APLICAÇÃO DA TECNOLOGIA DE MEMBRANAS NA INDÚSTRIA LEITEIRA
Aplicações
A diversidade da tecnologia de membranas existente permite uma vasta gama de aplicações na indústria leiteira, como:-
- Desenvolvimento e gestão do soro de leite;
- Concentração do leite para melhorar as suas características técnicas no fabrico de derivados;
- Separação da gordura do leite inteiro;
- Separação da lactose no leite inteiro;
- Concentração de salmoura para a salga do queijo;
- Eliminação dos antibióticos;
- A concentração e separação dos anticorpos imunoglobulínicos;
- Separação de ácidos caseínicos;
- Tratamento de águas residuais.
Descrição da tecnologia aplicada
As tecnologias utilizadas individualmente ou em combinação são:
Microfiltração e Ultrafiltração
- É a mesma técnica, mas com membranas de poros diferentes, e consiste em fazer passar um fluido dentro de uma membrana tubular de tipo orgânico ou inorgânico e, devido à contrapressão, fazê-la passar através da membrana;
- O fluxo depende do tipo de poros, do tipo de membrana e das características do fluido em circulação;
- A porosidade é de 0,2 a 2 microns em MF e 450 – 350000 Dalton UF, são necessárias pressões de 2-4 bar;
- A microfiltração também permite a remoção da gordura no soro/WPC e a separação da caseína;
- A ultrafiltração permite a concentração da proteína do leite desnatado, a concentração da proteína do soro de leite e a concentração dos isolados da proteína do soro de leite.
Nanofiltração
- É também uma separação física através de uma membrana e baseia-se no tamanho molecular e carga eléctrica, o que em teoria permite a separação de iões monovalentes dos polivalentes, sendo o tamanho dos poros de 200-1000 Dalton;
- Desmineralização do soro e da lactose.
Osmose inversa
É um processo de separação, que separa a água do resto dos componentes presentes, actuando ao mesmo tempo como um concentrador. O tamanho dos poros é inferior a 150 Dalton. A pressão de trabalho pode ser de 15 a 30 bar.
- Concentração de leite desnatado;
- Concentração de soro;
- Concentração de soro permeado por UF;
- Regeneração do permeado/condensado do evaporador.
Electrodiálise
É um processo de separação electroquímica em que, sob a influência de um campo eléctrico, os iões, quando em solução, movem-se através das membranas selectivas, directamente proporcionais à condutividade específica e inversamente proporcionais ao número de moléculas dissolvidas. O potencial de trabalho é de 1 -20 e a pressão é de 1-1,5 bar.
A utilização destes subprodutos, que iriam frequentemente para o esgoto, produz os seguintes benefícios:
- Reavaliação da fábrica, através da depreciação com a venda destes subprodutos;
- Reduz os custos de construção da estação de tratamento;
- Reduz os custos operacionais;
- Estas são estações compactas e portáteis;
- Ocupa pouco espaço;
- Consumo moderado de energia em comparação com outros sistemas de separação (centrífugas, evaporadores, alambiques, etc.)
- Em alguns casos, especialmente após um processo de osmose inversa, a água produzida
pode ser reutilizada; - São adaptáveis a todas as dimensões da indústria;
- Produção mínima de resíduos.
TÉCNICAS UTLIZADAS PARA CADA APLICAÇÃO
> Utilização e tratamento de produtos lácteos de soro
Características
- Contém 20% de proteína, 75% de lactose, 5% de fracção mineral de matéria seca.
- São utilizados em confeitaria, bebidas, padaria, indústria de carnes, indústria alimentar em geral;
- Tem propriedades gelificantes, de retenção de água, emulsificantes e espumantes;
- Pode ser seco, evaporado ou cristalizado.
Técnicas de tratamento
- A ultrafiltração é melhor utilizada com sistemas cerâmicos do que com sistemas orgânicos;
- O ponto de corte situa-se entre 25 e 50 k Dalton;
- A microfiltração (ponto de corte de 1 mm) também pode ser utilizada para separar gorduras, proteínas, resíduos desnaturados e microbianos, e ultrafiltração apenas para separar as proteínas.
> Concentração do leite para melhorar a sua técnica no fabrico de derivados
Técnicas de tratamento
MICROFILTRAÇÃO
- A microfiltração do leite desnatado produz uma relação caseína/proteína adequada na cave, utilizando membranas de 0,05-0,2 microns.
- O permeado tem um valor de mercado, com base na sua carga de proteínas séricas;
- Origem normalmente retida de boa concentração e baixo teor de cálcio, útil no caso de mozzarellae, funcionando a um pH baixo;
- Concentra o leite desnatado na produção de Dambo, Camembert e queijo Emmental.
ULTRAFILTRAÇÃO
- É utilizado no fabrico de queijo, onde a matéria-prima sofre normalmente menos perda de proteínas e menos perdas de a gordura no soro, e em alguns casos, como o leite de búfala, melhora o teor de cálcio e magnésio;
- Se for utilizada retenção de leite, é produzido um queijo cottage, que tem melhores características sensoriais do que os processos habituais;
- Com queijos do tipo pasta de filo, é possível obter um concentrado de proteínas e gordura elevado;
- A produção de iogurte utilizando UF, com poros de 30 K Dalton, resulta num produto com um coágulo firme.
TÉCNICAS UTLIZADAS PARA CADA APLICAÇÃO
> Separação da gordura do leite
ULTRAFILTRAÇÃO
- Com cortes no intervalo de 0,5 k Dalton, os ácidos gordos de cadeia curta são removidos, que são geralmente responsável pelos cheiros fortes característicos do leite, tais como o de cabra.
MICROFILTRAÇÃO
- São utilizadas membranas cerâmicas com um tamanho de poro de 2 microns e temperaturas de cerca de 50 °C.
> Separação de Lactose
MICROFILTRAÇÃO
- É separada através da remoção das proteínas dos soros acidificados;
- A quantidade de lactose no leite é reduzida para apenas 3,8% do leite original, e os sólidos são concentrados a 8%.
Outras aplicações
- Produção de bases de queijo e pré-queijos em pó: Através da combinação de ultrafiltração e evaporação num equipamento de película raspada é possível obter bases de queijo e pré-queijos em pó (em tripla recirculação) com 64% de matéria seca, a partir dos quais podem ser produzidos mais tarde diferentes produtos através da fermentação bacteriana;
- Separação de caseinatos ácidos: O processo envolve a acidificação hidrolítica do leite até atingir valores de pH próximo de 4,9 e a sua recirculação num sistema de electrodiálise que separa os caseinatos ácidos a temperaturas inferiores a 10°C para evitar problemas microbiológicos. Pode também envolver a agregação de fracções geradas pela hidrólise através da adição de fosfato de cálcio e a subsequente utilização de técnicas de ultrafiltração.
- Remoção de antibióticos do leite: Contaminantes como a sulfametazina podem ser removidos do leite por um processo combinado de microfiltração e diafiltração, com recirculação, usando membranas de polisulfona de fibra oca, com um corte de 10.000 Dalton e temperaturas de 50°C.
Condições semelhantes são úteis para a separação de β-lactams, utilizando o mesmo tipo de membranas mas com 20.000 cortes de Dalton e temperaturas de 54°C; - Concentração de imunoglobulina e separação de anticorpos: Normalmente realizada por
técnicas de microfiltração e ultrafiltração. Implica a utilização de pressões transmembranas de 2 a 4,5 psi e ajustes apropriados do pH para assegurar a selectividade.
Conclusões
- Os benefícios económicos e tecnológicos de muitos dos processos são inegáveis;
- Estas técnicas estão estreitamente relacionadas com a melhoria da rentabilidade e a redução dos custos de implementação e funcionamento;
- Adaptável a necessidades particulares;
- Garantia de serviço 24 horas por dia.