Ottimizzazione del frazionamento delle proteine del latte

Anitha Rasmussen, Application Technologist e Hanne Sørensen, Product Manager Food and Beverage based Applications,PhD, Tetra Pak Filtration Solutions

Il frazionamento del latte scremato è sinonimo di microfiltrazione e per questo compito è possibile utilizzare sia membrane di ceramica che polimeriche. Esiste una differenza di prezzo significativa tra i due tipi, e le membrane a ceramica sono le più costose. La ricerca mostra che le membrane in ceramica sono migliori rispetto alle membrane polimeriche per quanto riguarda il passaggio delle proteine del siero di latte attraverso la membrana e il mantenimento della caseina. Pertanto, entrambe le membrane offrono vantaggi e sono utili a seconda di quali requisiti sono di primaria importanza.

Sia per le membrane ceramiche che per quelle polimeriche esiste una distribuzione delle dimensioni dei pori piuttosto che un valore di cut-off definito, che sarebbe ottimale per la separazione delle proteine. La distribuzione della dimensione dei pori può essere di larghezza variabile, pertanto le prestazioni delle membrane sono spesso collegate alla creazione di uno strato di incrostazione secondario.

Test delle prestazioni della membrana

Tetra Pak ha completato una serie di test che studiano le prestazioni della membrana in diverse condizioni di lavorazione e quindi diverse composizioni di strati di incrostazione. La combinazione delle prestazioni delle membrane di vari fornitori con la creazione di uno strato di incrostazione secondario è cruciale in quanto definirà le prestazioni finali.

I test hanno dimostrato che è possibile ottenere buone prestazioni di un impianto di filtrazione a membrana polimerica da condizioni di lavorazione diverse a seconda della membrana utilizzata. Una membrana relativamente aperta potrebbe essere utilizzata insieme a uno strato denso di incrostazione creato da una linea di base bassa e una bassa pressione di flusso incrociato con conseguente flusso elevato, bassa ritenzione di proteine del siero di latte e alta ritenzione di caseina.

Un'altra membrana con una distribuzione più piccola e più stretta delle dimensioni dei pori potrebbe essere combinata con una linea di base bassa e un'elevata pressione del flusso incrociato, riducendo lo strato di incrostazione secondario facendo in modo che il processo di frazionamento si basi sulle proprietà della membrana stessa piuttosto che sullo strato di incrostazione.

Un altro aspetto ben documentato è la temperatura durante la filtrazione. La -caseina si solubilizzerà parzialmente dalla micella della caseina quando conservata a freddo e seguirà le proteine del siero di latte attraverso la membrana. Le membrane polimeriche vengono spesso utilizzate a basse temperature, consentendo un lungo tempo di produzione, ma sfortunatamente anche un'elevata trasmissione di -caseina. Questo potrebbe essere evitato aumentando la temperatura e minimizzando così la differenza di prestazioni tra impianti di filtrazione polimerici e ceramici.

Pretrattamento del latte spesso trascurato

Si presume che il latte sia fresco e intatto quando arriva allo stabilimento, ma può essere stato scambiato tra caseifici con conseguenti molteplici processi di pastorizzazione. Ciò si tradurrà in proteine del siero di latte parzialmente danneggiate che sono difficili o impossibili da far passare attraverso la membrana, dando inizio a una serie di effetti indesiderati come la riduzione della resa delle proteine del siero di latte, l'accumulo di proteine nel retentato e/o la diminuzione del flusso; il tutto con conseguente riduzione della capacità dell'impianto.

Un altro pretrattamento è la concentrazione a ultrafiltrazione/osmosi inversa del latte a fini di trasporto o per ottimizzare la progettazione della linea di produzione. Tetra Pak ha scoperto che il grado e il tipo possibili di preconcentrazione influenzeranno le successive prestazioni di microfiltrazione in relazione a flusso e ritenzione. Pertanto, esiste una possibilità spesso imprevista di ottimizzare un design a linea intera. L'attenzione è spesso mirata al singolo processo, in questo caso la microfiltrazione, ma il nostro lavoro ha dimostrato che l'attenzione dovrebbe piuttosto essere rivolta a soluzioni di linea completamente ottimizzate per soddisfare i requisiti necessari per ciascun produttore lattiero-caseario.

Di Hanne Sørensen, Product Manager Food and Beverage based Applications, PhD e Anitha Rasmussen,
Application Technologist, Tetra Pak Filtration Solutions