Una ricerca della University College Cork, Irlanda, sulla microfiltrazione a freddo per l’industria lattiero-casearia. Questa tecnica porterebbe a dei prodotti di maggior qualità e alla possibilità di operare in un regime più sostenibile.
Introduzione
Le membrane contengono piccoli pori di dimensione media definita, che permettono alle molecole più piccole dei pori di passare attraverso nel permeato, al contrario le molecole più grandi che non possono passare attraverso la membrana vengono trattenute nel retentato. Il processo a membrana ha numerose applicazioni industriali, con una forza motrice esercitata dalla pressione si possono realizzare microfiltrazione (MF), ultrafiltrazione (UF), nanofiltrazione (NF) e osmosi inversa (RO), che sono le tecniche più utilizzate dall’industria lattiero-casearia con pori di dimensioni rispettivamente di 10–0.1 µm, 0.10–0.01 µm, 10–0.1 nm e <0.1 nm. La tecnologia di filtrazione tramite membrane è largamente utilizzata nel lattiero-caseario per concentrare, frazionare, isolare, demineralizzare, e purificare differenti target di macro-molecole, come proteine, fosfolipidi, e lattosio.
La MF è un processo chiave nella lavorazione del latte, in cui le particelle su scala micrometrica (ad esempio globuli grassi e spore batteriche) vengono trattenute mentre molecole più piccole come acqua, minerali, lattosio e proteine del siero di latte permeano attraverso la membrana. Le membrane di MF coprono un’ampia gamma di pori, che vanno da 0,1 a 10 µm, e sono anche associate alle pressioni di lavorazione più basse (0,01-0,20 Mpa). In confronto, sono richieste pressioni di esercizio più elevate per UF, NF e RO con pressioni che vanno rispettivamente da 0,1-1,0, 1,5-3,0 e 3,0-5,0 Mpa. La MF è sempre più utilizzata nell’industria lattiero-casearia per ridurre la carica batterica rimuovendo cellule batteriche (0,4-2,0 µm) e spore, dal latte scremato prima della successiva lavorazione. In base alla differenza di dimensione tra le micelle di caseina (50-500 nm) e le proteine del siero di latte (4-8 nm), la tecnologia MF è in grado di frazionare le principali proteine del latte in un modo privo di sostanze chimiche (ad esempio, senza acidi o basi necessarie per la regolazione del pH), che viene percepito come un approccio “al naturale” rispetto ai metodi alternativi di frazionamento delle proteine (ad esempio, tecniche di precipitazione). In questo modo, le membrane strette MF (ad esempio, 0,1 µm) consentono la ritenzione di micelle di caseina, mentre le proteine del siero vengono rimosse, producendo un concentrato ricco di caseina contenente micelle nella loro forma nativa, noto come concentrato di caseina micellare (MCC) e un permeato arricchito in proteine del siero di latte nella loro forma nativa, noto come siero di latte “ideale” o “nativo”.
Questa revisione esamina gli effetti dell’esecuzione di MF a basse temperature e di come l’alterazione di quest’ultima influisca in ultima analisi sulle prestazioni della membrana, incrostazioni, proteine e separazione minerale, nonché sulla biodiversità microbica e la crescita. Sono presi in considerazione anche il potenziale di innovazione degli ingredienti e la sostenibilità complessiva del processo. Vengono citati anche degli studi che riportano la pastorizzazione dei materiali per mangimi prima della filtrazione, con una filtrazione operata in regime di concentrazione, a meno che non vi sia una diversa indicazione.
Abstract
In genere, la microfiltrazione (0,1-0,5 µm) del latte scremato bovino viene eseguita a temperature calde (45-55 C), per produrre caseina e proteine del siero di latte derivate dal latte. La microfiltrazione a queste temperature è associata ad un alto flusso di permeato iniziale e consente la ritenzione della frazione di caseina, con conseguente frazione di proteina di siero di latte di elevata purezza. Sempre più, tuttavia, la microfiltrazione del latte scremato e di altri flussi lattiero-caseari a basse temperature (<20°C) viene utilizzata nell’industria lattiero-casearia. La tendenza alla filtrazione a freddo si è manifestata a causa dei benefici associati al miglioramento della qualità microbica e alla riduzione delle incrostazioni, consentendo tempi di lavorazione più lunghi, una migliore qualità del prodotto e opportunità per una lavorazione più sostenibile. L’esecuzione della microfiltrazione del latte scremato a basse temperature altera anche il profilo proteico e la composizione minerale dei risultanti flussi di lavorazione, consentendo la generazione di nuovi ingredienti. Tuttavia, l’uso di basse temperature è associato ad un elevato consumo di energia meccanica per compensare l’aumento della viscosità ed il consumo di energia termica per il raffreddamento in linea, che influisce sulla sostenibilità del processo. Questa review esamina le differenze tra microfiltrazione a caldo e a freddo in termini di prestazioni della membrana, ripartizione dei costituenti del latte bovino, crescita microbica, innovazione degli ingredienti e sostenibilità dei processi.
