Processo de Produção de Leite Desnatado em Pó Proteico

Prefácio

Este processo de produção adota a tecnologia de separação por membrana total desenvolvida independentemente pela Zhuolineng Technology Co., Ltd., substituindo a tecnologia tradicional de concentração térmica e precipitação isoelétrica. Ele realiza a separação física em baixa temperatura sem mudança de fase, retém a atividade nutricional natural da proteína do soro de leite, reduz a dosagem de aditivos, melhora o rendimento da proteína e a pureza do produto final, sendo aplicável à produção de WPC (Concentrado de Proteína do Soro de Leite), WPI (Isolado de Proteína do Soro de Leite) e pó de proteína do soro de leite hidrolisado.

1. Seção de Recebimento e Pré-tratamento de Matéria-prima

1.1 Inspeção e Armazenamento de Matéria-prima

Matéria-prima: Líquido de soro de leite doce / líquido de soro de leite ácido subproduto da produção de queijo e caseína (matéria seca: 5%–7%, proteína bruta: 0.6%–1.0%, lactose: 4.0%–5.0%, cinzas: 0.5%–0.8%).

• O líquido de soro de leite cru é amostrado para detecção de índices: teor de proteína, valor de pH (soro de leite doce pH 5.8~6.4; soro de leite ácido pH 4.2~4.8), teor de gordura, contagem total de microrganismos, sólidos suspensos antes do abastecimento do tanque.

• O soro do leite cru qualificado é bombeado para um tanque de armazenamento de aço inoxidável isolado (armazenamento refrigerado a 4°C, período de armazenamento ≤24h) para evitar a reprodução microbiana e a desnaturação da proteína.

1.2 Pré-filtração e Remoção de Impurezas Grossas

1. Filtração primária: Um filtro de saco de 50μm remove resíduos grosseiros de queijo, fragmentos de caseína e grandes impurezas suspensas para proteger os elementos de membrana subsequentes de arranhões e bloqueios.

2. Remoção de gordura: O sistema de pré-separação de membrana plana do tipo disco (equipamento de membrana plana de disco) remove a nata residual e a gordura do leite; a membrana reter globulos gordurosos, e o permeado é o líquido de alimentação do soro do leite desengordurado.

Vantagem do equipamento: Alta capacidade anti-sujeira, backwash e limpeza com ar disponíveis, baixo custo de pré-tratamento, adequado para o líquido bruto do soro do leite com alta suspensão.

1. Ajuste fino do pH: Ácido/alcalino alimentar de qualidade alimentar é adicionado para regular o pH do soro do leite para o valor-alvo compatível com o processo de ultrafiltração subsequente, evitando a perda por precipitação isoelétrica da proteína.

2. Seção de Separação e Fracionamento da Membrana Central (Procedimento de Trabalho Chave, Equipamento da Série de Membranas do Tipo Rollo)

Toda a seção utiliza separação por membrana a baixa temperatura (temperatura de operação ≤40℃), apenas separação física sem aquecimento e evaporação, mantendo a bioatividade natural da proteína.

2.1 Ultrafiltração (UF): Concentração da Proteína do Sorvado e Separação da Lactose (Equipamento de Membrana de Ultrafiltração do Tipo Rollo)

• Parâmetro da membrana: Membrana de ultrafiltração orgânica do tipo rolo, MWCO (Corte de Peso Molecular): 10kDa~50kDa; pressão de trabalho: 3–18 Bar; temperatura de operação ≤38℃.

• Princípio de separação: Macromoléculas de proteína (peso molecular da proteína do sorvado de 10kDa~60kDa) são retidas pela membrana de UF para formar o retentado concentrado do sorvado (alimento concentrado de WPC); moléculas pequenas (lactose, sais minerais, monossacarídeos, água) passam pela membrana como permeado de UF (líquido residual contendo lactose para recuperação secundária).

• Controle de processo: Filtração em fluxo cruzado circulante, limpeza CIP online intermitente para eliminar a fouling protéica da superfície da membrana; o teor de sólidos do retentado sobe para 18%–28% para obter o líquido concentrado de WPC (matéria-prima para o pó concentrado de soro de leite WPC80/WPC70).

• Saída do produto:① Retentado: Líquido de proteína de soro de leite concentrado para secagem por spray em Pó Concentrado de Proteína de Soro de Leite (WPC70/WPC80).② Permeado UF: Alimento misto de lactose e cinzas, enviado para a seção de nanofiltração para enriquecimento de lactose e dessalinização.

2.2 Nanofiltração (NF): Dessalinização do permeado e concentração de lactose (Equipamento de membrana de nanofiltração do tipo rolo)

• Parâmetro da membrana: Membrana NF do tipo rolo, MWCO: 100–1000Da, pressão de trabalho: 5–22 Bar, temperatura ≤38℃.

• Função: Separar o sal mineral inorgânico (cinzas) e a lactose do permeado UF; a NF reter a lactose dissacarídeo, permite que o sal inorgânico monovalente (Na⁺, K⁺, Cl⁻) passe para o permeado NF.

• Processo: O retentado da NF é um líquido de lactose concentrado e desalado (pode ser seco independentemente em pó de lactose de qualidade alimentar); o permeado da NF (água residuária salina) entra na osmose reversa para recuperação da água e tratamento de zero descarga.

2.3 Osmose Reversa (RO): Recuperação de Água e Tratamento de Água Residuária (Equipamento de Membrana RO em Espiral)

• A membrana RO reterá todas as substâncias moleculares pequenas solúveis; o permeado de água pura é reciclado para limpeza CIP da produção, lavagem de equipamentos e diluição do soro do leite cru; a salmoura concentrada da RO é coletada para tratamento ambiental centralizado, realizando a reciclagem da água de produção e a redução de emissões.

2.4 Passo Extra para a Produção de Isolado de Proteína do Soro do Leite (WPI)

Para a produção de WPI (proteína ≥90%): Use NF secundária + UF fina para desalinização profunda no líquido de WPC concentrado pela UF primária para remover a lactose residual e a cinza, enriquecendo ainda mais a proteína para ≥90% da fase sólida antes da secagem por spray.

3. Tratamento de pré-secagem por esterilização e homogeneização

1. Filtração estéril microbiana: Sistema de filtração estéril com membrana cerâmica tubular (Equipamento de membrana de tubo cerâmico, precisão de 0,01~0,5μm) para a clarificação estéril do líquido de alimento de soro de leite concentrado; reter bactérias, leveduras e bolores sem pasteurização a alta temperatura, reter completamente proteínas ativas termossensíveis como a β-lactoglobulina e a α-lactalbumina.

2. Homogeneização a alta pressão: Homogeneização em dois estágios de 150–220 bar para quebrar os glóbulos de gordura microscópicos remanescentes, melhorar a solubilidade instantânea do pó final e evitar a flutuação da gordura durante a dissolução.

3. Ajuste fino do teor de sólidos: Água reciclada RO purificada é adicionada para ajustar o teor de sólidos do alimento para 12%–22% (faixa ideal para secagem por spray).

4. Seção de secagem por spray e pós-processamento

4.1 Secagem por spray

O líquido de soro de leite concentrado esterilizado é enviado para o secador por spray centrífugo: temperatura do ar de entrada 160–180℃, temperatura do ar de saída 75–85℃; o líquido de alimento é atomizado em gotículas minúsculas e desidratado instantaneamente em pó de proteína de soro de leite seco (umidade ≤5,0%). A baixa temperatura de saída evita o aquecimento local excessivo e a desnaturação da proteína.

4.2 Pós-tratamento e Finalização

1. Secagem secundária e resfriamento em leito fluidizado: Reduza a umidade do pó final abaixo de 4,5% e arrefeça até a temperatura ambiente para evitar a aglomeração.

2. Peneiramento: Peneira vibratória de 40–80 mesh remove partículas aglomeradas grandes; partículas fora do tamanho são recicladas para re-dissolução e re-secagem.

3. Mistura (opcional): Adicione lecitina de grau alimentar como agente instantâneo de acordo com a formulação do produto para o pó de proteína de soro de leite instantâneo; nenhum conservante extra é necessário no processo de baixa temperatura com membrana total.

5. Inspeção Final, Embalagem e Armazenamento

1. Teste laboratorial do produto final: Teste o teor de proteína, umidade, gordura, cinzas, índice microbiano (bactérias totais, coliformes, bactérias patogênicas), solubilidade para atender aos padrões alimentares GB/USDA/FCC; emita o relatório de certificação de qualidade MTC de acordo com a demanda do cliente.

2. Embalagem asséptica: Embalagem em saco de alumínio em vácuo / tambor de PE de grau alimentar em oficina limpa de classe 100.000; marque o número do lote, data de fabricação, prazo de validade, especificação do produto (WPC70/WPC80/WPI90).

3. Armazenamento em armazém de temperatura constante (abaixo de 20℃, ambiente seco), produtos acabados saem do armazém após passar na inspeção final de qualidade (QA).

6. Sistema de Limpeza CIP de Linha Inteira (Manutenção Regular Diária)

Parada da produção diária: Limpeza em circulação CIP online para todos os equipamentos de membrana e dutos com álcali quente (2% NaOH), ácido quente (1,5% HNO₃) e água purificada estéril sequencialmente; recuperação das águas residuais de limpeza para tratamento RO centralizado para realizar a produção limpa e prolongar a vida útil da membrana por mais de 4 anos.

7. Vantagens Nucleares do Processo (Processo de Membrana vs Concentração Térmica Tradicional)

1. Separação física a baixa temperatura (<40℃), sem desnaturação térmica da proteína, rendimento da proteína aumentado em 8%–15% em comparação com o processo de evaporação tradicional.

2. Economia do consumo de vapor para evaporação térmica, redução do custo de energia em mais de 60%; adição zero de floculante e coagulante, sem resíduo químico no produto acabado.

3. Recuperação integral de subprodutos: leite em pó de lactose e água de produção reciclada, melhorando os benefícios econômicos globais do projeto.

4. Alto grau de automação, produção contínua fechada, menor custo manual e qualidade estável do produto final.

Anexo: Lista de Equipamentos Correspondentes ao Catálogo de Produtos

1. Pré-tratamento: Equipamento de Membrana Plana do Tipo Disco

2. Concentração Central: Equipamento de Separação por Membrana UF/NF do Tipo Rolado

3. Filtração Estéril: Sistema de Filtração por Membrana de Tubo Cerâmico / Equipamento de Membrana Tubular Orgânica

4. Recuperação de Água Residual: Equipamento de Desalinização por RO em Espiral

5. Teste piloto de laboratório: Equipamento experimental de membrana multifuncional da série CX-SY (para desenvolvimento de fórmulas e pequeno ensaio antes da produção formal)