Concentração das proteínas do soro de queijo empregando processos de separação por membranas

A indústria de queijos tem utilizado várias técnicas e tecnologias para tratar o soro de queijo, visando recuperar os principais componentes como proteínas, lactose e minerais. O processamento do soro de queijo para utilização em outros produtos auxilia na redução da poluição ambiental e também fornece à indústria de laticínios um retorno econômico, devido à possível venda desses produtos recuperados e processados (GANJU; GOGATE, 2017). Dentre as tecnologias utilizadas para concentração do soro de queijo destacam-se os processos de microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa (CARVALHO; MAUBOIS, 2010). A separação por membranas vem sendo utilizada em grande escala, principalmente nos processos controlados por pressão: microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose inversa (ou reversa) (LIPNIZKI, 2010). Esses processos de separação são aplicados na indústria de laticínios, por exemplo, na concentração das proteínas do soro de queijo e na padronização do teor proteico do leite (KUMAR et al., 2013).

Os processos de separação por membranas baseiam-se na utilização de membranas orgânicas ou minerais e, a partir da filtração seletiva de uma determinada solução, são formadas duas novas frações líquidas denominadas de retentado (produto retido durante o processo de filtração, também chamado de concentrado) e permeado (produto que permeia pela membrana) (BALDASSO et al., 2011; KALAYANPUR, 2013; KUMAR et al., 2013). Estes processos são classificados de acordo com o tamanho ou a massa molar das partículas ou moléculas a serem separadas, como pode ser visualizado na Figura 1. À medida que o tamanho das partículas diminui, reduz-se também a dimensão dos poros da membrana, sendo necessária a aplicação de maior pressão para se alcançar as mesmas vazões de permeação (LIPNIZKI, 2010; HABERT et al, 2006).

Figura 1. Principais características dos processos de membrana para separação das proteínas do soro de queijo que utilizam gradiente de pressão como força motriz.

A ultrafiltração (UF) vem sendo empregada na recuperação das proteínas do soro de queijo, pois permite a retenção das proteínas e a permeação da lactose, sais minerais e outros compostos com menor massa molar. É o método mais promissor para a concentração das proteínas do soro, operando em pressões inferiores a 10 bar e membranas com tamanho de poros de até 100 nm. Desta forma, é possível reter compostos com massa molar entre 1 e 100 kDa (HABERT et al., 2006), tais como as proteínas do soro de queijo: β-Lactoglobulina (β-Lg) (3,2 g.L^-1, 18,3 kDa), α-Lactalbumina (α-La) (1,2 g.L^-1, 14,2 kDa), albumina sérica bovina (Bovine Serum Albumin-BSA) (0,4 g.L^-1, 66,0 kDa), imunoglobulina (Ig) (0,8 g.L^-1,146-1030 kDa) e lactoferrina (0,2 g.L^-1, 80 kDa) (ASGHAR et al., 2011).

Quando submetido ao processo de separação por membranas, o soro de queijo dá origem aos produtos denominados concentrados proteicos, com composição de 35 a 80% de proteínas lácteas (DAUFIN; MERIN, 1995). Ao ser processado por ultrafiltração, o soro gera entre 50 e 75% (em base seca) de proteína no retentado (PAGNO et al., 2009). Segundo Iltchenco et al. (2018) os concentrados obtidos por UF apresentam retenção média de proteínas de 55 e 80% para membranas de 100 e 10 kDa, respectivamente. A extração das proteínas de soro de queijo pelo método de ultrafiltração, seguida da secagem por liofilização, é adequada para a produção de concentrado proteico com composição de 35 a 80% de proteínas (LUZ, 2016).

A indústria de laticínios no processamento do soro de queijo utiliza o método de separação por membranas para aumentar o rendimento, aprimorar a qualidade do produto, melhorar as condições de higiene, aumentar a flexibilidade da produção e também para reduzir o impacto ambiental. É uma tecnologia que possibilita inúmeras aplicações à indústria de derivados lácteos, devido à simplicidade de operações e escalonamento.

Referências

ASGHAR, A. et al. Utilization of dairy by product proteins, surfactants and enzymes in frozen dough. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, v. 51, n. 4, p. 374-382, 2011.

BALDASSO, C. et al. Concentration and purification of whey proteins by ultrafiltration. Desalination, v. 278, p. 381-386, 2011.

CARVALHO, A. F.; MAUBOUIS, J. L. Applications of membrane technologies in the dairy industry. In: COIMBRA, J. S. R.; TEIXEIRA, J. A. Engineering aspects of milk and dairy products. Boca Raton: CRC Press, cap. 3, p. 33-57, 2010.

DAUFIN, G., MERIN, U. Fouling of inorganic membranes in filtration processes of dairy products. International Dairy Federation, p. 53–70, 1995.

GANJU, S.; GOGATE, P. R. A review on approaches for efficient recovery of whey proteins fromdairy industry effluents.  Journal of Food Engineering, v. 215, p. 84-96, 2017.

HABERT, A. C. Processos de separação por membranas. Vol. 3. Editora E-papers, 2006.

ILTCHENCO, S. et al. Concentração de proteínas de soro de leite por ultrafiltração e estudo de propriedades funcionais. Ciência Rural, v. 48, n. 5, e20170807, 2018.

KALAYANPUR, M. Membrane Separations. In: Downstream industrial biotechnology, Recover and purification, Fliclinger, p. 545-556, 2013.

KUMAR, P. et al. Perspective of membrane technology in dairy industry: A review. Asian-Australasia Journal Animal Science, v. 26, n. 9, p. 1347-1358, 2013.

LIPNIZKI, F. Membrane process opportunities and challenges in the bioethanol industry. Desalination, v. 250, p. 1067-1069, 2010.

LUZ, G. B. Processo de extração das proteínas de soro de leite para produção de concentrado proteico. Tecnologias para Competitividade Industrial, v. 9, n. 2, p. 137-150, 2016.

PAGNO, C. H. et al. Obtenção de concentrados proteicos de soro de leite e caracterização de suas propriedades funcionais tecnológicas. Alimentos e Nutrição, v. 20, p. 231-239, 2009.