Processo de Produção de Leite de Queijo em Pó Proteico

Prefácio

Este processo de produção adota a tecnologia de separação por membrana total independentemente desenvolvida 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 do 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 do Leite), WPI (Isolado de Proteína do Soro do Leite) e pó de proteína do soro do leite hidrolisado.

1. Seção de Recebimento e Pré-tratamento da Matéria-Prima

1.1 Inspeção e Armazenamento da Matéria-Prima

Matéria-prima: Líquido de soro do leite doce / líquido de soro do 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 do leite cru é amostrado para detecção de índices: teor de proteína, valor de pH (soro do leite doce pH 5.8~6.4; soro do leite ácido pH 4.2~4.8), teor de gordura, contagem total de microrganismos, sólidos em suspensão antes do abastecimento do tanque.

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

1.2 Pré-filtração e Remoção de Impurezas Grosseiras

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 de gordura, e o permeado é o líquido de alimentação do soro desnatado.

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

1. Ajuste fino do pH: Ácido/alcalino alimentar de qualidade alimentar é adicionado para regular o pH do soro 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 Ultrafiltrção (UF): Concentração da Proteína do Sorvado e Separação da Lactose (Equipamento de Membrana de Ultrafiltrção do Tipo Rollo)

• Parâmetro da membrana: Membrana de ultrafiltrção orgânica do tipo rolo, MWCO (Corte do 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 de sorvado concentrado (alimento concentrado de WPC); moléculas pequenas (lactose, sais minerais, monossacarídeos, água) passam pela membrana como permeado de UF (líquido residuário contendo lactose para recuperação secundária).

• Controle de processo: Filtração em fluxo cruzado circulante, limpeza CIP online intermitente para eliminar o fouling de proteínas na superfície da membrana; o teor de sólidos do retentado aumenta 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 concentrado para secagem por spray em Pó Concentrado de Proteína de Soro (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 retém 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 secado independentemente em pó de lactose de grau 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 rege 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 primário; 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 Etapa Extra para a Produção de Isolado de Proteína do Soro WPI

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

3. Tratamento de pré-secagem por esterilização e homogeneização

1. Filtração estéril microbiana: Sistema de filtração estéril de membrana cerâmica tubular (equipamento de membrana de tubo cerâmico, precisão 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 β-lactoglobulina, α-lactalbumina.

2. Homogeneização a alta pressão: Homogeneização em dois estágios de 150–220bar para quebrar as gotículas de gordura residual, 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 superaquecimento local e 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 resfrie 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 laminado em vácuo / tambor de PE de grau alimentar em oficina limpa de classe 100.000; marque o número de 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), mercadorias acabadas são despachadas após passar na inspeção final de qualidade (QA).

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

Parada diária da produção: Limpeza em circulação CIP online para todos os equipamentos de membrana e dutos com álcali quente (2% de NaOH), ácido quente (1,5% de HNO₃) e água purificada estéril, sequencialmente; recuperação da água residual de limpeza para tratamento RO centralizado para realizar a produção limpa e estender 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 de mais de 60% do custo de energia; adição zero de floculante e coagulante, nenhum resíduo químico no produto acabado.

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

4. Grau de automação elevado, produção contínua e fechada, redução do 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 Rolamento

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

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

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