, em particular o retentato, preferivelmente contém proteína do leite em uma concentração entre 8 g/100 ml e 24 g/100 ml, mais preferível em uma concentração entre 10 g/100 ml e 20 g/100 ml, o mais preferível em uma concentração entre 15 g/l 00 ml e 17 g/l 00 ml. A composição obtida do presente processo, em particular o retentato, preferivelmente contém menos do que 1,40 g de fósforo por 100 g de proteína, mais preferível entre 1,00 e 1,30 g de fósforo por 100 g de proteína. A composição obtida do presente processo, em particular o retentato, preferivelmente contém menos do que 2,30 g de cálcio por 100 g de proteína, mais preferível entre 1,20 e 2,10 g de cálcio por 100 g de proteína. A composição obtida do presente processo, em particular o retentato, preferivelmente contém entre 5 e 15 g de lactose por 100 g de proteína, mais preferível entre 10 e 13 g de lactose/100 g de proteína.

A viscosidade da presente composição de proteína situa-se abaixo da viscosidade do caseinato ou das soluções de caseinato/soro do leite. Preferivelmente, a viscosidade da presente composição de proteína em uma concentração de proteína de 16,5 g/l00 g é de 50 a 100 mPa.s (medida em 20 °C e 100s-l). Como mencionado anteriormente, a presente composição preferivelmente tem uma concentração de proteína entre 8 g/l 00 ml e 24 g/l 00 ml. De modo a determinar a viscosidade da presente composição em 16,5 gramas por litro, a presente composição usualmente tem de ser diluída ou concentrada. A diluição pode ter lugar adequadamente com água. A concentração pode ser adequadamente obtida através da ultrafiltração.

EXEMPLOS

EXEMPLO 1

O pH de uma batelada de leite desnatado (em 7 °C) foi reduzido a 6,2 pela adição de uma mistura de ácido cítrico e citrato de Na. O leite obtido foi então incubado por uma hora e aquecido durante uma hora até 50 °C. Duas horas após a redução do pH, 120 % (p/p) de água da torneira de 50 °C foram acrescentados ao leite. Isto causou um aumento do pH para cerca de 6,4. O leite desnatado diluído com pH ajustado foi então concentrado com o uso de um conjunto de membranas de ultrafiltração de 20.000D até uma concentração de proteínas de 18 g/l00 g. O retentato continha 1,8 g de Ca /

100 g de proteína e 12 g de lactose / 100 g de proteína. Quando diluído a um concentrado de proteína de 16,5 % em peso, a viscosidade ficou em 60 mPa.s (medida em 20 °C e uma taxa de cisalhamento de 100 s'¹).

EXEMPLO 2

O pH de uma batelada de leite desnatado (em 4 °C) foi reduzido a 6,2 pela adição de uma mistura de ácido cítrico e citrato de Na. O leite obtido foi então incubado por oito horas. Depois o pH foi aumentado para 6,4 pela adição de KOH. Dentro de 30 minutos, o leite obtido foi bombeado para um sistema de ultrafiltração (UF) com membranas com 10 tamanhos de poros de 20.000D. Antes do sistema de UF, 80 % em peso de água foram misturados com o leite em linha e a mistura foi aquecida a 50 °C. No sistema de UF o leite foi concentrado a 16,5 % em peso de proteína, ao mesmo tempo em que era diafiltrado com 40 % em peso de água. Por causa da adição da água da torneira, o pH foi aumentado a 6,6 durante a 15 ultrafiltração e a diafiltração. O concentrado de proteína continha 2,1 g de Ca / 100 g de proteína, 1,35 g de P /100 g de proteína, e 12 g de lactose / 100 g de proteína. Os 16,5 % em peso do concentrado de proteína tinham uma viscosidade de 70 mPa.s (medida em 20 °C, e uma taxa de cisalhamento de 100 s'¹).

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para preparar concentrado de proteínas do leite, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

a. diminuir o pH do leite para um valor na faixa de 5,9-6,3;

b. incubar o leite obtido da etapa a. por 1-20 horas;

c. aumentar o pH do leite obtido da etapa b. para um valor na faixa de 6,4 a 7,0;

d. submeter o leite obtido da etapa c. dentro de 2 horas a uma etapa de ultrafiltração;

e. obter o retentato.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o leite usado na etapa a. é leite desnatado
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a etapa da incubação b. e/ou a etapa de ultrafiltração d. são realizadas sobre o leite a temperaturas entre 1 e 10°C, ou entre 40 e 60°C.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13, caracterizado pelo fato de que na etapa a. o pH é diminuído com pelo menos um ácido selecionado do grupo consistindo de ácido cítrico, ácido málico, ácido lático, ácido acético, ácido fosfórico, ácido glucônico, gluconato-delta-lactona e/ou ácido clorídrico.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14, caracterizado pelo fato de que na etapa c. o pH é aumentado pela adição de uma ou mais do grupo consistindo de água, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, citrato de sódio, citrato de potássio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, bicarbonato de sódio e bicarbonato de potássio.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 15, caracterizado pelo fato de que o leite é diluído com água de 15-120% em peso de antes da etapa de ultrafiltração d.

Petição 870190010168, de 30/01/2019, pág. 9/10
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações Ιό, caracterizado pelo fato de que a etapa de ultrafiltração d. compreende diafiltração.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma ou mais das etapas de pasteurização, concentração por evaporação, secagem por pulverização e/ou secagem em tambor.
9. Composição obtida pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que compreende (i) proteína do leite em uma concentração entre 8 g/100ml e 24 g/100ml (ii) fósforo em uma concentração inferior a 1,40 g de fósforo por 100 g de proteína, (iii) cálcio em uma concentração inferior a 2,30 g de cálcio por 100 g de proteína, (iv) lactose em uma concentração entre 5 e 15 g de lactose por 100 g de proteína, e (v) uma viscosidade de 50 a 100 mPa.s em uma concentração de proteína de 16,5 g/100ml.
10. Uso de uma composição obtida pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1-8, caracterizado pelo fato de que é para a fabricação de uma composição nutricional que compreende entre 3-12 gramas de proteína por 100 ml.