Resumo Aula - Leites concentrados

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AULA 7 – TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE LEITES CONCENTRADOS E DESIDRATADOS
São produtos lácteos resultantes da desidratação parcial ou total do leite por meio de processos tecnológicos específicos. 
Vantagens desses processos: A desidratação reduz a atividade de água, reduzindo também a proliferação de microrganismos e prologando à vida útil do leite. A retirada de água também causa redução do volume, reduzindo, consequentemente, o espaço usado para armazenamento, transporte e comercialização do produto. Outras vantagens são: a conservação sem a necessidade de refrigeração e utilização na indústria alimentícia (leite em pó é amplamente utilizado). 
Métodos de concentração do leite 
Dentre os métodos usados para realizar a concentração do leite, tem-se a separação por membrana, a concentração por congelamento e a evaporação. 
No método de separação por membrana pode ser utilizado a osmose inversa ou processo de ultra filtração, onde solutos de diferentes tamanhos moleculares são separados da solução. É aplicado na indústria de queijos, no aproveitamento do soro de leite e no processo de fabricação de leite condensado antes da concentração do leite nos evaporadores (promove economia de vapor). 
Já o método de concentração por congelamento consiste na realização do resfriamento do leite abaixo do seu ponto de congelamento e posterior eliminação dos cristais de gelo. Por ser um processo de alto custo possui o desenvolvimento limitado apenas a escala piloto, por enquanto. 
O processo de evaporação é o método mais antigo e mais utilizado. Nesse processo ocorre uma simples transferência de calor em evaporadores. Os evaporadores funcionam a pressões inferiores à pressão atmosférica, para que o ponto de ebulição do leite seja inferior a 100 ºC, evitando a desnaturação excessiva das proteínas do soro e perda de nutrientes.
Os evaporadores mais utilizados são os de tubos longos descendentes, com base no princípio do múltiplo efeito. Esses evaporadores causam menor dano térmico, são de construção simples e de baixo custo quando comparados aos demais. O emprego do múltiplo efeito permite uma economia de energia, gastando aproximadamente a metade da energia que seria gasta com a utilização de um evaporador de um único efeito. 
Processo de produção de leite condensado
Leite condensado é o produto resultante da desidratação parcial do leite, leite concentrado ou leite reconstituído, com adição de açúcar, podendo ter seus teores de gordura e proteína ajustados unicamente para o atendimento das características do produto (IN 47 de 26/10/18). 
Ingredientes obrigatórios: leite fluido (12 – 13,5% de SL), concentrado (40- 50% de SL) ou em pó (96,5 – 97% de SL) e açúcar. 
Ingredientes opcionais: creme de leite, gordura anidra de leite, lactose, lente em pó e manteiga. Usados para ajustar os teores de proteína e gordura segundo o regulamento.
Emprego do leite em pó ou leite concentrado aumenta a capacidade da produção da fábrica, por empregar matéria prima já concentrada. 
Parâmetros de qualidade do leite: estabilidade térmica do leite, teor de gordura, teor de proteínas, teor de proteínas no extrato seco total e teor total de sólidos láticos.
A primeira etapa é a padronização da gordura, da sacarose e de sólidos não gordurosos. A padronização da sacarose é realizada com o objetivo de se obter uma composição final e um sabor doce semelhante em todos os leites condensados produzidos. A etapa de padronização da relação entre o teor de gordura e o teor de sólidos não gordurosos é importante, pois auxilia no controle de atributos sensoriais e reológicos. 
Após a padronização, tem-se a etapa de homogeneização que é uma etapa opcional quando se trabalha apenas com leite fluído, mas muito comum em fábricas que trabalham com misturas de leite, leite concentrado e leite em pó. Essa etapa tem papel importante na solubilização do leite em pó e na viscosidade do produto final. 
Em seguida, tem-se a etapa de concentração. Essa etapa é subdividida em várias outras. A primeira é o tratamento térmico, onde as empresas utilizam binômios personalizados que influenciam na viscosidade, flavor e cor. Os objetivos dessa etapa são: provocar a desnaturação das proteínas do soro, que conferem estabilidade térmica às micelas; destruir microrganismos patogênicos; inativar enzimas nativas do leite. 
Ao fim da etapa de concentração, realiza-se a medição da densidade através de densímetros instalados antes do finisher. Esse teste permite verificar se a concentração foi realizada até o ponto desejado. Caso a densidade esteja com o valor abaixo do esperado, o sistema irá injetar vapor através do finisher para realizar a padronização. 
Após a obtenção da densidade requerida, realiza-se um resfriamento do produto final. Nesse processo temos uma cristalização controlada (formação de cristais menores que 10μm), onde a quantidade de água no leite condensado pode solubilizar apenas metade da quantidade de lactose presente na solução e a outra metade irá precipitar em formas de cristais. Esse processo evita que os cristais de açúcar sejam muito grandes e cause arenosidade no produto final. 
Para que isso ocorra, deve-se realizar um resfriamento do leite condensado, em flash coolers, para 20-28 ºC de forma rápida com agitação lenta e contínua por aproximadamente 1h. Durante esta fase, quando o leite atingir 30 ºC, temperatura que já se produz a cristalização da lactose, induz-se ao aparecimento de grande número de núcleos de cristalização, mediante semeadura de lactose cristalina (0,01 - 0,05%), tamanho médio entre 1 a 10 μm. 
Após isso, o leite é bombeado para um tanque de cristalização onde permanece por aproximadamente 12h para que a cristalização se complete. Após essa cristalização, o leite é envasado na embalagem de escolha. 
Processo de produção de leite em pó
O leite em pó é produto que se obtém por desidratação do leite de vaca, integral, desnatado ou parcialmente desnatado e apto para a alimentação humana, mediante processos tecnologicamente adequados.
Para a produção de leite em pó, a primeira etapa é a de recepção e seleção do leite. Em seguida, tem-se o tratamento do leite que envolve as etapas de filtração e clarificação. A etapa de filtração tem por objetivo remover as sujidades maiores e a clarificação de remover esporos de bactérias. Em seguida ocorrem etapas que variam de acordo com o leite a ser produzido. Para o leite desnatado, a etapa seguinte é o desnate. Já para o leite em pó integral, realiza-se a padronização do teor de gordura seguido da homogeneização caso o leite seja desidratado pelo método dos cilindros ou o leite seja para a produção de leite em pó instantâneo. 
A próxima etapa é a do tratamento térmico. O leite em pó não deve ser submetido a um tratamento excessivo, pois isso desnatura as proteínas do soro e implica em uma menor qualidade do produto final, uma vez que essa desnaturação está diretamente ligada com as características de reconstituição do leite em pó, influenciando na solubilidade, aroma e sabor. 
Na produção de leite em pó desnatado o leite deve ser pasteurizado em um binômio que apresente pelo menos ensaio de fosfatase alcalina negativo. Os produtos podem ser classificados de acordo com o tratamento térmico realizado. Para determinar a qualidade do leite em pó, o critério mais utilizado é o índice de proteínas do soro (IPS), conhecido por sua sigla inglesa WPNI (whey protein nitrogen index). Os leites submetidos ao baixo tratamento térmico (74 ºC/30s) são mais indicados para consumo devido à sua boa reconstituição (WPNI > 6,0). Já os submetidos aos tratamentos médios (76,5 – 85 ºC/15 - 30s) ou alto (90 – 121 ºC/1s) são mais indicados para uso industrial. 
Já na produção do leite em pó integral, o tratamento deve ser intenso para que as lipases sejam inativadas e o ensaio de peroxidase seja negativo. Portanto, o leite destinado para fabricação de leite em pó integral não é categorizado, é pasteurizado a 80-85 ºC por 15-20 segundos.
Após o tratamento térmico, o leite passa pelo processo de concentraçãoque ocorre em evaporadores de tubos longos descendentes de múltiplo efeito. A concentração do leite depende da etapa seguinte, a de desidratação. Para desidratações por meio de atomização, a concentração do leite deve ser de 45-55%. Já para desidratação pelo método dos cilindros, a concentração deve ser de 30-35%. A concentração ocorre antes da desidratação para economizar calor e, porque caso seja feito o contrário, o resultado seria uma partícula de leite em pó pouco densa, causando flutuação durante a reconstituição e problemas de solubilidade. 
Em seguida, ocorre a desidratação. Essa etapa é comum para a produção de leite em pó desnatado e integral e pode ser realizada através do método de cilindros ou spray dryer. No método dos cilindros, o equipamento possui dois cilindros próximos entre si que são aquecidos internamente por vapor (130-150 ºC) e giram lentamente em sentido inverso. O leite cai entre os dois cilindros e a secagem rápida faz com que o leite forme uma película que após é desprendida por um raspador. O leite em pó cai no separador de parafuso e é moído em flocos. Partículas duras e queimadas são separadas por uma tela. A alta temperatura da superfície de aquecimento converte a proteína de uma forma que não é facilmente solúvel e promove a descoloração do produto. Portanto, a desidratação por esse método resulta em um leite em pó de qualidade inferior, pois o tratamento é capaz de modificar sua estrutura físico química. 
Já o método de atomização (spray dryer) possui uma instalação mais simples com um sistema de transporte por ciclones. Toda a remoção de umidade a partir do concentrado é realizada na câmara de secagem por atomização. A alimentação do concentrado é realizada por uma bomba de alta pressão. Dentro do atomizador, as gotículas de leite são pulverizadas e na câmara de mistura, essas gotículas são misturadas com ar quente (150-250 ºC) promovendo a evaporação da água do leite e aquecendo o leite a 70-80 ºC. Por corrente de ar frio, o pó é enviado para os tanques de estocagem ou para as unidades de empacotamento. Em subsequente, encontra-se o sistema de ciclone utilizado para recolher o pó que é carreado pelas correntes de ar e deve ser destinado à estocagem (cerca de 30%). 
O leite pode passar ainda por um processo de aglomeração para melhorar a solubilidade do produto. Nessa etapa, as partículas devem ser tratadas para que fiquem maiores, porosas e aglomeradas. Para isso, seca-se o leite de modo que a maior parte da água seja substituída pelo ar e em seguida, as partículas são umidificadas, tornando-se pegajosas e se aglomeram. 
A aglomeração pode ser realizada em uma fase, onde o leite é desidratado até atingir 12% de umidade. Mantém-se por um tempo para que as partículas se aglomerem e realiza-se a desidratação do produto final até atingir quantidade de água preconizada (menos de 5%). 
A aglomeração pode ser realizada ainda em duas fases, onde obtém-se o leite em pó convencional, em seguida, instantaneiza-o por reumidificação para aglomerar os grânulos e provocar a cristalização da lactose e depois promove uma nova desidratação.
Outra forma de melhorar a solubilidade é adicionando a lecitina que torna o leite em pó mais granuloso e auxilia na dissolução durante a reconstituição. Ela pode ser adicionada antes do processo de desidratação ou durante o processo de aglomeração física das partículas. 
Por fim, o leite em pó é enviado para o setor de embalagem. Nas embalagens destinadas ao consumidor faz-se a gasagem, retira-se o ar e injeta-se N2 ou CO2.
Para determinar a qualidade do leite em pó, o critério mais utilizado é o índice de proteínas do soro (IPS), conhecido por sua sigla inglesa WPNI (whey protein nitrogen index). Os leites submetidos ao baixo tratamento térmico são mais indicados para consumo devido à sua boa reconstituição (WPNI > 6,0). Já os submetidos aos tratamentos médios ou alto são mais indicados para uso industrial.