Evaluación del proceso de diafiltración para la concentración de la proteína en el suero dulce de quesería

Abstract

EEl lactosuero dulce es uno de los residuos más representativos de la industria láctea, es obtenido por medio de la transformación de la leche durante el proceso de elaboración de quesos, constituye aproximadamente el 85% - 90% del volumen de la leche y se clasifica como dulce o acido. El lactosuero se compone principalmente por lactosa, proteínas y minerales. Dicha materia prima, se ha estudiado durante años debido a las altas propiedades nutricionales que posee y son utilizadas en la industria alimentaria actualmente. Las tecnologías de filtración por membranas actualmente representan una alternativa en la industria láctea para el manejo de dicho subproducto, estos procesos constituyen una serie de técnicas de separación empleando un gradiente (presión o electroestático), para permitir el paso de componentes a través de una membrana porosa semipermeable, según el tamaño de partícula. En la industria alimentaria, este tipo de tecnologías es ampliamente utilizado como complemento en las etapas de producción. Una de las principales aplicaciones en la industria láctea es la concentración de solidos de la leche para mejorar rendimientos en los procesos de elaboración de quesos; como control microbiológico de mezclas, entre muchas otras aplicaciones. Una de las problemáticas generadas por el mal uso del lactosuero es la contaminación a causa de su vertimiento, dicho esto, la tecnología de membranas representa una alternativa para su control y aprovechamiento. El presente trabajo tuvo como finalidad estudiar el proceso de la Diafiltración para la obtención de un concentrado de proteína a base de lactosuero dulce. El estudio fue desarrollado en el Laboratorio de productos lácteos de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín, en donde se avaluó dos parámetros del proceso de Diafiltración: Relación volumétrica (RV) y numero de ciclos (DF). Para su desarrollo se utilizó una membrana de Ultrafiltración del tipo espiral polietersulfona con un tamaño de corte de 10 kDa y se determinaron los compuestos minerales específicamente el Calcio, Sodio, Potasio, Magnesio, Fosforo y Ceniza, además de la Lactosa y Proteína. El efecto del proceso de Diafiltración fue evaluado por la variable % de remoción (minerales, lactosa) y concentración de proteína, mediante un diseño tipo factorial considerando un nivel de significancia del 5%. Dichas variables, mostraron un efecto significativo (P0,05) por el efecto individual de la variable número de ciclos (DF). Los resultados del % de remoción, evidenciaron un efecto de desmineralización sobre la materia prima, donde la lactosa fue la variable que más se diluyo, alcanzando niveles de 90% aproximadamente. El magnesio, fue el mineral que más se afectó por el proceso de Diafiltración, este alcanzo niveles de % de remoción del 50% y se encontró un efecto significativo (P0,05) para la interacción relación volumétrica (RV) y número de ciclos (DF). Con respecto a la proteína, hubo un incremento en su concentración, donde se evidenció un aumento a medida que las variables de la Diafiltración involucraban mayor cantidad de agua utilizada. Sin embargo, solo hubo significancia por el efecto individual de la variable número de ciclos. Los resultados demostraron que el efecto del proceso de la Diafiltración sobre el lactosuero dulce, permitieron obtener un producto con características adecuadas para un potencial uso comercial como insumo, no solo en la industria láctea, sino también en la industria alimentaria como suplemento o materia prima sobre otros procesos de producción.

Abstract: Sweet whey is one of the most representative residue of the dairy industry, is obtained through the transformation of milk during the cheese making process, it constitutes approximately 85% - 90% of the milk volume and it is classified as sweet or acid. The whey is mainly composed of lactose, proteins and minerals. This raw material been studied for years due to the high nutritional properties it possesses and it is currently used in the food industry. The membrane filtration technologies currently represent an alternative in the dairy industry for the management of this sub-product, these processes constitute a series of separation techniques using a gradient (pressure or electrostatic), to allow the pass of the components through a porous semipermeable membrane, depending on the particle size. In the food industry, this type of technology is widely used as a complement in the production stages. One of the main applications in the dairy industry is the concentration of milk solids, to improve the yields in cheese making processes; as a microbiological control of mixtures, among many other applications. One of the problems generated by the misuse of the whey is the contamination due to its shedding, having said that, the membrane technology represents an alternative for its control and use. The purpose of this work was to study the Diafiltration process to obtain a protein concentrate based on sweet whey. The study developed in the Laboratory of dairy products of the Universidad Nacional of Colombia, Medellín, where two parameters of the Diafiltration process were evaluated: Volumetric ratio (RV) and the number of cycles (DF). For its development, an ultrafiltration membrane of the polyethersulfone spiral type with a cut size of 10 kDa used, and the mineral compounds specifically Calcium, Sodium, Potassium, Magnesium, Phosphorus and Ash were determined, besides the Lactose and Protein. The effect of the Diafiltration process was evaluated by the removal variable % (minerals, lactose) and protein concentration, using a factorial type design considering a 5% level of significance. These variables showed a significant effect (P 0.05) due to the individual effect of the variable number of cycles (DF). The results of the removal % showed a demineralization effect on the raw material, where the lactose was the variable which diluted the most reaching levels of approximately 90%. Magnesium was the mineral most affected by the Diafiltration process, this reached removal % levels of 50% and a significant effect was found (P 0.05) for the interaction of volumetric ratio (RV) and number of cycles (DF). Regarding to the protein, there was an increase on its concentration, where an increment displayed as the Diafiltration variables involved more water in the process. However, there was only significance due to the individual effect of the variable number of cycles. The results showed that the effect of the Diafiltration process on sweet whey, allowed to obtain a product with proper features for a commercial use potential as a upply, not only in the dairy industry, but also in the food industry as a supplement or raw material on other production processes.