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.

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