PT1958514E - Soro de leite em pó modificado e processo para o produzir - Google Patents

Description

1 ΡΕ1958514

DESCRIÇÃO "SORO DE LEITE EM PÓ MODIFICADO E PROCESSO PARA O PRODUZIR"

Domínio Técnico da Invenção A presente invenção refere-se a um processo para produzir um soro de leite em pó modificado a partir de permeado do soro de leite. Técnica Anterior Há, em geral, dois tipos de soro de leite que surgem como subprodutos durante o processamento do leite no fabrico de produtos lácteos tais como queijo e coalhada. Estes tipos de soro de leite são comummente referidos como soro de leite doce e soro de leite azedo. 0 soro de leite doce também é chamado soro de leite de queijo e é produzido durante o fabrico de queijo, quando o coalho (uma enzima derivada de um estômago de bezerro) é usado para a coalhada. 0 valor de pH do soro de leite doce pode ir de 5,2 até 6,7. 0 soro de leite azedo compreende os tipos de soro de leite comummente conhecidos como soro de leite ácido e soro de leite de coalhada ou de queijo cottage. 0 soro de leite ácido, também conhecido como soro de leite de 2 ΡΕ1958514 caseína, é proveniente do fabrico de caseína por meio de ácido láctico, de bactérias que desenvolvem ácido láctico ou ácido clorídrico. Tal como os seus nomes sugerem, a coalhada ou o queijo cottage são produzidos durante o fabrico dos queijos quark e cottage. 0 ácido láctico desenvolvido por fermentação natural confere uma elevada acidez ao soro de leite de maneira que os valores de pH destes tipos de soro de leite vão, tipicamente, desde 3,8 até 4,6.

Em certos casos, o soro de leite doce azedo também é considerado como abrangido por este termo embora isto possa parecer incorrecto. Se for atribuído cuidado insuficiente ao soro de leite doce (soro de leite de queijo) este torna-se azedo por fermentação natural continua e é então referido como soro de leite doce azedo. Este processo de fermentação não é, usualmente, desejado.

Uma composição típica destes tipos de soro de leite está apresentada na tabela seguinte:

Soro de leite doce Soro de leite azedo % sólidos 6,4 - 6,8 6, 8 % lactose 4,8 4,3-4,4 % proteína 0, 75 0, 8 % gordura 0, 05 < 0, 01 3 ΡΕ1958514

Soro de Soro de leite doce leite azedo % cinzas 0,6 0,80 Valor de pH i—1 4, 6

Os valores sao de % em peso.

Referência: Zadow, J.G.: Whey and lactose

Processing, Elsevier Applied Science, 1992.

Se o soro de leite for tratado por meio de ultrafiltração para recuperar proteínas valiosas, a corrente de produto com um teor em proteína inferior é o chamado permeado do soro de leite. 0 permeado do soro de leite é, portanto, também um subproduto do fabrico de queijo que surge durante a recuperação das proteínas do soro de leite por meio de ultrafiltração. 0 seu uso nos processos lácteos e na produção de alimentos é limitado devido ao elevado teor em minerais e fraca doçura. Portanto, até aqui, o permeado é comercializado como um produto de valor reduzido eliminado sem virtualmente nenhuma criação de valor e utilizando-o em aplicações para fertilizantes e como ração para animais. São desejáveis as aplicações do permeado do soro de leite que criam mais valor. Isto podia ser conseguido 4 ΡΕ1958514 fornecendo um método para transformar o permeado do soro de leite num material em bruto para "aplicações a seco" tais como confeitaria, bolachas, refrigerantes em pó e outras categorias.

No passado, o soro de leite em pó doce (SLPD) foi utilizado como um substituto de baixo custo da sacarose em confeitarias e, em particular, em chocolate. Contudo, qualquer outro aumento do teor em SLPD e, assim, uma maior redução dos custos dos ingredientes é limitada pelo seguinte: o teor em minerais que conduz a travos indesejáveis, o elevado teor em lactose a, que é a forma cristalina de lactose que usualmente resulta da secagem por vaporização, que dá um sabor empoeirado e falta de doçura, o que é indesejável em produtos de chocolate e, independentemente, as proteínas do soro de leite presentes no SLPD não estão disponíveis para outras aplicações economicamente mais benéficas tais como produtos de valiosa nutrição embora pareçam não ter qualquer funcionalidade nos produtos de chocolate.

Em particular, tendo em conta a última questão, é desejável substituir o SLPD nos produtos de chocolate por 5 ΡΕ1958514 outra matéria-prima que esteja disponível a baixo custo, por exemplo, uma matéria-prima em pó derivada do soro de leite, em particular o permeado do soro de leite. É essencial que essa matéria-prima para aplicações a seco tenha propriedades aromáticas imaculadas e seja processável, isto é, não tenha um travo salgado ou metálico e tenha uma reduzida tendência a formar bolos. Isto é importante não só para aplicações posteriores mas também durante o fabrico, por exemplo, por secagem por vaporização. Podem ser conseguidas vantajosas propriedades de formação de bolos se for evitada a formação de formas amorfas de lactose durante a secagem. Além disso, sabe-se que é difícil secar o permeado do soro de leite proveniente da produção de queijo cottage e de caseína devido ao seu elevado teor em ácido láctico. Tende a aglomerar e a formar grumos quando seco por vaporização. Independentemente, tem de ser encontrado um método para reduzir o teor em minerais do permeado do soro de leite. 0 objecto de remover minerais no soro de leite e no permeado do soro de leite foi, por exemplo, abordado nos seguintes documentos da técnica anterior:

Zadow (em Whey and Lactose Processing, Elsevier 1992, páginas 83-85) divulga os processos de permuta iónica, cristalização de lactose e secagem por vaporização e mostra alguma união entre eles. A referência menciona a influência da cristalização na higroscopicidade do produto 6 ΡΕ1958514 e, por isso, na processabilidade durante a secagem por vaporização, mas a referência não explica que este passo não é suficiente para se conseguir uma boa capacidade de processo e que é necessário um passo prévio de desmineralização. Pode ser demonstrado que as propriedades de formação de bolos do pó diminuem significativamente se se conseguir um grau mais elevado de desmineralização. 0 pedido WO 02/50089 divulga um método para a purificação de lactose num produto de soro de leite que compreende dois passos de desmineralização e uma cristalização adicional. O segundo passo de desmineralização inclui a adição de álcool para precipitar os minerais. Assim, esta referência é relacionada com a produção de lactose comestível de elevada pureza (99,8%), ao passo que a presente invenção procura fornecer um soro de leite em pó que tenha um teor em lactose superior a 80%, preferivelmente superior a 85% mas inferior a 95%. O tratamento do soro de leite com resina(s) de permuta iónica é mencionado como um método adequado para o primeiro passo de desmineralização para remover os iões bivalentes, embora se discutam as desvantagens de um passo de permuta iónica. De acordo com a presente invenção, ambos os iões bivalentes e monovalentes são removidos por um processo de permuta iónica. O pedido US 2003/0000894 divulga um processo para tratar líquidos, tais como um caldo de fermentação de ácido cítrico, incluindo um passo de nanofiltração e um passo de 7 ΡΕ1958514 permuta iónica.

Os pedidos US 05 475 390 e EP-A-01541032, ambos emanados do PCT/AU98/00588, divulga um processo para purificar moléculas biológicas, tais como a lactose, a partir de correntes lácteas, tais como permeado do soro de leite de queijo doce ou permeado do soro de leite ácido, que combina dois passos de desmineralização: é usado um permutador catiónico para remover os catiões bivalentes no primeiro passo e é usada nanofiltração para remover os iões monovalentes no segundo passo. O permeado do passo de nanofiltração é usado para regenerar as resinas permutadoras de iões. Por contraste, de acordo com a presente invenção, também é usado um permutador aniónico para se conseguir um grau mais elevado de desmineralização em termos de aniões. O pedido EP-A-0083325 divulga um processo para o fabrico de um adoçante, no qual a lactose é dissolvida em água e, subsequentemente, é hidrolisada até glicose e galactose por meio de um permutador catiónico fortemente acidico.

Os pedidos US 4 971 701, US 6 033 700, EP-A- 0315135 e EP-A-0835610 divulgam processos para remover pelo menos uma porção dos sais contidos no soro de leite por meio de electro-desionização usando membranas de permuta iónica. Os pedidos US 6 033 700 e EP-A-0835610 mencionam que os leites e derivados desmineralizados podem ser úteis ΡΕ1958514 para substituir o leite magro no fabrico de chocolate de confeitaria. 0 soro de leite ácido e o soro de leite doce obtidos a partir de um passo de ultrafiltração são mencionados como materiais de partida para o processo de desionização divulgado. Contudo, nenhuma destas referências da técnica anterior contém qualquer explicação relativa às propriedades organolépticas dos produtos de soro de leite desmineralizados e a sua adequabilidade em confeitaria tal como em chocolate e outros produtos. 0 pedido US 2 477 558 descreve o fabrico de lactose em bruto de alto grau a partir de soro de leite. A presente invenção visa fornecer uma solução aos problemas atrás referidos, ou seja, fornecer um processo para produzir soro de leite em pó adequado a ser usado em bolachas, refrigerantes em pó e em confeitaria, em particular em produtos de chocolate.

Sumário da Invenção A presente invenção refere-se a um processo pelo qual misturas de soro de leite e de permeados de soro de leite podem ser convertidos em pós com um reduzido teor em minerais, uma reduzida capacidade higroscópica e vantajosas propriedades organolépticas por uma combinação de desmineralização e cristalização por permuta iónica.

Descrição Pormenorizada da Invenção 9 ΡΕ1958514 I. Processo a) Fornecer Permeado do soro de leite

No contexto da presente invenção, o termo "permeado do soro" refere-se a soro que tenha sido separado da coalhada. Técnicas adequadas para separar o soro da coalhada incluem ultrafiltração (UF) e nanofiltração (NF). Dependendo da técnica pela qual o permeado do soro de leite tenha sido obtido, seguidamente será referido como "permeado do soro de leite UF" e "permeado do soro de leite NF", respectivamente. A ultrafiltração é uma variedade de filtração por membrana na qual a pressão hidrostática força um liquido contra uma membrana semipermeável. Os sólidos suspensos e os solutos de peso molecular elevado são retidos, enquanto que a água e os solutos de baixo peso molecular passam através da membrana. Este processo de separação é adequado para purificar e concentrar soluções macromoleculares, isto é, compostos contendo solução, tendo um peso molecular na gama de cerca de 103 até 106 Da, especialmente as soluções proteicas.

No contexto da presente invenção, o termo "permeado do soro de leite" abrange qualquer permeado do soro de leite, isto é, permeado do soro de leite UF, permeado do soro de leite NF e misturas dos mesmos. Visto a proteína do soro de leite poder ser comercializada como 10 ΡΕ1958514 produtos de nutrição valiosa, é vantajoso, a partir de um ponto de vista económico, separar a proteína do soro de leite do soro de leite antes de processar mais o soro de leite.

Num modelo de realização preferido da presente invenção, é usada uma mistura de permeados de soro de leite de diferentes fabricos de queijo. A presente invenção refere-se a permeados de soro de leite ou misturas dos mesmos com elevada variabilidade na composição do soro de leite recebido. Geralmente, os permeados do soro que são usados na presente invenção têm um reduzido teor em proteína e um elevado teor em minerais. O teor em minerais é comummente também referido e determinado como sendo o teor em cinzas. O termo "cinzas" compreende assim todos os compostos que se mantêm (como "cinzas") depois de se queimar uma amostra e consistem principalmente em óxidos de metal. Inclui sais, daqueles sais que compreendem iões de metais alcalinos, metais alcalino-terrosos e metais de transição. Exemplos específicos de iões incluídos nas cinzas incluem Na, K, Mg, Ca, Al, Mn, Fe, Si e iões derivados de fósforo, mas também podem estar presentes outros iões. O permeado do soro de leite usado na presente invenção é, além disso, caracterizado pelos seguintes aspectos: 11 ΡΕ1958514

Proporção de cinzas/lactose: 0,13 ou mais, por exemplo, 0,16 ou mais.

Proporção de cinzas/matéria seca: 7% ou mais. O teor em lactose absoluto depende da concentração e, portanto, do teor total em sólidos do produto admitido.

Preferivelmente, o permeado do soro de leite é pasteurizado antes de ser mais processado. O significado do termo "pasteurização" é bem conhecido do técnico especializado. Em geral, refere-se a qualquer método de aquecer o alimento para efeitos de matar os organismos prejudiciais tais como bactérias, vírus, protozoários, fungos e fermentos. Ao contrário da esterilização, a pasteurização não pretende matar todos os microrganismos no alimento. Em vez disso, a pasteurização visa conseguir uma redução do número de organismos viáveis por várias ordens de grandeza de maneira a tornar pouco provável poderem provocar doenças (assumindo que o produto pasteurizado é refrigerado e consumido antes da data em que o seu prazo expira). Há dois métodos largamente usados para pasteurizar o leite: elevada temperatura/tempo curto (HTST) , e temperatura ultra-elevada (UHT). O HTST é, de longe, o método mais comum. Envolve manter o leite a uma 12 ΡΕ1958514 temperatura de 72 °C durante pelo menos 15 segundos. 0 UHT envolve manter o leite a uma temperatura de 138 °C durante pelo menos dois segundos. Os métodos de pasteurização são usualmente normalizados e controlados pelas autoridades nacionais de segurança alimentar. Há normas diferentes para diferentes produtos lácteos, dependendo do teor em gordura e do uso pretendido.

Geralmente, na presente invenção pode ser utilizado qualquer método de pasteurização adequado para conseguir uma redução do número de microrganismos viáveis pelo factor IO-5 no leite. Isto é considerado adequado para destruir quase todos os fermentos, bolor e bactérias de degradação e também para assegurar a destruição adequada de organismos comuns patogénicos resistentes ao calor incluindo, particularmente, Mycobacterium tubérculosIs, que provoca tuberculose, e Coxiella burnetii que podem estar presentes no permeado do soro de leite. Devem ser designados processos de maneira que o permeado do soro de leite seja aquecido regularmente, e nenhuma porção do permeado do soro de leite é submetida a um tempo mais curto ou temperatura inferior.

Na presente invenção, é preferido aplicar um tratamento de pasteurização HTST ao permeado do soro de leite. Um processo tipico pode incluir aquecer o permeado do soro de leite desde a sua temperatura de armazenamento até 74 °C durante 13,5 segundos e arrefecê-lo imediatamente depois até uma temperatura de cerca de 4 °C. 13 ΡΕ1958514 b) Desmineralização 0 permeado do soro de leite é desmineralizado por um processo de permuta iónica, isto é, passando o permeado do soro de leite sobre uma resina de permuta catiónica e uma resina de permuta iónica. 0 termo "permuta iónica" refere-se a um processo químico reversível onde os iões são trocados entre uma solução e um permutador iónico, ou seja, usualmente um sólido ou gel insolúvel. Permutadores iónicos típicos são resinas de permuta iónica, zeolite, montmorilonite, argila. Visto as propriedades das resinas de permuta iónica poderem ser ajustadas de acordo com as necessidades de um processo específico, as resinas de permuta iónica são preferidas relativamente à presente invenção. As resinas deveriam permitir a remoção regular de iões diferentes, por exemplo, tal como se conseguiu com as resinas Lewatit S100 e MP 62, ou também agirem especificamente nos iões se, devido ao tratamento prévio, alguns iões já tiverem sido removidos.

Numerosos tipos de resinas de permuta iónica adequados à presente invenção estão disponíveis no mercado sob vários nomes comerciais. A temperatura do permeado do soro de leite durante o passo de desmineralização pode estar na gama de desde cerca de 4 até cerca de 10 °C. Tipicamente, a condutividade, o valor de Brix e o valor de pH do permeado 14 ΡΕ1958514 do soro de leite é monitorizado durante a desmineralização. 0 grau de desmineralização DD é, dependendo da constituição do permeado do soro de leite admitido ou da mistura de permeado, de pelo menos 90%, preferivelmente 95% e é calculado de acordo com a seguinte equação:

DD = (IB - IA)/IB

Onde IB é a concentração de iões em mol/1 no permeado de soro antes do passo de permuta iónica e IA é a concentração de iões em mol/1 depois do passo de permuta iónica.

Em particular, deveria conseguir-se o seguinte grau de especificidade iónica de desmineralização:

Cloreto: 95% ou mais Iões derivados de fósforo: 85 95 % Cálcio: 60 - 70 %

Potássio: 90% ou mais Sódio: 90% ou mais

Magnésio: 50% ou mais c) Cristalização da Lactose O passo de cristalização compreende a 15 ΡΕ1958514 concentração do permeado do soro de leite desmineralizado antes de um período de repouso durante o qual se formam os cristais de lactose.

Concentrar o permeado do soro desmineralizado é preferivelmente conseguido por evaporação parcial que pode ser efectuada por qualquer método de evaporação comummente conhecida na técnica. Tipicamente, o permeado do soro de leite desmineralizado é aquecido até uma temperatura elevada para diminuir o tempo necessário para o passo de evaporação parcial. A evaporação é controlada monitorizando a densidade do permeado do soro de leite desmineralizado. Depois de se ter atingido a densidade pretendida do permeado do soro de leite desmineralizado, o permeado do soro de leite desmineralizado é transferido para um vaso de cristalização. Se a evaporação for efectuada a temperatura elevada, esta temperatura devia ser mantida durante a transferência para evitar a cristalização prematura fora do vaso de cristalização. A cristalização prematura, por exemplo, na tubagem entre o equipamento de concentração e o equipamento de cristalização é indesejável pois pode conduzir à formação de depósitos que complicam a limpeza e a manutenção do equipamento e podem até provocar entupimento. Na fase final do evaporador, deveria manter-se uma temperatura elevada para evitar a cristalização espontânea da lactose (superior a ca. 45 °C). 0 teor em sólidos totais depois da evaporação, por exemplo num evaporador de quatro fases, devia ser tão 16 ΡΕ1958514 elevado quanto possível, pelo menos 55%, preferivelmente pelo menos 60%. Para determinar o teor total em sólidos, o produto é seco a 102 °C. 0 tempo de secagem depende do produto (3 a 6,5 horas). 0 teor total em sólidos é calculado como sendo a proporção entre o peso depois e antes da secagem. O período de repouso é essencial para formar cristais de lactose. Só se a maior parte da lactose, determinada como mono-hidrato de lactose alfa, for cristalizada antes da secagem por vaporização do permeado do soro de leite concentrado, se pode conseguir um resultado satisfatório durante a secagem. A cristalização, por exemplo, num tanque de cristalização de Terlet, pode ser efectuada entre 2°C e 20°C. Pelo menos 80% da lactose deveria estar na forma cristalina. O grau de cristalização é determinado de acordo com o processo de K. Roetman e J.J. Mol tal como divulgado em Voedingsmiddelentechnologie, 7 (1974), W44-W45 (em língua holandesa). O tempo de cristalização pode estar entre 2 horas e 24 horas dependendo do material admitido. O teor total em sólidos que se prefere, antes de depois da cristalização, é de 55% ou mais, mais preferivelmente 60% ou mais. Assim, por exemplo, pode ser obtido um tamanho de cristal médio d50 de 60 pm e dgo de 200 pm. d) Secagem por vaporização do permeado do soro de leite 17 ΡΕ1958514 0 permeado do soro de leite parcialmente cristalizado do passo c) é seco por vaporização sob as seguintes condições:

Temperatura do ar à entrada: 160 - 190 °C, preferivelmente 170 - 185 °C, mais preferivelmente 180 -

185 °C

Temperatura à saída: 70 - 90 °C, preferivelmente 75 - 85 °C, mais preferivelmente 80 - 85 °C.

Para este passo de processo, pode ser usada uma vaporização com ou sem leitos de fluido integrados (externos ou internos). Esses aparelhos estão disponíveis no comércio. II. Soro de leite em pó modificado O SLPM de acordo com a presente invenção pode ser caracterizado pelos seguintes parâmetros:

Teor em lactose: 80 - 95 %, preferivelmente 85 -95 %, o mais preferivelmente 85 - 90 %

Teor em proteína: o - 3 %, preferivelmente 0,5 -2 %, o mais preferivelmente 0,5 - 1,5 %

Teor em cinzas: 0,5 - 2 %, preferivelmente 0,5 -1,5 %, o mais preferivelmente 0,9 - 1,5 % 18 ΡΕ1958514

Em modelos de realização particularmente preferidos, o teor em cinzas é mais especificado pelo facto de os seguintes componentes estarem presentes nas seguintes gamas: Sódio: 6000 mg/kg ou menos, mais preferivelmente 5000 mg/kg ou menos

Cloreto: 3620 mg/kg ou menos, mais preferivelmente 1000 mg/kg ou menos

Potássio: 10000 mg/kg ou menos, mais preferivelmente 4000 mg/kg ou menos O teor em proteína é determinado pelo método

Kjeldahl. O teor em lactose é determinado hidrolisando-a até D-glicose e D-galactose usando a enzima β-galactosidase e água. A D-galactose é oxidada por nicotinamida-adenina-dinucleotido (NAD) até ácido D-galactónico na presença da enzima β-galactose desidrogenase (Gal-DH). Neste passo, é formado NADH numa quantidade estequiométrica até à quantidade de D-galactose. A absorvência adicional de NADH num comprimento de onda de 340 nm comparado com a forma oxidada NAD permite a determinação da quantidade de lactose por meio do aumento da absorvência a 340 nm. O teor em cinzas é determinado pela incineração 19 ΡΕ1958514 da amostra numa mufla a 550°C e calculando a proporção do peso depois e antes da incineração. 0 teor em potássio e em sódio é analisado por Espectroscopia de Massa do Plasma acoplado Indutivamente (EM-PAI). 0 teor em cloreto é determinado por titulação. III. Produto compreendendo o soro de leite em pó modificado 0 SLPM que pode ser obtido pelo processo de acordo com a presente invenção é adequado como um ingrediente de composições para o fabrico de confeitaria ou de bolachas, de produtos com baixo teor em água, por exemplo, bolachas de água e sal e de produtos onde um sabor salgado ou metálico afecte a percepção organoléptica. Pode ser usado como um açúcar e como substituto do soro leite em pó doce (SLPD) mas também como substituto de leite em pó magro (LPM). Em particular, pode substituir o açúcar e/ou o SLPD sem os efeitos negativos sobre as propriedades organolépticas desses produtos, tais como, por exemplo, aroma e sabor.

Um produto preferido compreendendo o SLPD preparado pelo processo da invenção é chocolate. Em testes de consumidores, formulações de chocolate em que pelo menos parte do açúcar e do LPM foi substituído por SLPM preparado 20 ΡΕ1958514 pelo processo de acordo com a presente invenção demonstraram ter propriedades organolépticas similares ou ainda melhores do que as formulações Standard.

Uma formulação particularmente preferida de chocolate compreende desde cerca de 6 até 20% em peso de SLPM de acordo com a presente invenção. Assim, o teor em açúcar e em SLPD pode ser reduzido em cerca de 20% em peso. Uma formulação típica para chocolate compreende as seguintes quantidades de ingredientes:

Ingredientes Ingrediente De Cacau Açúcar Ingrediente De Leite SLPM (%) 28% 41% 16% 6% O termo "Ingrediente de Cacau" é usado para uma combinação de licor de cacau e manteiga de cacau. O termo "Ingrediente de Leite" é usado para uma combinação de leite em pó magro e gordura de leite anidra.

Exemplos

Processamento de SLPM a partir de permeado do soro de leite.

Dez lotes de SLPM produziram permeado do soro de leite de acordo com os seguintes procedimentos. 21 ΡΕ1958514

Exemplos Comparativos Ml M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 Pasteurização + + + + + + + + + + Tratamento por Calor / pH 4 + 4 + 4 4 + 4 + Permuta iónica + 4 4 4 4 + 4 4 4 4 Nanofiltração 4 + + 4 4 4 + + 4 4 Evaporação + + + + + + + + + + Cristalização / /secagem por vaporização + + + + + 4 4 4 4 4 Secagem por rolos + + + + + + tratamento indicado efectuado 4 sem tratamento

Descrição dos passos de processamento individual a) Pasteurização 25 000 L de permeado do soro de leite foram fornecidos em dois camiões a uma temperatura de 8,2 °C e 8,1 °C, respectivamente. Depois de descarregar e antes do processamento, o permeado do soro de leite foi pasteurizado durante 13,5 segundos a 74 °C num pasteurizador (Alfa Lavai) com uma capacidade de 10 000 L/h. Depois da pasteurização, o permeado do soro de leite foi arrefecido até cerca de 4 °C. 22 ΡΕ1958514 b) Tratamento por calor / ph

Directamente depois da pasteurização e arrefecimento, o pH de 15 000 L de permeado do soro de leite pasteurizado foi ajustado até pH 8,0 com NaOH aquoso (concentração de NaOH: 33% em peso). Depois do armazenamento durante a noite, o pH tinha diminuído até 7,7 e o pH foi reajustado até 8,0. No total, foram adicionados 65,7 kg de NaOH (concentração de NaOH: 33% em peso). A temperatura do soro de leite foi aumentada até 61-63 °C por meio de um permutador de calor APV com uma capacidade de 5500 L/h. O permutador de calor ficou sujo com fosfato de cálcio que precipitou do permeado do soro de leite. Depois da pasteurização de 7500 L de permeado do soro de leite, o permutador de calor foi limpo com ácido nítrico. Não foi necessária limpeza adicional para aquecer 15000 L de permeado do soro de leite.

Depois de cerca de 30 minutos, o permeado do soro de leite aquecido foi centrifugado num bactofugador (Westfalia Separator AG) com uma capacidade de 4500 L/h. A cada 600 segundos o sedimento era removido com cerca de 11 L de água. Depois da centrifugação, o fosfato de cálcio remanescente visível no sobrenadante foi determinado com uma centrifugadora de laboratório (6 min., 3300 g).

Depois da centrifugação, o valor de pH do sobrenadante dos lotes M3 e M8 foi diminuído até 5 usando HC1 aquoso 23 ΡΕ1958514 (concentração de HC1: 33% em peso). c) Permuta iónica 0 permeado do soro de leite pasteurizado foi desmineralizado num permutador catiónico (resina Lewatit S100 (Kl)) e num permutador aniónico (resina Lewatit MP62 (Al)) . A condutividade, o valor de Brix e o pH do permeado do soro de leite foram verificados regularmente (a cada 6 minutos no fim do teste) para determinar se a capacidade das colunas de permuta iónica ainda era suficiente para remover os iões. A temperatura do permeado do soro de leite mantinha-se entre 4 e 10 °C durante o processo e a amostra foi arrefecida com água gelada até 4 °C depois da permuta iónica. As colunas foram lavadas com água e o soro de leite diluído foi recolhido até o valor de Brix de 5 °Bx ser atingido. A capacidade das colunas de permuta iónica diminuiu depois do primeiro teste. O processo de regeneração foi alargado para aumentar a capacidade das colunas. Durante os primeiros testes a coluna de permuta aniónica era a coluna de limitação entre o passo mas lento. A produção dos testes de permuta iónica está indicada na tabela seguinte: - 24 - ΡΕ1958514

Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Total Lote (L) (L) (L) (L) (L) Ml 4001’ 580 7 0 02) 7 0 02) 2380 M6§) 750 630 580 1601’ 2120 §) exemplo comparativo 1) 0 permeado do soro de leite dessalinizado foi dividido pelos lotes Ml e M6. 2) Diminuição do fluxo de produto até 30% do fluxo máximo passados cerca de 45 minutos.

Para aumentar a capacidade total, o fluxo de produto na segunda parte dos testes foi diminuído. Isto resultou num aumento da capacidade de ligação das colunas de mais de 20%. O permeado do soro de leite desmineralizado tinha as seguintes propriedades:

Depois da permuta catiónica: pH inicial pH final Condutividade inicial Condutividade final Teor em sólidos inicial Teor em sólidos final 1,5 - 2,0 2-4 10 - 11 mS 6 - 10 mS cerca de 8,5 °Bx cerca de 8,5 °Bx

Depois da permuta aniónica: ΡΕ1958514 25 pH inicial cerca de 10 pH final cerca de 4,5 Condutividade inicial cerca de 1,1 mS Condutividade final cerca de 1,3 mS Teor em sólidos inicial cerca de 7,5 X m o Teor em sólidos final cerca de O oo X m o d) Nanofiltração 0 soro de leite foi parcialmente dessalinizado e concentrado numa unidade de nanofiltração de duas fases usando as seguintes membranas (em paralelo e/ou em série): 1.1 Desal 5 DK 38-40 C 5,6 m2 Osmonics enrolado em espiral 1.2 NF-3838/48 FF 5,6 m2 Filmtec enrolado em espiral, Dow Chemical 2.1 Desal 5 DK 38-40 C 5,6 m2 Osmonics enrolado em espiral 2.2 NF-3838/48 FF 5,6 m2 Filmtec enrolado em espiral, Dow Chemical

Todos os lotes foram desmineralizados com um fluxo de produto de cerca de 350 L/h e um fluxo de retentado de cerca de 95 L/h como apresentado na tabela seguinte: 26 ΡΕ1958514

Lote M3§) + M8§) M2§) + M7§) Fluxo de produto 1.1 (L/h) 350-330 35-300 Fluxo de permeado 1.1 (L/h) 90-85 90-77 Fluxo de permeado 1.1 (L/h) 105-95 100-78 Fluxo de permeado 1.1 (L/h) 29-32 30-29 Lote M3§) + M8§) M2§> + M7§) Fluxo de permeado 1.1 (L/h) 18-32 15-30 Fluxo de retentado (L/h) 93-82 99-83 Extremidade do Bico do teste 40,3 39, 7 (bares) Volume antes da nanofiltração (L) 4500 4270 Volume depois da nanofiltração (L) 1205 1195 Factor de concentração 3, 7 3,6 Teor em sólidos final (°Bx) 27 27 §) exemplo comparativo A temperatura do permeado do soro de leite foi aumentada até cerca de 10 °C antes da nanofiltração e foi arrefecida com água gelada até cerca de 4 °C depois da nanofiltração. e) Evaporação

Os lotes Ml, M4 até M6, M9 e M10 foram aquecidos até cerca de 74 °C antes da evaporação num evaporador de queda livre de 4 fases (NIRO250). O fluxo de produto era de cerca de 1,700 L/h. Apenas duas fases foram usadas porque a quantidade de permeado do soro de leite era demasiado 27 ΡΕ1958514 pequena para usar toda a capacidade.

Os lotes M4 e M9, M5 e MIO foram reunidos e evaporados em dois passos. Depois da concentração os lotes foram divididos. Os lotes M9 e MIO foram mantidos a 60 °C e secos por rolos no mesmo dia e os lotes M4 e M5 foram transferidos para o tanque de cristalização.

Os lotes Ml e M6 foram previamente concentrados até 23-31 °Bx e mais concentrados num evaporador de queda livre de 4 fases diferente (Holvrieka).

Os lotes Ml até M3 e M6 até M8 foram concentrados até cerca de 52 - 55 °Bx. Estes lotes foram aquecidos até cerca de 74 °C antes de serem evaporados num evaporador de queda livre de 4 fases (Holvrieka). O fluxo de produto era de cerca de 260-320 L/h. Usando este evaporador, os lotes podiam ser evaporados com sucesso. Os lotes M2 e M7 que foram apenas desmineralizados por meio de nanofiltração produziram alguma sujidade (precipitado branco, presumivelmente provocado pela deposição de fosfato de cálcio).

Os parâmetros de processo utilizados para accionar o evaporador NIRO250 estão apresentados na seguinte tabela: 28 ΡΕ1958514

Teor em sólidos Lote Quantidade de Partida (L) No inicio (°Bx) No fim ( °Bx) Ml 2400 7 28*> M61 2115 8 23 7 20 M41 + M91 4500 20 53 8 22 M51 + Ml 0§> 4800 22 55 §) Exemplo comparativo *) conseguido com circulação no evaporador O processamento de parâmetros utilizados para accionar o evaporador Holvrieka estão apresentados na seguinte tabela:

Teor em sólidos Lote Quantidade de Partida (L) No inicio (°Bx) No fim ( °Bx) Ml 640 28 52 M2§)#) 560 25 54 M31 600 23 52 M61 600 23 52 M7§)#) 620 25 53 s co 575 25 53 1

Exemplo comparativo #) Formou-se um precipitado branco, foi necessária 29 ΡΕ1958514 limpeza com ácido passadas 2 horas. f) Cristalização da lactose / secagem por vaporização 0 permeado do soro de leite concentrado foi mantido a uma temperatura de cerca de 60 °C durante o transporte até ao(s) tanque(s) de cristalização para evitar a cristalização prematura da lactose fora dos tanques. O permeado do soro de leite foi rapidamente arrefecido até 4 °C e agitado durante a noite a 4 °C.

Os lotes foram cristalizados num tanque de cristalização com uma capacidade de 1000 L (Terlet). Passadas 4 horas de cristalização no tanque, 220 L do lote M4 foram transportados para dois tanques com uma capacidade de 110 L cada (Terlet).

Depois de uma noite de cristalização, as amostras retiradas de cada lote foram analisadas usando um microscópio de luz. Quase todos os cristais eram inferiores a 100 pm e em forma de " tomahawk". No lote M2 estavam presentes cristais maiores que, presumivelmente, são em parte compostos por fosfato de cálcio. Depois de aquecer a amostra até 90 °C os cristais de lactose dissolveram-se (verificado por meio de índice refractivo) , mas o sobrenadante manteve-se turvo. Os cristais do lote Ml eram os mais pequenos. Esta solução de lactose continha a menor quantidade de minerais e de cristais formados mais 30 ΡΕ1958514 rapidamente do que nas outras soluçoes de soro de leite concentradas.

Os lotes foram secos por vaporização usando um secador por vaporização NIR025 equipado com um atomizador de roda rotativa. A velocidade de rotação era de 19000 rpm. Outros parâmetros relevantes de funcionamento estão apresentados na tabela seguinte:

Temperatura de pré-aquecimento (°C) Fluxo de permeado (L/h) Temperatura à saída (°C) Teor em humidade (%)**) Quantidade de pó (kg) Quantidade de pó varrido (kg) Ml 32 45 89 4,5 125 _ M21 2 32 52 89 4,3 25 77 M31 32 48 88 - 89 4,2 100 21 M41 29 52 88 4,4 ca. 20 ca. 80*’ M51 32 52 88 4,3 — ca. 100 1 exemplo comparativo *) incluía grandes grumos 2 determinado por titulação de Karl-Fischer

Observações:

Lote Ml: Passada 1 hora ocorreu alguma sujidade do cone (tempo quente, chuvoso). Esta pôde ser limpa facilmente.

Lote M2: Passadas 3 horas o processo de secagem 31 ΡΕ1958514 foi interrompido porque ocorreu demasiada sujidade. 0 pó podia ser varrido da parede do cone com facilidade.

Lote M3: A secagem pôde ser efectuada durante um máximo de 5 horas devido a sujidade do cone. No fundo do cone observou-se a formação de alguns grumos e descoloração castanha.

Lote M4: Muito pegajoso e difícil de secar. Ocorreu sujidade no cone. A diminuição da temperatura à saída até 85 °C deu origem à formação de mais grumos. A secagem foi interrompida e o cone foi limpo passadas 2 horas.

Lote M5: Muito pegajoso e difícil de secar. 0 processo de secagem foi interrompido 3 vezes passada 1 hora de cada vez e o pó foi varrido. No cone formou-se uma camada de pó com cerca de 1,5 cm. A temperatura à saída parecia muito crítica. Se a temperatura à saída fosse superior a aproximadamente 90-92 °C, o pó tornava-se mais borrachoso e pegajoso. Se a temperatura à saída fosse inferior a 86 °C, o pó era demasiado húmido e também se tornava pegajoso. O tamanho de partícula dos pós diferentes está indicado na tabela seguinte: ΡΕ1958514 32

Lote D (v, 0,5) D (v, 0,1) D (v, 0,9) (pm) (pm) (pm) Ml 72 27 134 M2§) 66 18 136 M3§) 64 16 131 M4§) 50 15 698 M5§) 40 12 102 §) exemplo comparativo *) dois picos, alguns grumos D (v, 0,1) significa que 10% (do volume ou massa total) do pó está em partículas que são inferiores a um certo valor (por exemplo, 27 micrómetros no lote Ml). D (v, 0,5) significa que 50% (do volume ou massa total) do pó está em partículas que são inferiores a um certo valor (por exemplo, 72 micrómetros no lote Ml). D (v, 0,9) significa que 90% (do volume ou massa total) do pó está em partículas que são inferiores a um certo valor (por exemplo, 134 micrómetros no lote Ml) g) Secagem por rolos

Os lotes concentrados foram secos num tambor de secagem do tipo T5/5 a partir de GMF Gouda com uma superfície total de 1,5 m2. Os flocos foram moídos num moinho de pó da GMF Gouda. 33 ΡΕ1958514

Foram utilizados os seguintes parâmetros de processo: M6§) M7§) 3 co i# M9§) Ml 0§) Pressão do vapor (bar) 3 3,4-4 3,4-4 2,5 2,5 Velocidade do tambor (rpm) 1, 71 3-4 1, 71 Var. Var. Distância dos tambores (mm) 0,2 0,2 0,1-0,3 Var. Var. Largura da folga (mm) 50-100 40 50-100 100-500 100-500 Temperatura de alimentação (°C) 65-80 6 6 — 76 65-89 92 92 Temperatura da faca (°C) Ca. 99 - - - - Temperatura do produto (°C) Ca. 74 - Ca. 7 0 - - 34 ΡΕ1958514

Estrutura/cor Flocos amarelo dourado Flocos amarelo dourado Flocos amarelo dourado Escuro, liquido Escuro, liquido Capacidade (kg/h) 20 20 15-20 - - Teor em d.m.*) (%) O \—I I o 1,5-2,2 1,8-3,3 2, 7 n. d. Quantidade de produto (kg) 108 - - 0 0 §) exemplo comparativo *) Teor em matéria seca

Os lotes M9 e MIO continham a maior quantidade de sal e não se conseguiu obter flocos, embora as condições de processamento (pressão do vapor, velocidade do tambor, largura da folga, temperatura da alimentação) fossem variadas. A partir do lote M6 obteve-se bons flocos secos.

Os lotes M7 e M8 eram ligeiramente mais pegajosos e castanhos depois da produção. Presumivelmente, isto estava em relação com a maior quantidade de minerais. A camada de produto nos tambores dependia da viscosidade e o teor em matéria seca do produto na folga e na largura da folga. Para se conseguir uma boa e constante qualidade do pó, a folga entre os tambores tinha de ser pequena para minimizar a perda de humidade e a descoloração 35 ΡΕ1958514 castanha. A largura da folga tinha de ser constante para se conseguir uma espessura constante da camada nos tambores. Durante a produção, os orifícios ficaram parcialmente bloqueados pela formação de cristais de lactose que foram removidos manualmente.

Soro de leite em pó modificado

Assim, foram obtidos lotes de soro de leite modificado que tinham a seguinte composição:

Lote Proteína Lactose Cinza Potássio Sódio Cloreto (%) (%) (%) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) Ml 2,0 90, 7 1,0 2420 736 < 30 M2 2,31 71,20 4,62 11600 2450 380 M3 2,58 79,00 4, 76 13400 6410 620 M4 4,69 67,60 1,21 38700 8790 2490 M5 2,57 76,00 8, 14 25100 12100 1630 M6 1,98 85, 10 1,64 1960 700 30 M7 2,61 82,40 5,37 14600 3070 40 M8 2,69 75,30 4, 73 14700 7060 620 - 36 - ΡΕ1958514

Formulações de chocolate:

As seguintes formulações foram preparadas e testadas em termos de aceitação por parte dos consumidores. Todas as formulações foram moldadas num tamanho de formato a 100 g.

Quantidade de ingrediente Proporção de componentes (%)+) No. Lote Ingr. Sacarose Ingr. SLPM α-lactose / Minerais / Iões monovalentes / SLPM Cacau Leite lactose total lactose iões totais 1§I - 27,7 45,3 17,3 - n.a. n.a. n.a. l§l!l - 27,7 45,3 17,3 - n.a. n.a. n.a. 3 Ml 27,7 40,5 16,1 6 82 0,90 31,5 4« M2 27,7 40,5 16,1 6 88 3,79 53,5 5SI M6 27,7 40,5 16,1 6 15 1,05 30,2 6§l M7 27,7 40,5 16,1 6 17 4,02 53,4 f M8 27,7 40,5 16,1 6 13 3,86 77,04 8 Ml 28,2 40 16,13 6 82 0,90 31,5 f M6 oo 40 16,13 6 15 1,05 30,2 10S1 M6 27,7 37,2 15,34 10 15 1,05 30,2 §) exemplo comparativo #) o produto voltou a ser moldado +) baseado no Produto de Soro de Leite Modificado Ml a M6, respectivamente. - 37 - ΡΕ1958514

Procedimento de teste:

Foram convidados consumidores (N = 150) para avaliarem as formulações de chocolate na base de 5 critérios. Orna escala hedónica de 9 pontos foi utilizada para avaliação.

Apreciação No. Geral Fusão na boca Doçura Aroma a leite Aroma a chocolate Travo 8 7,05 6,93 OO 6,93 OO 6,78 3 6,81 6,45 6,58 6,72 6,50 6,62 "jUIT 6,81 OO 6,57 6,53 6,49 6,50 w 6,81 6,58 6,59 6,75 6,56 6,63 10SI 6,78 6,56 6,49 6,72 6,61 6,69 9§) 6,77 6,57 6,66 6,91 6,47 6,77 7§l 6,75 6,34 6,44 6,60 6,38 6,30 5§l 6,66 6,45 6,30 6,58 6,32 6,40 4§> 6,58 6,21 6,42 6,49 6,34 6,31 6§l 6,54 6,51 6,28 6,56 6,23 6,32 §) exemplo comparativo I) produto voltou a ser moldado

Como resultado, as formulações de chocolate n°, 3 e 8, ambas contendo SLPM do tipo 1, foram avaliadas como sendo as que eram melhor aceites pelo consumidor, em termos de apreciação global.

Lisboa, 26 de Junho de 2013

Claims (3)

1. ΡΕ1958514 1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para produzir soro de leite em pó modificado com um teor em lactose de 80 até 95%, um teor em proteína de 0,5 até 2% e um teor em cinzas de 0,5 até 2%, a partir de permeado do soro de leite ou de misturas do mesmo consistindo nos seguintes passos: a) produzir permeado do soro de leite por ultrafiltração ou nanofiltração a partir de coalhada e, eventualmente, pasteurização, b) desmineralizar o permeado do soro de leite por um processo de permuta iónica caracterizado pela passagem do permeado do soro de leite sobre uma resina de permuta catiónica e uma resina de permuta aniónica, c) cristalizar, pelo menos parcialmente, a lactose contida no permeado do soro de leite d) secar o permeado do soro de leite por vaporização.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, onde o grau de desmineralização DD no passo b) é de pelo menos 90%, onde DD é calculado como DD (IB - IA)/IB, 2 ΡΕ1958514 onde IB é a concentração de iões em mol/1 no permeado do soro de leite antes do passo de permuta iónica e IA é a concentração de iões em mol/1 depois do passo de permuta iónica.
3. 3. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2 onde, no passo c) , pelo menos 80% da lactose estão cristalizados. Lisboa, 26 de Junho de 2013 1 ΡΕ1958514 REFERENCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento da patente Europeia. Ainda que tenha sido tomado o devido cuidado ao compilar as referências, podem não estar excluídos erros ou omissões e o IEP declina quaisquer responsabilidades a esse respeito. Documentos de patentes citadas na descrição • WO 0250089 A · US 20030000894 A • US 06475390 B · EP 01541032 A • AU 9800588 W · EP 0083325 A • US 6033700 A • EP 0835610 A • US 4971701 A • EP 0315135 A Literatura que não é de patentes citada na descrição • ZADOW, J.G. Whey and lactose processing. Elsevier Applied Science, 1992 • ZADOW. Whey and Lactose Processing. Elsevier, 1992, 83-85 • K. ROETMAN. J. J. Mol as disclosed in Voedingsmiddelentechnologie, 1974, vol. 7, W44-W45