Artigo de revisão OSMOSE REVERSA NA PRODUÇÃO DE …

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Artigo de revisão

OSMOSE REVERSA NA PRODUÇÃO DE LEITE CONDENSADO:UMA POSSIBILIDADE TECNOLÓGICA

Sweetened condensed milk production by applying osmosis reverse:a tool for the technology

Paula Nunes MENDES1

Marco Antônio Moreira FURTADO2

Ítalo Tuler PERRONE3*

RESUMO

O objetivo deste trabalho é apresentar uma revisão sobre as tecnologias de produçãodo leite condensado e de concentração do leite por membranas de osmose reversa. Diferentesaspectos destas tecnologias foram apresentados: mercado de leite condensado, proteínaslácteas, concentração do leite, regulamentações sobre leite condensado, adição de açúcar,filtração por membranas e osmose reversa. Estas duas tecnologias podem ser acopladasobjetivando a redução dos gastos com a evaporação durante a produção do leite condensado.

Palavras-chave: evaporação; separação por membranas; tecnologia.

ABSTRACT

The objective of this work was to show a review focused on sweetened condensedmilk technology and on reverse osmosis milk concentration. Different aspects of thesetechnologies have been showed: sweetened condensed milk market, milk proteins, milkconcentration, sweetened condensed milk regulations, sugar addition, membrane filtrationand reverse osmosis. The use of both technologies can reduce evaporation costs in sweetenedcondensed milk production.

Keywords : evaporation, membrane separation, technology

1 Mestre em Ciência e Tecnologia do Leite e Derivados, Laticínios Flórida, Juiz de Fora, Minas Gerais, Brasil. E-mail: [email protected].

2 Doutor em Ciência e Tecnologia dos Alimentos. Professor da Faculdade de Farmácia da UFJF, Juiz de Fora, MinasGerais, Brasil. E-mail: [email protected]

3 Doutor em Tecnologia de Alimentos. Professor da Universidade Federal de Viçosa no Departamento de Tecnologiade Alimentos, Avenida Peter Henry Rolfs S/N, Campus Universitário, CEP 36571-000, Viçosa, Minas Gerais,Brasil. Email: [email protected]

* Autor para correspondência: Universidade Federal de Viçosa no Departamento de Tecnologia de Alimentos,Avenida Peter Henry Rolfs S/N, Campus Universitário, CEP 36571-000, Viçosa, Minas Gerais, Brasil. Email:[email protected]

Recebido / Received: 09/12/2011Aprovado / Approved: 20/03/2012

1 INTRODUÇÃO

O leite condensado é um dos principaisprodutos lácteos concentrados produzidos nasindústrias de laticínios, tendo sua produção iniciadaem 1856 por Gail Borden (RENHE et al., 2011).

Apresentou importante papel na redução damortalidade infantil nos Estados Unidos e atual-mente na América do Sul é produzido principal-mente pelo Peru, Brasil e pelo Chile. A tecnologiade produção sofreu aperfeiçoamentos desde a ori-gem do produto, sendo pontos determinantes a

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padronização do leite, a intensidade dos tra ta-mentos térmicos aplicados, o controle da atividadede água final e a cristalização da lactose.

2 MERCADO DE LEITE CONDENSADO

A produção de leite condensado mudouconsideravelmente em sua distribuição geográficadurante as ú ltimas três décadas. A produçãomundial, que, na década de oitenta, foi dominadapela União Européia, Estados Unidos e a ex-UniãoSoviética agora está muito mais dispersa, comcontribuições significativas no Extremo Oriente(Malásia, Tailândia, Cingapura e China) e Américado Sul (Brasil , Peru e Chile). A FAO estimou aprodução mundial de 2009 em cerca de 4 ,7milhões de toneladas (IDF, 2010). De acordo comdados coletados entre os Comitês da InternationalDairy Federation IDF Nacional e outros entrevis-tados, a produção de leite condensado vem dimi-nuindo em alguns países e com pequenos aumen-tos em outros, como apresentado na Tabela 1.

A indústria nacional de la ticínios vemaumentando significativamente sua produção nosúltimos anos, incentivada pelo aumento das ex-portações que passaram de sete milhões de

toneladas em 1996 para 142 milhões em 2008,sofrendo queda em 2009, para 64 milhões detoneladas, a inda assim com aumento de 814 %em relação ao início da avaliação. O número deindústrias que produzem leite condensado vemaumentando, não somente as de grande porte commaiores volumes, mas as de médio porte, am-pliando a linha de produtos, fato observado nasvárias novas marcas encontradas no mercado.Muitas delas adaptando equipamentos antes utili-zados para outros produtos, como leite em pó ouadquirindo equipamentos de empresas nacionaisou multinacionais.

3 PROTEÍNAS DO LEITE

O leite bovino contém diversos compostosnitrogenados, dos quais aproximadamente 95%ocorrem como proteínas e 5% como compostosnitrogenados não protéicos. Em torno de 80% donitrogênio protéico do leite constitu i-se denitrogênio caseínico e 20% de nitrogênio não ca-seínico (WALSTRA; JENNESS, 1984). O aqueci-mento do leite desnatado até que a maioria dasproteínas do soro sejam desnaturadas pela tem-peratura elevada aumenta a viscosidade em,

Tabela 1 – Produção de leite condensado no mundo.

País 20 08 20 09 Variação (%)União Européia-27 1.142 1.104 - 3,4

Alemanha 4 1 6 4 2 1 + 1,2Holanda 3 4 2 3 2 0 - 6,5

Reino Unido 1 1 0 1 0 4 - 5,1Bélgica 9 0 8 7 - 3,8

Espanha 4 6 4 7 + 0,9Polônia 3 7 3 8 + 2,7Grécia 2 4 2 3 - 5,4

Lituânia 3 0 2 1 - 29,5França 1 2 1 2 + 0,5Suécia 4 2 - 41,0Outros 1 2 1 1 - 5,1

América do SulPeru 3 8 9 3 6 0 - 7,5

Brasil 2 9 0 3 0 0 + 3,4Chile 4 2 3 3 - 19,8

Argentina 7 6 - 15,9Ásia

China 1 7 3 1 6 0 - 7,6Japão 4 4 4 6 + 3,2

República da Coréia 4 4 0 ,0América Central

México 1 6 2 1 6 2 0 ,0OceaniaAustrália 1 9 1 9 0 ,0

Fonte: Adaptada de IDF (2010).


aproximadamente, 10%, devido a uma ligeiraagregação protéica . Mas, quando primeiro seconcentra o leite e depois o aquece, o aumento daviscosidade (aparente) é muito maior que no leiteconcentrado após o aquecimento (WALSTRA;JENNESS, 1984). A caseína é muito estável a altastemperaturas, podendo-se aquecer o leite a 100°Cpor 24 horas sem coagulação e também é resis-tente a um tratamento de 140°C por 20 minutos.Mas tais tratamentos causam algumas alteraçõesno leite, como produção de ácido a partir dalactose, resultando em queda do pH e alteraçõesno equilíbrio salino, que eventualmente causam aprecipitação da caseína (FOX; McSWEENEY,1998). Vários modelos são encontrados na litera-tura para representar as micelas de caseína. Nosúltimos anos tem ganhado suporte a estru turaproposta por WALSTRA (1999), com as seguintescaracterísticas: a) a micela apresenta-se essencial-mente esférica , contudo sua superfície não seapresenta lisa; b) é formada de unidades menoresdenominadas submicelas, contendo principal-mente caseína, mas apresenta composição mista;c) as submicelas variam em composição, existindoparticularmente dois tipos principais, isto é, umtipo formado pelas caseínas as e k-caseínas e outroformado pelas caseínas as e b-caseínas; d) assubmicelas parecem permanecer ligadas poraglomerados (clusters) de fosfato de cálcio; e)dessa forma, as submicelas se agregam até aformação completa da micela, em que a k-caseínase posiciona na superfície da micela; f) a porçãoC-terminal da caseína k (glicopeptídio) projeta-se para fora da superfície da micela , formandouma camada esponjosa que previne, por repulsõesestéricas e eletrostáticas, qualquer agregação pos-terior de submicelas.

4 CONCENTRAÇÃO DO LEITE

O uso de leite concentrado para fabricaçãode derivados lácteos já vem sendo estudado háanos, principalmente com o intuito de redução decustos, com o uso de coalho, sal e corantes, paraa produção de queijos, sendo em sua maior parteconcentrados por ultrafiltração (KOSIKOWSKI,1973). Para fabricação de requeijão cremoso comuso de leite ultrafiltrado, é possível a obtenção deproduto com características semelhantes aoproduzido pelo processo tradicional. O requeijãocremoso obtido a partir de leite ultrafiltrado comextrato seco total entre 37,2 e 38,1% apresentoumelhor resultado final quanto a caracterização doproduto e aos atributos físico-químicos – extratoseco total, gordura, pH e nitrogênio total (NEVES;DUCRUET, 1988). A concentração do leite au-menta sua densidade, acarretando também noaumento de refração e na redução da condutividade

térmica. Quanto menor é a a tividade de água,maior é a dependência rela tiva da temperatura:mais energia é requerida para eliminar a água doproduto (WALSTRA; JENNESS, 1984). Estasinformações indicam que é exigida maior energiapara a evaporação da água e para a obtenção doteor final de umidade desejado na produção do leitecondensado, principalmente nas etapas finais daconcentração. Assim, quanto menor a resistênciatérmica das micelas de caseína, maior a possibi-lidade de precipitação do produto final.

5 LEITE CONDENSADO –REGULAMENTAÇÕES

O leite condensado açucarado é definido peloCodex Alimentarius (1971) como o produto obtidopor eliminação parcial da água do leite e adição deaçúcar, ou mediante qualquer outro procedimentoque permita obter um produto da mesma com-posição e características (Gordura do leite – mínimo8%; Extrato Seco do leite – mínimo 28%; Proteí-nas do leite no Extrato Seco Desengordurado –mínimo 34%). O conteúdo de gordura e/ou proteínapoderá ser ajustado, para cumprir os requisitos decomposição, mediante adição ou extração dosconstituintes do leite, de maneira que não se mo-difique a proporção entre proteína do soro e caseínado leite a ser ajustado. No Brasil define leite conden-sado ou leite condensado com açúcar, “o produtoresultante da desidratação em condições própriasdo leite adicionado de açúcar, sendo fases da fabri-cação a seleção do leite, padronização dos teoresde gordura e de sólidos totais, pré-aquecimento,adição de xarope (solução de sacarose ou glicose),condensação, refrigeração, cristalização e enlata-mento”. Do ponto de vista de especificações alegislação brasileira em vigor estipula que o leitecondensado deve apresentar características orga-nolépticas próprias, apresentar acidez em ácidolático, entre 0,08 e 0,16g% (oito e dezesseis cen-igramas por cento),quando na diluição de uma partedo produto para 2,5 (duas e meia) partes de água.Deve também apresentar na reconstituição, emvolume, uma parte do leite para 2,25 (duas e vintee cinco centésimos) partes de água, teor de gorduraque atinja o limite do padrão de leite de consumocorrespondente, tendo 28% (vinte e oito por cen-to), no mínimo, de extrato seco total do leite e,no máximo, 45% (quarenta e cinco por cento),de açúcar, excluída a lactose.O termo desidrataçãopode ser substituído por evaporação, pois o objetivoé aumentar a concentração do teor de sólidos, enão secar o produto.Na fabricação de leite conden-sado não ocorre uma etapa de condensação do pro-duto. O produto final sofre um processo de remoçãode calor, para que atinja a temperatura ambiente,ou seja, não ocorre um processo de refrigeração,


sendo a palavra resfriamento mais adequada para adescrição do processo.

ADIÇÃO DE AÇÚCAR

O açúcar utilizado para a fabricação do leitecondensado é a sacarose, recomendada, princi-palmente, por não ser açúcar redutor, ou seja ,não favorece a reação de Maillard. Esta reaçãoocorre entre açúcares redutores e grupamentosamina, sendo um processo de escurecimento nãoenzimático que produz um rearranjo complexo deaçúcar-proteína que influencia a cor e sabor doproduto (BRIÃO et al., 2011). A sacarose é umdissacarídeo, formado por uma molécula de glicoseuma de frutose em ligação a-1,2, comercialmenteextraída da cana-de-açúcar ou da beterraba. Formasoluções altamente concentradas, de elevado poderosmótico (efeito preservativo e umectante) e temfunção crioprotetora em alimentos (OETTERERet al., 2006). Vanden Berg (1962) citando Hunziker(1949) recomenda o uso da sacarose granuladapara a preparação de produtos enlatados. Diz aindaque a presença de glicose torna o produto maissuscetível ao escurecimento e espessamento du-rante a estocagem, especialmente em altas tempe-raturas. A lactose, principal carboidrato do leiteda maioria das espécies de mamíferos, é umdissacarídeo redutor, composto de galactose eglicose ligados por um ligação uma b-1 ,4-glicosídica. Sua concentração varia de 4,5 a 5,0%m/v, eo leite é a única fonte conhecida signi-ficativa de lactose (MCSWEENEY; FOX, 2009).A cristalização da lactose tem grande importânciaprática, pois alguns produtos concentrados podemsofrer este processo (WALSTRA; JENNESS,1984), podendo se tornar um defeito na fabricação,quando ultrapassam o tamanho que pode serpercebido ao paladar – 16 µm (HOLSINGER,1997). Segundo Jancic; Grootscholten (1984, cita-do por PERRONE, 2008), o processo no qualpequenos agregados cristalinos estáveis se formamna solução é chamado de nucleação, e é divididaem duas etapas: nucleação primária (um númerode partículas em fluxo, de tamanho superior aolimite crítico, é gerado, em sua maioria, em regiõesde elevada supersaturação, como os redores dassuperfícies de resfriamento e nas zonas de ebu-lição) e nucleação secundária (uma quantidade departículas geradas, como resultado da presença docrescimento de cristais matrizes, induz a formaçãode novos cristais). O solvente e a presença de saisou sacarose influenciam na solubilidade da lactose,como é o caso do produto estudado. A solubilidaderelativa da lactose em soluções com sacarose, a25°C, como concentração de sacarose de 40% éde 74,5% e de 50% a solubilidade relativa é de63,0% (NIKERSON; MOORE, 1972). Quando a

concentração de lactose na solução é 2,1 vezes ovalor de saturação, produz-se rapidamente acristalização espontânea, provavelmente porquea nucleação primária é homogênea. Quando a con-centração de lactose é menor que 1,6 vezes o valorda saturação, geralmente, é necessário a adição desementes de crista is para induzir a cristalização(WALSTRA et al., 2001). O teor final de lactoseem solução dependerá do teor inicial da lactose eda quantidade de água no produto final. O controleda concentração de sólidos no leite condensadoao final do processo é determinante para umacrista lização adequada. A diminuição da tem—peratura do produto implica em decréscimo nasolubilidade da lactose, favorecendo a cris-talização. Esta etapa de resfriamento consiste noabaixamento da temperatura entre 20ºC e 28ºC,para que ocorra a saturação da lactose na solução,e, adição, sob agitação, de núcleos de cristalização.O resfriamento pode ser realizado em sistemasconhecidos como flash cooler, nos quais o leitecondensado entra a uma temperatura superior ade ebulição da água na pressão do equipamento.Desta forma, a energia cinética das moléculas étransformada em energia potencial para amudança da água do estado líquido para o estadode vapor, e consequentemente a temperatura éreduzida rapidamente. O resfriamento rápidopossibilita uma nucleação natural mais intensa,que em conjunto com os núcleos adicionados,possibilita a formação dos crista is de lactosedesejados. O processo apresentado é denominadode crista lização forçada ou induzida, micro-crista lização ou crista lização por nucleaçãosecundária e consiste de 3 ações: resfriamentocontrolado do leite condensado, adição de núcleosde cristalização (lactose em pó) e agitação cons-tante. Normalmente é empregada alfa lactose empó como núcleo de crista lização e esta possuitamanho médio entre 1 a 10 µm. A quantidade delactose em pó empregada varia de 0,01 a 0,05%sobre a massa de produto a ser crista lizado. Avelocidade e a uniformidade da agitação são funda-mentais para a homogeneidade dos cristais forma-dos no leite condensado (RENHE et al., 2011).

6 FILTRAÇÃO POR MEMBRANAS

O processo de utilização de membranas teveinício no século XVIII. Em 1748 Abbé Nolet usouo termo osmose para descrever a infiltração daágua por um diafragma. Somente em 1960 iniciou-se um uso laboratoria l e industria l, com umaindústria muito modesta nos Estados Unidos,acarretado principalmente por não ser muitoconfiável, o processo ainda era muito lento, a l-tamente seletivo e de a lto custo. Nos ú ltimostrinta anos apresentaram-se com mais soluções


para o uso das membranas, fa to que levou aampliação no uso pelas indústrias de laticínios(BAKER, 2004). Na década de 50 iniciou-se nosEstados Unidos um projeto de pesquisa emdessalinização de águas que originou algumasdescobertas que aumentaram o interesse no usoda filtração por membranas em nível industrial.Membranas homogêneas de acetato de celu lose,quando utilizadas para osmose inversa, podiamapresentar retenção salina elevada, por Reid eBreton; e os pesquisadores Loeb e Sourira janaperfeiçoaram uma técnica de preparo da mem-brana – técnica de inversão de fase por imersão-coagulação – aumentando muito o fluxo permeadode água, mantendo elevada a retenção de sais(HABERT et a l. , 2006). As membranas sãoutilizadas para diversas separações: de misturasde gases e vapores, líquidos miscíveis (misturas decompostos orgânicos e aquosos / misturasorgânicas) e sólido / líquido e dispersões de sólidosdissolvidos e solutos em líquidos. Os principaisusos de membrana de separação na indústria sãoapresentados na Tabela2.

A indústria de lácteos foi beneficiada com ouso das membranas, tanto para separação de sólido-líquido quanto líquido-líquido, tendo sido desen-volvido em 1969 o primeiro processo de fabricaçãodo queijo Camembert a partir de leite concentradopor ultrafiltração, por Maubois, Macquot e Vassal

(POULIOT, 2008). Nos Estados Unidos o processoé amplamente utilizado nas propriedades produtorasde leite, para redução de custo de transporte damatéria-prima. Como a concentração por mem-branas é realizada a baixa temperatura , o FDAcertificou a tecnologia após uma revisão extensapara garantia de que a concentração do leite nãoproporcionasse impacto na microbiota do leite.Ao contrário do tratamento convencional, que en-volve a recirculação, o leite flui através do sistemade serpentina em uma única passagem, conformeexigido pelo referido órgão. Como o leite não épasteurizado, o sistema é mantido abaixo de 45ºCpara evitar o crescimento de micro-organismospatogênicos. A primeira unidade de osmose reversafoi construída e começou a produção comercial em1997, na cidade de Lake Arthur, Novo México(MERMELSTEIN, 2002). A extração de água doleite a través do processo de filtração por mem-branas traz muitas vantagens para a indústria, nãosó na redução dos custos de transporte, mas tambémpela redução do consumo de insumos para o proces-samento do leite, como energia e vapor, sendoeste de maior custo para a indústria . A fase queatravessa a membrana é chamada de permeado e aque se mantém retida pela membrana – enriquecidaem um ou mais componentes – trata-se do retentadoou concentrado (LEITE et a l., 2006). Em tornode 40% das membranas em uso estão nas indústrias

Tabela 2 – Processos de separação por membranas.

PROCESSO MATERIAL RETIDO MATERIAL QUE APLICAÇÕESPERMEIA

Microfiltração Material em suspensão, Água e sólidos Esterilização bacteriana; (MF) bactérias. Massa molar. dissolvidos. clarificação de vinhos

>500kDa (0,01µm) e cervejas; concentração decélulas; oxigenação de sangue.

Ultrafiltração (UF) Colóides, macromoléculas. Água (solvente) Fracionamento / concentraçãoMassa molar > 5.000 Da. sais solúveis de de proteínas, recuperação

baixa massa molar. de pigmentos / óleos.Nanofiltração (NF) Moléculas de massa molar. Água, sais e moléculas Purificação de enzimas;

Média 500 < MM < 2.000 Da. de baixa massa molar bioreatores a membrana.Osmose Reversa (OR) Todo material solúvel Água (solvente). Dessalinização de águas;

ou sem suspensão. concentração de suco de frutas; desmineralização de águas.

Diálise (D) Moléculas de massa molar Íons e orgânicos de Hemodiálise; rim artificial;> 5.000 Da. baixa massa molar. recuperação de NaOH.

Eletrodiálise (ED) Macromoléculas e Íons. Concentração soluções salinas;compostos não iônicos. purificação de águas.

Permeação de Gases (PG) Gás menos permeável. Gás mais permeável. Recuperação de hidrogênio;separação CO2 / CH4;fracionamento do ar.

Pervaporação (PV) Líquido menos permeável. Líquido mais Desidratação de alcoóis;permeável. eliminação de Compostos

Orgânicos Voláteis (VOC) da água.

Fonte: Adaptado de HABERT et al. (2006).


ção sendo realizada somente com múltiplo efeito.A redução da exigência de energia foi de 54%(STABILE, 1983).A membrana mais comumenteusada para osmose reversa é fabricada em à basede polímeros.

Figura 1 – Módulo de osmose reversa

Fonte: BYLUND (1995).

Figura 2 - Construção de cartucho de membranaespiral

Fonte: NOBLE; STERN (1995).

TAMIME (2007) recomenda o uso demembranas de osmose reversa em leite para afabricação de iogurte e leite em pó, como alter-nativa ou complementação da concentração avácuo. Cita ainda seu uso para a padronização deleite para fabricação de leite u ltra-alta pas-teurizado.O equipamento de filtração por osmosereversa consiste em um sistema de membranassemipermeáveis, por onde passa o produto a serconcentrado, obtendo-se o retentado (leite con-centrado) e o permeado. O equipamento funcionaa alta pressão, sendo esta gerada por bombas emsérie. Características detalhadas são apresentadasna Tabela 2. Neste processo é necessária a pas-teurização do leite, para que sejam eliminadas

de laticínios no mundo, sendo 10% dessas utilizadaspara padronização do teor de proteína nos produtoslácteos (DAUFIN et al., 2001). Os tipos de filtraçãoutilizados com maior frequência são ultrafiltraçãoe osmose reversa. A UF é um processo de separaçãoem fase líquida, por permeação, através de umamembrana seletiva que permitem a seleção doscomponentes de um líquido em função de seutamanho molecular, sob ação de um gradiente depressão (NEVES; DUCRRUET, 1988). Este pro-cesso se aplica em concentração de proteínas desoro de leite, desmineralização e concentração degelatinas e clarificação de sucos de frutas (GEAFILTRATION, 2005). Existem diferentes configu-rações dos módulos de filtração, como: placa (ultra-filtração e osmose reversa), tubular, à base depolímeros (ultrafiltração e osmose reversa), tubularcom base em cerâmica (microfiltração e ultra-filtração), espiral (osmose reversa, nanofiltraçãoe u ltrafiltração) e de fibra oca (ultrafiltração)(BYLUND, 1995).

7 OSMOSE REVERSA

A osmose reversa é um processo de des-salinização de água utilizando membranas que sãopermeáveis à água, mas essencialmente imper-meável ao sal (BAKER, 2004), sendo utilizadopara remoção de água por alta pressão, para con-centração de outras soluções com componentes debaixa massa molecular, ou clarificação de efluen-tes, com alta eficiência energética. Este sistemase diferencia da ultrafiltração pelo tipo distinto demembrana empregado e pela pressão aplicada sermuito maior. Esta membrana não age como umfiltro, mas como uma substância onde a água podedissolver-se e passar por ele, diferente dos solutos.Mas o permeado não é água pura, contendo algunssais, ácidos orgânicos, ureia e outras moléculaspequenas, mas a perda de substâncias voláteis émuito menor em comparação à evaporação(WALSTRA; JENNESS, 1984). A Figura 1 apre-senta uma ilustração de um equipamento, com acomposição do painel de controle, bombas, tan-ques de equilíbrio e módulos de membranas.

A membrana espiral tem a construção com-pacta e grande área efetiva de membrana porelemento – apresentada na Figura 2 –, tornando-as soluções de alto custo-benefício em aplicaçõesde grande vazão e quantidades mínimas ou nulasde sólidos suspensos, oferecendo baixo inves-timento e baixo custo com energia (GEAFILTRATION, 2005).O uso de osmose reversapara concentração de leite desnatado em conjuntocom concentração por vácuo foi testado emestudo econômico financeiro, mostrando se tratarde um método viável para redução do consumo deenergia, comparando-se a mesma taxa de concentra-


bactérias deteriorantes, que poderiam aumentarsuas contagens durante a concentração nasmembranas o que, além de favorecer a deterio-ração do leite também reduz a vida ú til dasmembranas, conforme orientação do fabricante.

A água utilizada para limpeza do equipa-mento tem um alto custo, não só pelo pagamentoà concessionária ou tra tamento próprio, quandofor o caso, mas devido à exigência de utilizaçãode água desmineralizada para preservação dasmembranas. Para a desmineralização da água énecessário um sistema de resinas específico(aniônica e catiônica), além do filtro de carvãoativado. Este equipamento necessita também deum tra tamento a cada determinado volume –conforme sua capacidade – para a regeneraçãodas resinas e manutenção da qualidade da água.

A aplicação do processo de osmose reversana produção do leite condensado é realizada comouma pré-concentração do leite, anteriormente asua entrada em um evaporador a vácuo. Destaforma, há uma considerável diminuição dos custoscom a evaporação, uma vez que o consumo devapor pelos evaporadores será menor. Caric et al.(2009), comparam o processo de concentraçãode leite empregando um evaporador a vácuo como de concentração realizado em sistemas porfiltração em membranas. Os principais pontosdesta comparação são apresentados na Tabela 3.

Conforme os dados apresentados na Tabela3, à retirada de água em um sistema de membranaspode consumir até dez vezes menos energia do

que um sistema de evaporação a vácuo, o queimpacta favoravelmente no custo de obtenção doleite condensado. O emprego do sistema de osmosereversa não exclui os sistemas de evaporação avácuo, uma vez que os produtos concentrados pormembrana possuem limite reológico inferior a 10mPa’s. Segundo Silva et a l.(2011), o leite con-densado pode apresentar como propriedadereológica até 18 mPa’s, o que não pode ser alcan-çado pelo emprego de membranas de osmosereversa e que justifica a associação destes sistemascom sistemas de evaporação a vácuo para aprodução de leite condensado. A concentração de porosmose reversa normalmente produz leite con-centrado com 25% de sólidos totais (GRANDISON;GLOVER, 1994). Na Figura 3 é apresentado umfluxograma da produção de leite condensadoempregando-se a fil tração por osmose reversa.

De acordo com Walstra ; Jellema (1985,citado por Caric, 2009), a membrana dos glóbulosde gordura são facilmente danificadas em processosde filtração por osmose reversa, fazendo com quea opção por concentrar leite integral recaia sobreos evaporadores a vácuo. Desta forma, na produçãodo leite condensado preferencialmente faz-se aopção por concentrar o leite desnatado em sistemasde osmose reversa. A reincorporação de creme faz-se juntamente com o açúcar anteriormente aevaporação a vácuo. Objetivando aumentar a ofertade produtos para o mercado à empresa MeadowFoods, produtora de chocolates e de leite cond-ensado, instalou um sistema de osmose reversa na

Tabela 3 – Principais diferenças tecnológicas e operacionais entre um sistema de evaporação a vácuocom recompressão mecânica de vapores e um sistema de concentração por membranas1.

Concentração por Evaporação a vácuo comCaracte rís ti ca recompressão mecânicame mbr an as

de vaporesConsumo de energia por

2 a 3 10 a 201000 kg de água retirada (kW’h)Altura das instalações (m) <3 >10

Sistema de limpeza Emprego de agentes Limpeza tradicional emespeciais para a limpeza circuito fechado com solução

alcalina e ácidaTemperatura para

<10 a 60 55 a 70concentração (ºC)Qualidade da água removida Depende do tempo de uso

Constanteda membrana (vida útil)Limite da concentração –

< 10 mPa’s < 100 mPa’sdeterminada pela propriedadereológica do leite concentrado

obtido (mPa’s)1Adaptado de Caric et al. (2009).


linha de produção (MEADOW FOODS, 2011).

Figura 3 – Fluxograma da produção de leite con-densado com o emprego de osmosereversa .

8 C O N C LU SÃ O

O leite condensado caracteriza-se como im-portante produto na pauta de exportações e decrescente consumo no mercado interno. A buscapor alternativas tecnológicas a produção tradicionalvisa à obtenção de produtos diferenciados, commenor custo, que busquem a sustentabilidade dacadeia e, desta forma, propiciem maior compe-titividade do mercado. Os sistemas de membranassão amplamente empregados na indústria de lati-cínios pelo mundo e a sua aplicação vem ganhandomuita força no Brasil. A tecnologia de produção doleite condensado baseia-se na retirada de parte daágua por meio da mudança de estado físico líquidopara gasoso, enquanto que as tecnologias de mem-branas não necessitam de mudança de estado físicopara retirada da água, desta forma estas duas tec-nologias podem ser acopladas objetivando a reduçãodos gastos com a evaporação durante a produção doleite condensado. O desenvolvimento de pesquisassobre o efeito da concentração do leite por osmosereversa nas propriedades do leite condensado deveser realizado, objetivando embasar e apoiar o em-prego desta tecnologia pelas indústrias de lácteosconcentrados e desidratados nacionais.

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