PT1943907E - Método para produzir caseína e um dispositivo para concretização do referido método - Google Patents
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Description
ΡΕ1943907 1 DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA PRODUZIR CASEÍNA E UM DISPOSITIVO PARA CONCRETIZAÇÃO DO REFERIDO MÉTODO" A invenção pode ser usada em várias indústrias, entre as quais as mais significativas são as alimentares, de papel, químicas e farmacêuticas. Na indústria de lacticínios, a caseína é usada na produção de queijos. Contudo, presentemente, o principal campo de aplicação do uso de caseína é o dos caseinatos produzidos pela adição de substâncias alcalinas a caseína. Dependendo destas substâncias de adição, podem ser produzidos caseinatos de sódio, potássio ou cálcio. Os caseinatos são largamente usados na indústria de lacticínios para a produção de análogos de queijo, leite com chocolate, margarina e muitos outros produtos. A invenção é como está definida nas reivindicações em anexo. A caseína pode ser produzida por dois métodos diferentes, nomeadamente por precipitação de ácido e precipitação de coalho. 0 método acídico para a produção de caseína é um método tradicional baseado em atingir o ponto de precipitação da caseína. Além disso, ácidos diferentes 2 ΡΕ1943907 determinam uma estrutura diferente de caserna precipitada. Por exemplo, a caseína precipitada pelo ácido láctico é mais granular e solta, ao passo que a precipitação do ácido clorídrico resulta em caseína com uma estrutura mais viscosa e pegajosa. A caseína de coalho é produzida pela coagulação enzimática do leite e seguindo condições óptimas de coagulação e formação de coágulos. 0 coágulo formado é reduzido, aquecido até à temperatura de 58-60°C por mistura, lavado com água e seco. Vale a pena mencionar que o método de precipitar caseína do coalho, ao contrário da precipitação por ácido, é um processo irreversível. A caseína precipitada de coalho contém muito cálcio e fosfa-tos ao passo que a quantidade destes sais na caseína ácida é limitada. Contudo, ambos os tipos de caseína são notáveis para a sua resistência a temperaturas elevadas e têm um elevado valor nutritivo.
Os métodos tecnológicos para a produção de caseína estão elaborados no livro de J. Dukstas e D. Kaccerauskas Pieno perdirbimo technologija (Tecnologia do processamento do leite), Vilnius, 1994.
Os métodos atrás referidos para a produção de caseína também estão descritos nas patentes da Federação Russa No. 1600671, 1692505, 2199233, 2201099.
Os processos de filtração por membrana (micro-filtração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversível) - processos de separação (isolamento) passando sob 3 ΡΕ1943907 pressão utilizando materiais poliméricos ou inorgânicos porosos - são largamente usados na indústria de lacticinios. Nos últimos 30 anos, estes processos foram largamente aplicados em diferentes indústrias para a purificação ou concentração de meios fluidos. 0 leite inteiro, o leite magro, o leite previamente azedado e o soro têm sido processados com a ajuda de tecnologias de membrana. Ao contrário da filtração convencional usada durante o isolamento de partículas suspensas de tamanho superior a 10 pm, os processos de filtração por membrana permitem a separação de partículas de tamanho inferior a 10 mícrones. A filtração por membrana permite concentrar partículas isoladas num volume inferior relativamente ao volume inicial de líquido. Dessa maneira, os concentrados de proteína no soro não contêm quaisquer gorduras nem podem ser produzidas bactérias. Informações sobre as tecnologias por membrana podem ser encontradas em www.geafiltration.com A caseina produzida pelo uso de métodos conhecidos tem os seguintes inconvenientes: 1. As caseínas são insolúveis em água o que complica a sua utilização directa em diferentes indústrias. A utilização de caseínas exige a conversão de caseínas em caseinatos ou outras formas aceitáveis. 2. Como o método da precipitação de caseina do coalho é um processo irreversível, a caseína insolúvel produzida, ao contrário da caseína ácida, não pode ser 4 ΡΕ1943907 convertida numa forma coloidal solúvel. Esta propriedade restringe imenso as suas possibilidades de utilização. 3. A caseína de coalho industrial não pode voltar a ser processada. 4. A caseína produzida pelo método acídico é um produto ácido; além disso, o soro obtido durante o processo de produção também é acídico. Antes de serem usados, por exemplo, na indústria alimentar, esses produtos ácidos devem ser neutralizados até a um valor aceitável para utilização. 0 objecto da invenção é a produção de caseína solúvel em água sem usar ácido, alcáli ou quaisquer outras substâncias químicas. 0 efeito pode ser conseguido usando sistemas de micro- e ultra-filtração por membrana que ajudem a separar as proteínas do leite em soro e proteínas de caseína. A proteína de caseína é mais tratada no concentrador de ultra-filtração por membrana sem usar quaisquer substâncias de ligação para a separação da proteína. É proposto um método de membrana para a produção de caseína, no qual, no início da produção, é separado leite de vaca inteiro num separador, onde as gorduras e o leite magro são separados. O método é caracterizado pelo facto de, depois da separação, o leite magro proveniente de 5 ΡΕ1943907 um tanque intermédio ser pasteurizado num pasteurizador de placa e armazenado durante 15-75 segundos à temperatura de 50-80°C, sendo então o leite arrefecido até 4-10°C e conduzido para um tanque intermédio. A partir deste tanque, o leite é fornecido ao filtro do tipo membrana de micro-filtração e fraccionamento onde a proteina do leite é dividida em caseina e proteínas do soro. A proteina de caserna separada - o retentado de microfiltração é fornecido ao filtro do tipo membrana de ultrafiltração-desfiltração, onde o concentrado de caseina com um teor em sólidos de 14-36%, é obtido como retentado de ultrafiltração. 0 produto concentrado produzido é transferido para um secador onde é seco até 4-6% de humidade e o pó de caseina solúvel em água produzido é primeiro fornecido ao ciclone de arrefecimento e, então, à unidade de embalagem. 0 equipamento para a produção de caseina inclui um filtro do tipo membrana de microfiltração e fracciona-mento, um filtro do tipo membrana de ultrafiltração-des-filtração para a concentração de proteina de caseina, um filtro do tipo membrana de ultrafiltração para a concentração da proteina do soro. 0 filtro do tipo membrana de microfiltração-concentração é compreendido por membranas de separação de partículas de 0,05-10 pm com uma área superficial de 50-310 m2, velocidade de filtração de 50-120 l/cm2/h, temperatura de funcionamento de 5-28°C. 6 ΡΕ1943907 O filtro tipo membrana de ultrafiltração-desfil-tração consiste em membranas de separação de partículas de o 0,001-0,2 pm com uma área superficial de 50-310 m , velocidade de filtração de 50-120 l/cm2/h, temperatura de funcionamento de 5-28°C. A invenção proposta é descrita pelos diagramas seguintes:
Fig. 1 - Diagrama geral para a produção de caseína solúvel em água a partir de leite de vaca. 0 leite de vaca inteiro entregue à unidade de produção é fornecido a partir de um tanque de leite 1 através de tubagem de recepção até ao tanque intermédio 2, a partir de onde o leite é fornecido ao aquecedor 3 onde é aquecido até à temperatura de 5-58°C. O leite aquecido é fornecido ao separador de leite e gordura 4 para separação de leite magro e gorduras. O leite magro produzido durante a separação é fornecido ao tanque intermédio 5 e, então, ao pasteurizador de placa onde é mantido durante 15-75 segundos à temperatura de 50-87°C. Além disto, no pasteurizador de placa 7, o leite magro é arrefecido até 5-28°C e, através do tanque intermédio 8, é conduzido para o filtro 9 do tipo membrana de proteína para microfiltração e fraccionamento. O retentado de microfiltração (proteína de caseína) é fornecido através do tanque intermédio 15 até ao filtro 16 do tipo membrana para ultrafiltração-desfiltração, a partir do qual o retentado de ultrafiltração - 7 ΡΕ1943907 concentrado de proteína de caseína produzido com um teor em sólidos de 14-36%, é fornecido ao secador 17, onde é seco até 4-6% de humidade. 0 pó produzido dessa maneira tem uma estrutura de proteína nativa e é solúvel em água.
Características da caseína solúvel em água:
Proteína de caseína 74-85%
Gorduras 0,8-2%
Lactose + substâncias minerais 18-7% Humidade 4-6%
Quando a caseína é produzida pelo método atrás referido, dele derivam produtos adicionais, nomeadamente: concentrado de proteína do soro, nata (Fig. 1). 0 permeado (proteínas do soro) de microfiltração é fornecido através do tanque intermédio 10 até um refrigerador de placa 11, onde é arrefecido até 5-28°C. O permeado arrefecido é fornecido ao filtro 12 do tipo membrana para ultrafiltração, a partir do qual é escorrido o retentado de ultrafiltração contendo 83% das proteínas do soro e 16-36% de sólidos. O retentado de ultrafiltração é seco no secador 13 até 4-6% de humidade, o que permite obter o concentrado de proteína do soro com o seguinte teor:
Proteínas do soro 85% Gorduras 2% Lactose + substâncias minerais 7-9% Humidade 4-6% 8 ΡΕ1943907
Nata com 60% de gordura é fornecida do separador 4 ao normalizador 18, onde a necessária quantidade de permeados de microfiltração é fornecida através do tanque intermédio 10. No normalizador 18, a nata é normalizada, por exemplo, até ao teor em gordura de 40% e é então fornecida ao pasteurizador de nata 19, onde é pasteurizada à temperatura de 95-105°C. A nata produzida é dirigida para uso posterior. A vantagem da caseina solúvel produzida pelo método de membrana é a de não ser necessária conversão adicional em caseinatos, conquanto deva ser efectuada quando a caseina é produzida pelo método tradicional. Visto a caseina ser a principal proteína de leite usada na produção de queijo, a caseína produzida pelo método de membrana pode ser usada directamente na produção de queijo. Isto permite reduzir os custos de produção 3 vezes.
Também, uma grande vantagem da caseína solúvel em água é o facto de nem os ácidos nem o alcáli nem quaisquer outras substâncias de ligação serem usados no processo de produção, o que oferece uma oportunidade de se receber um produto ambientalmente limpo.
Lisboa, 27 de maio de 2013
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- ΡΕ1943907 1 REIVINDICAÇÕES 1. O método para a produção de caseína quando o leite de vaca cru é separado num separador, onde as gorduras e o leite magro são separados, caracterizado por ter o efeito de produzir uma caseína solúvel em água sem usar ácido, alcáli ou quaisquer outras substâncias químicas, sendo o leite de vaca fornecido ao tanque intermédio 2, a partir do qual o leite é fornecido ao aquecedor 3 onde é aquecido até à temperatura de 5-58°C, o leite aquecido é fornecido a um separador da gordura do leite 4 e para separação do leite magro e das gorduras, o leite magro produzido durante a separação é fornecido ao tanque intermédio 5 e, então, ao pasteurizador de placa 6 onde é mantido durante 15-75 segundos à temperatura de 50-87°C, seguindo para um refrigerador de placa 7, onde o leite magro é arrefecido até 5-28°C e através do tanque intermédio 8 é conduzido para o filtro 9, do tipo membrana para microfil-tração e fraccionamento da proteína, onde as porções de proteína de caseína e proteína de soro são separadas uma da outra; então, o retentado da microfiltração, proteína de caseína, é fornecido através do tanque intermédio 15 até ao filtro 16, do tipo membrana para ultrafiltração-desfiltração, a partir do qual o retentado de ultrafiltração produzido, um concentrado de proteína de caseína com um teor em sólidos de 14-36%, é obtido e transferido para um secador 17, onde é seco até um teor em humidade de 4-6%, e o pó de caseína solúvel em água assim obtido é conduzido para o 2 ΡΕ1943907 ciclone de arrefecimento e, então, para a unidade de embalagem.
- 2. 0 método de acordo com a reivindicação 1 para produção adicional de concentrado de proteina de soro caracterizado por o permeado de microfiltração 4 de proteínas de soro, ser fornecido através do tanque intermédio 10 até ao refrigerador de placa 11, onde é arrefecido até 5-28°C, o permeado arrefecido é fornecido ao filtro 12, do tipo membrana para ultrafiltração, a partir do qual o retentado de ultrafiltração contendo 83% de proteínas de soro e 16-36% de sólidos é escorrido, o retentado de ultrafiltração é seco no secador 13 até uma humidade de 4-6%, o que permite obter o concentrado de proteína de soro.
- 3. O dispositivo para a produção de caserna que consiste em separador e filtros do tipo membrana para ultrafiltração e desfiltração, caracterizado por ter tanques intermédios 2, 5, 8, 15, aquecedor 3 para aquecer leite até 5-58°C, pasteurizador de placa 6, refrigerador de placa 7, filtro do tipo membrana para microf iltração para fraccionamento da proteína 9, secador 17, onde o aquecedor 3 de um dos lados está conectado com o tanque intermédio 2, desde o outro lado até ao separador de gordura do leite 4, o qual, através do tanque intermédio 5 está ligado ao pasteurizador de placa 6, que por seu lado está ligado ao refrigerador de placa 7 que, partindo do outro lado, está ligado ao tanque intermédio 8 que está ligado ao filtro 9, do tipo membrana para microfiltração e fraccionamento da 3 ΡΕ1943907 proteína, o qual, através do tanque intermédio 15 está ligado ao filtro do tipo membrana para ultrafiltração e des-filtração 16, que, por sua vez, está ligado ao secador 17.
- 4. 0 dispositivo de acordo com a reivindicação 3 para produção adicional de concentrado de proteína do soro caracterizado por ter o tanque intermédio adicional 10 ligado ao filtro de microfiltração 9 e ligado a este tanque 10 do outro lado, ao refrigerador de placa 11 que, por sua vez, está ligado ao filtro 12, do tipo membrana, para ultrafiltração, que está ligado ao secador 13.
- 5. 0 dispositivo de acordo com as reivindicações 3 ou 4 caracterizado por o filtro do tipo membrana, para microfiltração e fraccionamento da proteína, consistir em membranas com a capacidade de fraccionamento de 0,05-5 μιη, área superficial de 50-310 m2, velocidade de filtração de 50-120 l/cm2/h, temperatura de funcionamento de 5-28°C.
- 6. O dispositivo de acordo com as reivindicações 3 ou 4 caracterizado por o filtro do tipo membrana, para a ultrafiltração-desfiltração de proteínas de soro e de caseína consistir em membranas com a capacidade de fraccionamento de 0,001-0,5 pm, área superficial de 50-310 m2, velocidade de filtração de 50-120 l/cm2/h, temperatura de funcionamento de 5-28°C. Lisboa, 27 de maio de 2013
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