PT2317877E - Método para a filtração do leite - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO
MÉTODO PARA A FILTRAÇÃO DO LEITE CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a processos à escala industrial para aumentar a concentração da proteína no leite, particularmente para aumentar a concentração da proteína e reduzir o teor mineral no leite.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Para preparar composições nutricionais, são preferencialmente usadas proteínas do leite na forma de proteína do leite concentrada. As proteínas do leite concentradas são tipicamente produzidas usando processos de ultrafiltração. A qualidade da proteína do leite concentrada é preferencialmente melhorada reduzindo o teor de fósforo e/ou de cálcio. 0 fósforo alto nos alimentos para as pessoas vulneráveis pode causar problemas, por exemplo, problemas renais ou problemas na saúde dos ossos. Nos processos à escala industrial é importante que os fluxos de permeação sejam mantidos a um nível alto para assegurar uma produtividade suficiente. Assim, a obstrução da membrana de ultrafiltração é particularmente indesejável. 0 Pedido de Patente europeia EP 0467482 descreve um método de preparação de um isolado da proteína do leite por ultrafiltração de um derivado de leite contendo proteínas do leite dissolvidas, Compreendendo a ultrafiltração não pré-aquecida ou quando muito pasteurizada baixa de um leite desnatado ou mistura de leite desnatado e um soro de leite contendo solução a um pH que varia de 3 a 4, seguido de diafiltração do retentado, aumentando seguidamente o pH a um valor substancialmente no intervalo neutro, a este pH a ultraf iltração é continuada até um teor de 1/12 sólidos no retentado de pelo menos 15% e em particular cerca de 20%.
St-Gelais et al. , J. Dairy Sei. 75, 1167-1172 (1992) descreve efeitos combinados de temperatura, acidificação e diafiltração na composição do retentado do leite desnatado e permeado num processo de ultrafiltração. 0 Pedido Internacional de Patente WO 00/51440 descreve um processo para criar uma composição aproximadamente neutral do leite de fluido, concentrado da proteína do leite e leite mais soro de leite adicionado, com a selecção de um alcalino, ajustando o pH para cima, aquecimento, arrefecimento, selecção de um ácido e ajuste do pH para baixo antes da ultrafiltração e, num processo mais preferido, e depois diafiltrar a composição tratada.
RESUMO DA INVENÇÃO
Os presentes inventores descobriram um método de filtração do leite que provê uma proteína do leite a qual pode vantajosamente ser usada nos produtos médicos nutricionais. O produto da proteína do leite resultante dá uma melhoria na viscosidade relativamente baixa quando usado num produto nutricional. Uma baixa viscosidade é muito desejada, já que esta aumentará a adaptabilidade e/ou aceitação do consumidor do produto nutricional. Ainda, além da boa qualidade da proteína, o processo da presente invenção provê uma redução desejada na concentração de cálcio e/ou de fósforo, e uma obstrução reduzida das membranas de ultrafiltração. O processo da presente invenção para filtrar o leite compreende as fases de: a. ajustar o pH do leite a um valor no intervalo de 5,9 a 6,3 2/12 b. incubar o leite obtido na fase a. c. ajustar o pH do leite obtido na fase b. a um valor no intervalo de 6,4 a 7,0 d. submeter o leite obtido na fase c. a uma fase de ultrafiltração.
Preferencialmente o processo é completado com a obtenção ou recuperação do retentado.
Usando este método onde o pH é aumentado preferencialmente só justamente antes da ultrafiltração, provê um concentrado de proteína do leite com uma viscosidade relativamente baixa; com um teor baixo de cálcio e/ou de fósforo, mas sem uma incrustação das membranas de ultrafiltração.
Sem desejar estar vinculados à teoria, os presentes inventores pensam que submetendo o leite a um pH mais alto, o qual já tinha sido submetido a um fase de incubação a um pH mais baixo, à ultrafiltração, os sais de fósforo como o fosfato de cálcio ainda não tinham sido reformados, resultando num fósforo melhorado e/ou uma remoção do cálcio e uma incrustação reduzida da membrana. Ao mesmo tempo, uma proteína do leite é obtida com características indutoras de viscosidade reduzida.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
No processo de ultrafiltração (UF) da presente invenção, as proteínas do leite são concentradas aplicando 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 maior peso molecular são retidos (particularmente proteína). O material que passa 3/12 através da membrana é denominado permeado e o material que não passa através da membrana é denominado o retentado. Numa forma preferida de realizar a invenção do presente processo de filtração, a matéria-prima é o leite desnatado, mais preferencialmente, o leite desnatado procedente das vacas.
Em particular, a presente invenção refere-se a um processo para preparar um concentrado da proteína do leite que compreende as fases de: a. diminuir o pH do leite a um valor no intervalo de 5,9 a 6,3 b. incubar durante 1-20 horas o leite obtida na fase a. ; c. aumentar o pH do leite obtido na fase b. a um valor no intervalo de 6,4 a 7,0 d. submeter o leite obtido na fase c. durante 2 horas a uma fase de ultrafiltração; e. obter o retentado.
Ajustameto do pH
No processo da presente invenção, o pH do leite é reduzido a um pH ligeiramente ácido, isto é, a um valor de pH no intervalo de 5,9 a 6,3. É importante que o pH não seja reduzido a valores de aproximadamente 3 a 4. Este pH baixo produz efeitos indesejáveis, particularmente quando do processamento do leite à escala industrial. O pH da solução passa o ponto isoeléctrico que pode levar a uma coagulação das proteínas e a uma modificação indesejada da estrutura das proteínas resultando características de viscosidade aumentadas. Preferencialmente o pH é reduzido com um ácido ou uma mistura de vários ácidos e/ou seus sais. Numa forma de realizar a invenção, o pH é reduzido 4/12 com pelo menos um ácido seleccionado do grupo constituído por ácido cítrico, ácido málico, ácido láctico, ácido acético, ácido fosfórico, ácido glucónico, glucono-delta-lactona e ou ácido cloroídrico. Outra desvantagem da redução do pH a um valor baixo, por exemplo, entre 3 e 4 é que são necessárias quantidades relativamente grandes de ácido e é necessário usar quantidades relativamente grandes de hidróxidos ou sais de ácidos fracos para aumentar o pH a um valor substancialmente dentro do intervalo neutral (se desejável). Estes processos resultam em preparações da proteína com níveis altos indesejáveis de catiões e aniões no concentrado da proteína final.
Foi descoberto que a presente margem de pH de 5,9 a 6,3 era óptima, particularmente porque a um pH acima de aproximadamente 6,3, o cálcio e o fósforo não são solubilizados suficientemente e a um pH abaixo de 5,9, torna-se visível a coagulação das proteínas e mesmo um pH mais baixo se dá um aumento irreversível da viscosidade.
Incubação
No seguinte fase, o leite com pH reduzido de aproximadamente 5,9 a 6,3 é incubado de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 20 horas, preferencialmente de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 12 horas. 0 leite pode ser deixado em repouso ou pode ser ligeiramente agitado, por exemplo, abanado ou centrifugado. Numa forma de realizar a invenção, a incubação é levada a cabo à temperatura ambiente. No entanto, é preferível evitar uma incubação a uma temperatura que seria adequada para o crescimento de bactérias patógenas no leite, por exemplo, é preferível evitar uma incubação a uma temperatura de entre 25 °C e 37 °C. Portanto, a incubação é preferencialmente levada a cabo a uma temperatura abaixo dos 25 °C ou acima dos 37 °C. Numa forma de preferida realizar a invenção, a incubação é levada a 5/12 cabo a uma temperatura de 40 °C ou aproximadamente superior, ou de 45 °C ou aproximadamente superior, ou a 50 °C ou aproximadamente superior ou mesmo por exemplo maior do que aproximadamente 55 °C ou aproximadamente 60 °C. Uma temperatura à volta de aproximadamente 50 °C é a preferida. Noutra forma preferida de realizar a invenção, a incubação é levada a cabo a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente, por exemplo, a ou abaixo de aproximadamente 20 °C, ou a ou abaixo de aproximadamente 15 °C, ou a ou abaixo de aproximadamente 10 °C. Uma temperatura a ou abaixo de aproximadamente 8 °C é preferida. Assim, a fase de incubação é preferivelmente levada a cabo a uma temperatura entre 1 e 10 °C ou entre 40 e 60 °C.
Aumento do pH
Depois da redução do pH e incubação, o pH é aumentado a um valor no intervalo de 6,4 a 7,0. Preferencialmente o pH é ligeiramente aumentado antes da ultrafiltração. Para reduzir também a incrustação da membrana, o pH é preferencialmente aumentado a um valor no intervalo de 6,6 a 7,0. O leite é subsequentemente submetido à fase de ultrafiltração, preferencialmente em 2 horas, mais preferencialmente em 1 hora depois do aumento do pH. É desejável manter o tempo entre o aumento do pH e a submissão do leite à fase de ultraf iltração já que isto resultará numa remoção de cálcio e/ou de fósforo melhorada. Numa forma de realizar a invenção na fase c., o pH é aumentado adicionando um ou mais seleccionados do grupo constituído por água, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, citrato de sódio, citrato de potássio, carboneto de sódio, carboneto de potássio, bicarbonato de sódio e bicarbonato de potássio.
Ultrafiltração
Depois do aumento do pH, o leite é submetido a uma fase de ultrafiltração (UF). 0 filtro de membrana porosa usado na 6/12 presente fase de UF tem preferencialmente um peso molecular reduzido abaixo de 100.000 Dalton, mais preferencialmente entre 5.000 e 30.000 Dalton, da forma mais preferida entre 15.000 e 25.000 Dalton. Em combinação com o presente intervalo de pH, isto assegura um fluxo óptimo, uma redução óptima na concentração de cálcio e/ou de fósforo, enquanto provê uma recuperação de proteína suficiente.
Como o já mencionado, na fase de UF, as proteínas do leite são concentradas. Preferencialmente, as proteínas do leite são concentradas com o presente UF a uma concentração de duas a seis vezes a concentração no leite inicial.
Numa forma preferida de realizar a invenção, o fase UF é levada a cabo a temperaturas que limitam o crescimento de bactérias patógenas. Assim a fase UF é preferivelmente levado a cabo a uma temperatura entre 1 e 10 °C ou entre 40 e 60 °C. Numa forma preferida de realizar a invenção, o fase de incubação e a fase UF são levadas a cabo à mesma temperatura.
Numa forma preferida de realizar a invenção, o leite usado no processo da presente invenção é diluído antes que tenha lugar a ultrafiltração. A diluição melhorará a redução nos níveis de cálcio, fósforo e/ou lactose. Preferencialmente o leite é diluído com 15-120% em peso de uma solução aquosa, por exemplo numa forma preferida de realizar a invenção com água, preferencialmente água corrente, antes de que UF tenha lugar, onde a % em peso tem como base o peso total do leite. Preferencialmente o leite que é submetido a UF tem uma concentração da proteína de entre lg/lOOml e 3,6 g/lOOml. Numa forma preferida de realizar a invenção, a diluição coincide com a fase c. do processo da presente invenção onde o pH é aumentado. 7/12
Numa forma de realizar a invenção, a fase de ultrafiltração inclui uma fase de diafiltração. A diafiltração (DF) é um processo de filtração similar à UF no contexto da presente invenção, a diafiltração é considerada um tipo especifico de ultraf iltração. Numa fase de DF, a água ou outro diluente é adicionado ao retentado concentrado a ou aproximadamente à mesma taxa a que o permeado é removido. Assim, o volume do retentado pode não mudar muito durante o processo de diafiltração, mas os materiais de baixo peso molecular são continuamente eliminados dos componentes de alto peso molecular no retentado. A inclusão de uma fase de diafiltração melhorará a remoção de fósforo, cálcio e/ou lactose.
Processamento subsequente
Numa forma de realizar a invenção, o presente processo compreende ainda uma ou mais das fases de pasteurização, concentração por evaporação, secagem por atomização e/ou secagem em tambor. A composição obtida usando o processo da presente invenção, o retentado, é particularmente adequado para o fabrico de composições nutricionais, preferencialmente uma composição nutricional com um alto teor de proteínas, mais preferencialmente para o fabrico de composições com entre 3 e 12 de gramas de proteínas por 100 ml, hidratos de carbono e gordura. Estas composições nutricionais beneficiar-se-ão de uma baixa viscosidade devido ao uso do concentrado de proteína fabricada com o presente processo.
Numa forma de realizar a invenção, a composição obtida do processo da presente invenção, em particular o retentado, é seco por atomização.
Composição da proteína 8/12 A composição obtida do processo da presente invenção, em particular o retentado, contém preferencialmente proteina do leite numa concentração de entre 8 g/lOOml e 24 g/lOOml, mais preferencialmente numa concentração de entre 10 g/lOOml e 20 g/100 ml, da forma mais preferida numa concentração de entre 15 g/lOOml e 17 g/100 ml. A composição obtida do processo da presente invenção, em particular o retentado, contém preferencialmente menos de 1,40 g de fósforo por lOOg de proteina, mais preferencialmente entre 1,00 e 1,30 g de fósforo por 100 g de proteina. A composição obtida do processo da presente invenção, em particular o retentado, contém preferencialmente menos de 2,30 g de cálcio por lOOg de proteina, mais preferencialmente de entre 1,20 e 2,10 g de cálcio por 100 g de proteina. A composição obtida do processo da presente invenção, em particular o retentado, contém preferencialmente de entre 5 e 15 g de lactose por 100 g de proteina, mais preferencialmente de entre 10 e 13 g de lactose/100 g de proteina. A viscosidade da composição de proteina da presente invenção está abaixo da viscosidade do caseinato ou soluções de caseinato/soro de leite. Preferencialmente, a viscosidade da composição da presente invenção de proteina numa concentração de proteina de 16,5 g/lOOg é de 50 a 100 mPa.s (medido a 20 °C e lOOs-1) . Como o mencionado anteriormente, a composição da presente invenção tem preferencialmente uma concentração de proteina de entre 8 g/lOOml e 24 g/lOOml. Para determinar a viscosidade da composição da presente invenção em 16,5 gramas por litro, a composição da presente invenção normalmente tem que ser diluída ou concentrada. A diluição pode adequadamente ter lugar com água. A concentração pode ser adequadamente obtida via ultrafiltração.
EXEMPLOS 9/12
Exemplo 1 0 pH de um lote de leite desnatado (a 7 °C) foi reduzido a 6,2 com a adição de uma mistura de ácido cítrico e Na-citrato. 0 leite obtido foi seguidamente incubado durante uma hora e aquecida durante uma hora a 50 °C. Duas horas depois da redução do pH 120% (p/p) de água corrente a 50 °C foi adicionada ao leite. Isto provocou um aumento no pH a aproximadamente 6,4. O leite desnatado diluído com o pH ajustado foi seguidamente concentrado usando um conjunto de membranas de ultrafiltração de 20,000D para uma concentração de proteína de 18 g/lOOg. O retentado continha l,8g de Ca/lOOg de proteína, 1,3 g de P/lOOg de proteína e 12 g de lactose/100 g de proteína. Quando diluída a um concentrado de proteína 16,5 % em peso, a viscosidade foi de 60 mPa.s (medida a 20 °C e uma taxa de cisalhamento de 100s~ x).
Exemplo 2 O pH de um lote de leite desnatado (a 4 °C) foi reduzido a 6,2 com a adição de uma mistura de ácido cítrico e Na-citrato. O leite obtido foi seguidamente incubado durante oito horas. Seguidamente o pH foi aumentado a 6,4 com a adição de KOH. Em 30 minutos, o leite obtido foi bombeado a um sistema de ultrafiltração (UF) com membranas com tamanhos de poro de 20, 000D. Antes do sistema UF, água a 80% em peso foi misturada 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 enquanto foi diafiltrado com 40 % em peso de água. Devido à adição de água da torneira, o pH foi aumentado a 6,6 durante a ultrafiltração e a diafiltração. O concentrado de proteína continha 2,1 g de Ca/lOOg de proteína, 1,35 g de P/lOOg de proteína e 12 g de lactose/100 g de proteína. 0 16,5 % em 10/12 peso da (medida Lisboa, concentrado de proteína teve uma viscosidade de 7 a 20 °C e uma taxa de cisalhamento de 100s_1) . 13 de Março de 2012 0 mPa.s 11/12
REFERENCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO
Esta lista de referências citadas pelo Titular tem como único objectivo ajudar o leitor e não forma parte do documento de patente europeia. Ainda que na sua elaboração se tenha tido o máximo cuidado, não se podem excluir erros ou omissões e a EPO não assume qualquer responsabilidade a este respeito.
Documentos de Pedidos de Patente citadas na descrição
• EP 0467482 A · WO 0051440 A
Literatura citada na descrição que não é Pedido de Patente • ST-GELAIS et al. J. Dairy Sei., 1992, vol 75, 1167-1172 12/12
Claims (10)
- REIVINDICAÇÕES 1. Um Processo para preparar um concentrado de proteína do leite que compreende as fases de: a. diminuir o pH do leite a um valor no intervalo de 5,9 a 6,3; b. incubar o leite obtido na fase a. durante 1-20 horas; c. aumentar o pH do leite obtido na fase b. a um valor no intervalo de 6,4 a 7,0 d. submeter o leite obtido na fase c. dentro de 2 horas a uma fase de ultrafiltração; e. obter o retentado.
- 2. 0 processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 0 leite usado na fase a. ser leite desnatado.
- 3. 0 processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a fase de incubação b. e/ou a fase de ultrafiltração d. ser levada a cabo no leite com uma temperatura de entre 1 e 10 °C ou de entre 40 e 60 °C.
- 4. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por no fase a. o pH é diminuído com pelo menos um ácido seleccionado do grupo constituído por ácido cítrico, ácido málico, ácido láctico, ácido acético, ácido fosfórico, ácido glucónico, glucono-delta-lactona e ou ácido cloroídrico.
- 5. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por na fase c. o pH ser aumentado adicionando um ou mais seleccionados do grupo constituído por 1/3 água, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, citrato de sódio, citrato de potássio, carboneto de sódio, carboneto de potássio, bicarbonato de sódio e bicarbonato de potássio.
- 6. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de la 5, caracterizado por o leite ser diluído com 15-120 % em peso de água antes da fase de ultrafiltração d.
- 7. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por a fase de ultrafiltração d. compreender uma diafiltração.
- 8. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada por este compreender ainda uma ou mais das fases de pasteurização, concentração por evaporação, secagem por atomização e/ou secagem em tambor.
- 9. Uma composição que compreende (i) proteína do leite numa concentração de entre 8 g/lOOml e 24 g/lOOml (ii) fósforo numa concentração abaixo de l,40g de fósforo por 100 g de proteína; (iii) cálcio numa concentração abaixo de 2,30 g de cálcio por 100 g de proteína; (iv) lactose numa concentração de entre 5 e 15 g de lactose por 100 g de proteína; e (v) uma viscosidade de 50 a 100 mPa.s a uma concentração de proteína de 16,5 g/lOOml. 2/3
- 10. Uso de uma composição obtenível pelo processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8 para o fabrico de uma composição nutricional que compreende entre 3-12 gramas de proteína por 100 ml. Lisboa, 13 de Março de 2012 3/3
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