Estrazione di zuccheri e sali minerali dal siero

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La promozione di tecniche per lo sviluppo sostenibile in Emilia-Romagna
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Schede descrittive delle opzioni di miglioramento
Estrazione di zuccheri e sali minerali dal siero
Descrizione
Oltre alle proteine il siero contiene lattosio e sali minerali che possono essere recuperati e
trasformati in sostanze ad alto valore aggiunto.
I processi di estrazione iniziano successivamente a quelli di omogeneizzazione e
concentrazione. Questo pretrattamento è giustificato dal fatto che la composizione del siero, in
termini di sali minerali e zuccheri non è costante né sempre prevedibile in quanto dipende da
diverse variabili tra cui la lavorazione da cui residua.
Successivamente dipendentemente dagli elementi che si vogliono estrarre saranno utilizzate
tecnologie separative (nanofiltrazione, ultrafiltrazione ed osmosi inversa) e altri processi
chimici (es. conversione, idrolisi, etc.) per ottenere i prodotti desiderati.
Nella seguente tabella sono quantificate le sostanze estraibili mediamente dal siero di latte con
l’attuale tecnologia.
Sostanze presenti estraibili
Valore medio
Lattosio puro (%)
Sali minerali (%)
Acqua (%)
5
14
79,4
In sintesi partendo dal siero grezzo di caseificio o dalla scotta (residuo della produzione della
ricotta) è possibile recuperare:
b) il lattosio con tecniche di nanofiltrazione;
c) sali minerali ed acqua ultrapura con tecniche di osmosi inversa.
Estrazione di zuccheri
L’estrazione avviene per una prima fase di ultrafiltrazione seguita da una fase di evaporazione
– cristallizzazione che permette di ottenere lattosio puro. Da qui è possibile procedere per 2
vie:
1. idrolisi: Caratterizzato da bassa solubilità e potere dolcificante il lattosio ha un valore
economico modesto e viene normalmente utilizzato, dipendentemente dalla qualità, per
l’allevamento bovino o nell’industria alimentare e farmaceutica come filler per il
pastigliato. Per questo motivo può essere sottoposto ad idrolisi enzimatica per la
produzione dei due monosaccaridi che lo costituiscono: il glucosio e il galattosio.;
2. conversione: permette di ottenere levulosio, trealosio, lattulosio, destinati all’industria
farmaceutica per la produzione di miocardiotrofici.
Produzione di acido lattico e bioproteine per via fermentativa
I reflui caseari possono essere anche utilizzati come materia prima di processi fermentativi.
L’elevato contenuto in lattosio, infatti, se da un lato contribuisce in modo determinante al
carico inquinante di questi reflui, dall’altro ne fa un ottimo substrato per questo tipo di
processi.
Fra i diversi prodotti che si possono ottenere dalla fermentazione del lattosio contenuto nei
reflui caseari uno dei più interessanti, per l’ampio numero di possibili applicazioni e le
conseguenti dimensioni dei potenziali mercati, è senza dubbio l’acido lattico. Diversi processi in
grado di utilizzare efficacemente come substrato il siero di latte permettono una conversione in
acido lattico con rese di circa il 50% sulla base della sostanza secca totale.
Un’altra possibile via per la valorizzazione dei reflui caseari mediante il loro impiego come
substrati per processi fermentativi consiste nella produzione di biomasse microbiche ad elevato
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contenuto proteico e vitaminico (bioproteine). Infatti, fra le possibili materie prime utilizzabili a
questo scopo, i reflui dell’industria casearia presentano un notevole interesse, sia per l’ampia
disponibilità ed il basso costo, sia perché costituiscono un substrato ideale per la crescita di
alcuni microrganismi, come i lieviti del genere Kluyveromyces, già autorizzati per la
formulazione di mangimi dai competenti organi della UE.
Il processo base è ben conosciuto e consiste essenzialmente nella separazione e recupero delle
sieroproteine (fino ad oltre il 75% del totale) e nella successiva fermentazione della soluzione
di lattosio al 3-4% per ottenere alla fine i lieviti sotto forma di una polvere con un contenuto di
umidità inferiore al 5%, pronta per essere confezionata e commercializzata.
Estrazione di sali minerali
Potassio, magnesio, calcio, sodio sono alcuni dei sali minerali presenti nel siero che è possibile
estrarre per la produzione di bevande e in particolare energy drink. Il processo di separazione
inizia sempre con omogeneizzazione e concentrazione e termina con l’osmosi inversa.
Vantaggi ambientali
Questa tecnologia può contribuire a creare un valore economico per il siero permettendo di
ricavare da un sottoprodotto derivati di alto valore nutritivo ed economico e riducendo la
convenienza alla depurazione e gestione come scarico o rifiuto.
Rispetto ad altre tecnologie (es. integratore dell’alimentazione tal quale) determina un
consumo energetico più significativo.
Campo d’applicazione
I procedimenti sviluppati ed utilizzati su scala industriale per il trattamento del siero in
alternativa alla depurazione, basati sulla produzione di lattosio (o sieroproteine), trovano però
un limite di applicabilità nel fatto che la potenzialità dei relativi impianti, per rendere
l’operazione remunerativa dal punto di vista economico, deve essere piuttosto elevata.
Lattosio idrolizzato
Glucosio e galattosio sono molto utilizzati nell’industria alimentare e caratterizzati da un valore
economico più interessante. L’idrolizzato ottenuto dal lattosio del siero costituisce una base
importante per la formulazione di bevande dolci. In particolare dal mescolamento di questo
sciroppo con l’acqua ultrapura (permeato di OI) si possono ottenere interessanti formulati di
bevande, che possono essere arricchite dalla stessa componente sieroproteica, in modo da
integrare funzioni biologiche complementari (nutrizione, digeribilità, energia, funzione
vitaminica, prebiotica, ipotensiva, antiossidante, etc.).
Zuccheri per conversione
Levulosio, trealosio, lattulosio, destinati all’industria farmaceutica per la produzione di
miocardiotrofici.
Acido lattico e bioproteine
Fra i diversi prodotti che si possono ottenere dalla fermentazione del lattosio contenuto nei
reflui caseari uno dei più interessanti, per l’ampio numero di possibili applicazioni e le
conseguenti dimensioni dei potenziali mercati, è senza dubbio l’acido lattico, che viene
impiegato in diversi settori industriali, a partire dall’industria alimentare nella produzione delle
ricotte e per impartire ai latticini una giusta dose di acidità e il sapore desiderato, per arrivare
alla cosmesi, pulizia e igiene personale (dal momento che il pH dell’acido lattico è lo stesso del
tessuto epiteliale umano), fino all’impiego come reattivo specifico per alcune particolari
operazioni (sgrassatura, decappaggio etc.) nell’industria manifatturiera. E’ anche usato
nell’industria della concia e dei coloranti.
In realtà, la produzione di acido lattico o bioproteine da reflui caseari ha trovato finora scarsa
applicazione su scala commerciale per i costi elevati e l’esistenza di alternative più convenienti
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(basti pensare alle farine di carne nel caso dei mangimi), ma le mutate condizioni economiche
e/o di “accettabilità” di prodotti e/o processi produttivi concorrenziali potrebbero cambiare
radicalmente questa situazione.
Le biomasse ottenute per fermentazione sono destinate alla formulazione di mangimi per
allevamenti zootecnici.
Sali minerali
Sono utilizzati in particolare per la produzione di bevande ed energy drinks (es. Rivella).
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