Pré-tratamentos do leite: Filtração, pré-aquecimento, clarificação, padronização, homogeneização, bactofugação.

Pré aquecimento O processo UHT envolve um pré aquecimento com regeneração de calor O pré aquecimento (~80-95ºC) é atingido pelo uso de leite quente processado para aquecer o leite crú. Isso permite que parte do calor usado no processo seja regenerado e que a quantidade de água necessária para o resfriamento seja diminuída. O leite pré aquecido é, em geral, mantido por 15s a alguns minutos para desnaturar as proteínas do soro, principalmente a β- lactoglobulina.

Pré aquecimento Esse pré processamento é conhecido como etapa de estabilização de proteínas. É comumente utilizado em plantas que se utilizam de aquecimento indireto para o processo UHT. Os processos de pré aquecimento e resfriamento são sempre feitos em trocadores de calor indiretos.

Processamento do Leite Centrifugação Separação Clarificação Padronização

Sedimentação e velocidade de flutuação v = velocidade da partícula d = diâmetro da partícula ρp = densidade da partícula ρl = densidade da fase contínua η = viscosidade da fase contínua g = atração gravitacional (g = 9,81 m/s2)

Sedimentação e velocidade de flutuação

Centrifugação Alguns usos da centrifugação incluem: Clarificação ou remoção de impurezas sólidas antes da pasteurização Desnate ou separação do creme Padronização Separação do soro Bactofugação ou separação de bactérias do leite Purificação do óleo da manteiga (separação da fase séria da gordura anidra)

Princípios da Centrifugação A velocidade da sedimentação de uma partícula aumenta com: Aumento no diâmetro Aumento na diferença de densidade das duas fases Diminuição na viscosidade da fase contínua Esse processo pode ser acelerado se o leite for submetido à centrifugação.

Princípios da Centrifugação A centrifugação é baseada na lei de Stokes. v= 𝑑 2 𝜌 𝑑 − 𝜌 𝑐 𝑟 𝜔 2 18𝜂 Onde, v = velocidade da partícula d = diâmetro da partícula ρd = densidade da fase discreta ρc = densidade da fase contínua r = raio do eixo de rotação na centrífuga ω = velocidade angular η = viscosidade da fase contínua Nota: {r ω2 é substituído por g quando não em uma centrífuga}

Separação Centrífugas podem ser usados para separar o creme do leite desnatado Uma típica centrífuga para esse propósito consiste de 120 discos dispostos em um ângulo de 45 a 60º e separados por uma distância de 0,4 a 2,0 mm Na centrifugação, os glóbulos de gordura, menos densos do que o leite, se movem para a parte interna do rotor O leite desnatado se move para a parte externa Ambos os componentes saem por válvulas separadas

Clarificação A separação e a clarificação podem ser feitas na mesma centrífuga. As partículas mais densas do que o leite são empurradas para a periferia. Os sólidos que são coletados na centrífuga são formados por: Sujeira, células epiteliais, leucócitos, corpúsculos, bactérias, etc. Centrífugas modernas são auto-limpantes e permitem um processo contínuo de separação/clarificação.

Clarificação/Separação Centrífugas auto limpantes têm, em sua cuba de centrifugação, orifícios que se abrem temporariamente O alívio da pressão no interior da centrífuga permite a abertura dos orifícios Tipicamente por períodos de 0,15 s. Uma quantidade considerável de líquido escapa junto com o sedimento. Isso pode significar entre 8 a 25 L ejetados em intervalos de 60 min.

Clarificação/Separação

Eficiência do desnate A quantidade de gordura que pode ser separada depende do desenho do separador, o fluxo de entrada e o tamanho e distribuição dos glóbulos de gordura Os glóbulos menores (normalmente < 1μm) não têm tempo de separar e saem junto com o leite desnatado O percentual de gordura do leite desnatado fica em torno de 0,04 e 0,07% (normalmente

Padronização/ Homogeneização Os jatos de leite desnatado e creme após a separação podem ser recombinados para obter leite com um teor de gordura específico

Padronização Do separador Creme ~40% gordura para estoque ou processamento posterior Creme ~40% gordura Válvula de alimentação Leite padronizado, ± 0,1% Desnatado ~0,05% gordura Analisador infra vermelho com feedback para a válvula de alimentação Creme o suficiente é misturado com o desnatado para atingir a quantidade de gordura desejada

Padronização

Esquema de padronização/homogeneização

Problemas de padronização Se um laticínio tem 160 kg de creme a 40% de gordura e deseja padroniza-lo para 32% de gordura, quando leite desnatado deve ser adicionado?

Problemas de padronização Quanto creme a 35% de gordura deve ser adicionado para 500 kg de leite com 4% de gordura de modo a obter creme a 10% de gordura?

Homogeneização (em suma) Efeitos da homogeneização: Não ocorre a separação de fases Cor branca Melhora sensorial Requerimentos do processo: Homogeneização é mais eficiente quando a fase gordurosa está no estado líquido Creme >12% de gordura não pode ser homogeneizado em pressões normais, o processo de homogeneização em alta pressão é necessário. A homogeneização é um processo mecânico no qual o leite é forçado através de uma abertura pequena em alta velocidade

Resultado da Homogeneização v = velocidade da partícula d = diâmetro da partícula ρp = densidade da partícula ρl = densidade da fase contínua η = viscosidade da fase contínua g = atração gravitacional (g = 9,81 m/s2) Pode-se ver então que uma diminuição no tamanho do glóbulo de gordura, diminui a velocidade de subida e de formação de creme

Desvantagens da Homogeneização Leite homogeneizado não pode ser separado Aumento de sensibilidade a luz. O leite não pode ser utilizado para a produção de queijos semiduros ou duros

Bactofugação A bactofugação é um processo no qual uma centrífuga (Bactofuga) é usada para separar microrganismos do leite. Bactérias, em especial esporos resistentes ao calor, tem densidade maior do que o leite. A bactofugação é uma complementação útil para os processo de termização, pasteurização e esterilização.

Bactofugação Existem 2 tipos de Bactofugas modernas A bactofuga de 2 estágios tem duas saídas no topo: uma para a descarga contínua de concentrado de bactéria e outra para a fase com quantidade reduzida de bactérias A bactofuga de estágio único tem apenas uma saída no topo para o leite com qtd. reduzida de bactérias. O bactofugado é coletado em um reservatório e eliminado em intervalos pré definidos.

Bactofugação Bactofuga de um estágio Bactofuga de dois estágios

Bactofugação O bactofugado sempre têm um conteúdo de matéria seca maior do que o leite do qual ele origina. Micelas de caseína maiores saem junto com bactérias e esporos. Temperaturas maiores de Bactofugação aumentam a qtd. de proteína. Temperaturas ótimas variam de 55 a 60ºC