ITUD20070181A1 - PROCEDURE AND PLANT TO OBTAIN LOW SUGAR CONTENT MILK - Google Patents
PROCEDURE AND PLANT TO OBTAIN LOW SUGAR CONTENT MILK Download PDFInfo
- Publication number
- ITUD20070181A1 ITUD20070181A1 ITUD20070181A ITUD20070181A1 IT UD20070181 A1 ITUD20070181 A1 IT UD20070181A1 IT UD20070181 A ITUD20070181 A IT UD20070181A IT UD20070181 A1 ITUD20070181 A1 IT UD20070181A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- ultrafiltration
- milk
- nanofiltration
- permeate
- dry matter
- Prior art date
Links
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 title claims description 99
- 239000008267 milk Substances 0.000 title claims description 99
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 title claims description 99
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 58
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 113
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims description 71
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 68
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 48
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims description 38
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 claims description 31
- 239000008101 lactose Substances 0.000 claims description 31
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims description 30
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 claims description 9
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 6
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 4
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 4
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 4
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 4
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 235000021309 simple sugar Nutrition 0.000 description 4
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 3
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 235000020183 skimmed milk Nutrition 0.000 description 3
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 108010005774 beta-Galactosidase Proteins 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 2
- 235000020190 lactose-free milk Nutrition 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000006833 reintegration Effects 0.000 description 2
- WHBHBVVOGNECLV-OBQKJFGGSA-N 11-deoxycortisol Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 WHBHBVVOGNECLV-OBQKJFGGSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 102100026189 Beta-galactosidase Human genes 0.000 description 1
- 108010059881 Lactase Proteins 0.000 description 1
- 201000010538 Lactose Intolerance Diseases 0.000 description 1
- 102000014171 Milk Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010011756 Milk Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 1
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 235000019577 caloric intake Nutrition 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 230000000378 dietary effect Effects 0.000 description 1
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 150000002016 disaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 229940116108 lactase Drugs 0.000 description 1
- 235000020845 low-calorie diet Nutrition 0.000 description 1
- 235000004213 low-fat Nutrition 0.000 description 1
- 235000020121 low-fat milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011140 membrane chromatography Methods 0.000 description 1
- 208000030159 metabolic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 235000021239 milk protein Nutrition 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 235000020185 raw untreated milk Nutrition 0.000 description 1
- 235000020161 semi-skimmed milk Nutrition 0.000 description 1
- 235000019605 sweet taste sensations Nutrition 0.000 description 1
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23C—DAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
- A23C9/00—Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations
- A23C9/14—Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment
- A23C9/142—Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment by dialysis, reverse osmosis or ultrafiltration
- A23C9/1422—Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment by dialysis, reverse osmosis or ultrafiltration by ultrafiltration, microfiltration or diafiltration of milk, e.g. for separating protein and lactose; Treatment of the UF permeate
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23C—DAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
- A23C2210/00—Physical treatment of dairy products
- A23C2210/20—Treatment using membranes, including sterile filtration
- A23C2210/206—Membrane filtration of a permeate obtained by ultrafiltration, nanofiltration or microfiltration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Dairy Products (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Tea And Coffee (AREA)
Description
Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention having as title:
"PROCEDIMENTO ED IMPIANTO PER OTTENERE LATTE A BASSO CONTENUTO DI ZUCCHERI" "PROCESS AND PLANT FOR OBTAINING LOW-SUGAR MILK"
CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION
Il presente trovato si riferisce ad un procedimento ed al relativo impianto per ottenere latte a basso contenuto di zuccheri, riducendo od eliminando il lattosio naturalmente presente nel latte. The present invention relates to a process and relative plant for obtaining milk with a low sugar content, by reducing or eliminating the lactose naturally present in milk.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
E' noto che il lattosio è un disaccaride naturalmente presente nella composizione latte, in ragione di circa il 5% in peso. It is known that lactose is a disaccharide naturally present in the milk composition, in the ratio of about 5% by weight.
Il lattosio può comportare difficoltà digestive od altre problematiche legate alla sua metabolizzazione, in alcune categorie di consumatori, ad esempio per persone intolleranti al lattosio od in cura a base di antibiotici . Lactose can cause digestive difficulties or other problems related to its metabolization, in some categories of consumers, for example for people intolerant to lactose or on treatment based on antibiotics.
Sono noti i procedimenti per ridurre od eliminare il lattosio presente nel latte, i quali si basano sull'idrolisi enzimatica del lattosio stesso mediante l'enzima β-galattosidasi. The processes for reducing or eliminating the lactose present in milk are known, which are based on the enzymatic hydrolysis of the lactose itself by means of the β-galactosidase enzyme.
L'idrolisi determina la conversione di più del 80% del lattosio in monosaccaridi, o zuccheri semplici, glucosio e galattosio. Hydrolysis results in the conversion of more than 80% of lactose into monosaccharides, or simple sugars, glucose and galactose.
Nei procedimenti noti, l'idrolisi enzimatica è sovente abbinata anche ad altre tecniche di separazione, quali filtrazione a membrana, cromatografia od altro. In known processes, enzymatic hydrolysis is often combined with other separation techniques, such as membrane filtration, chromatography or the like.
Tali procedimenti noti sono di tipo discontinuo, in cui i vari componenti sono prodotti in "batch" diversi, per poi essere miscelati o rimiscelati per costituire il prodotto finale. These known processes are of the discontinuous type, in which the various components are produced in different "batches", to then be mixed or remixed to form the final product.
Tuttavia, a causa di ciò, si hanno inconvenienti legati alla necessità di stoccaggi intermedi, che fanno aumentare i costi di gestione e controllo. However, due to this, there are drawbacks linked to the need for intermediate storage, which increase management and control costs.
Inoltre, il tempo di produzione non è ottimizzato, essendo previsti passaggi seriali obbligatori per i vari componenti. Furthermore, the production time is not optimized, as there are mandatory serial steps for the various components.
Tali procedimenti noti, inoltre, sono molto rigidi, in quanto la quantità da produrre e l'inizio e la fine del ciclo di produzione sono legati alla modalità di esecuzione in "batch". Non è possibile, quindi, con tali procedimenti noti, rispondere efficacemente a repentine esigenze di cambiamenti di produzione. Moreover, these known processes are very rigid, since the quantity to be produced and the start and end of the production cycle are linked to the "batch" execution method. It is therefore not possible, with these known processes, to respond effectively to sudden needs for production changes.
Altro inconveniente è che gli zuccheri semplici prodotti nell'idrolisi determinano un gusto che può risultare troppo dolce per alcune categorie di consumatori, oltre che essere sconsigliati nelle diete a basso consumo calorico o per chi soffre di disturbi del metabolismo degli zuccheri. Another drawback is that the simple sugars produced in hydrolysis determine a taste that can be too sweet for some categories of consumers, as well as being not recommended in low calorie diets or for those suffering from sugar metabolism disorders.
Quindi, in generale, è particolarmente sentita nel settore dell'industria del latte l'esigenza di eliminare o quantomeno ridurre il contenuto di zuccheri del latte, siano essi lattosio o zuccheri semplici, glucosio e galattosio. Therefore, in general, the need to eliminate or at least reduce the sugar content of milk, whether they are lactose or simple sugars, glucose and galactose, is particularly felt in the milk industry.
Uno scopo del presente trovato è quello di mettere a punto un procedimento e realizzare un relativo impianto per ottenere un latte a basso contenuto di zuccheri, e particolarmente di lattosio, o sostanzialmente privo di zuccheri e/o lattosio, che sia rapido nell'esecuzione, che sia flessibile nella gestione, che abbia anche costi contenuti e che nel contempo consenta di ottenere un latte con un sapore non troppo dolce. An object of the present invention is to provide a process and to realize a relative plant for obtaining a milk with a low sugar content, and particularly lactose, or substantially free of sugar and / or lactose, which is fast in execution, that it is flexible in its management, that it also has low costs and that at the same time allows to obtain a milk with a not too sweet taste.
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In order to obviate the drawbacks of the known art and to obtain this and further objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND
Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. The present invention is expressed and characterized in the independent claim.
Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato, o varianti dell'idea di soluzione principale. The dependent claims disclose other characteristics of the present invention, or variants of the main solution idea.
Il procedimento secondo il presente trovato è utilizzabile per ottenere un latte a basso contenuto di zuccheri a partire da latte. Il latte di partenza può essere latte crudo oppure latte preventivamente trattato termicamente ed eventualmente standardizzato ad un contenuto di materia grassa compreso tra il valore naturale ed un valore sostanzialmente nullo. The method according to the present invention can be used to obtain a milk with a low sugar content starting from milk. The starting milk can be raw milk or milk previously heat treated and possibly standardized to a fat content between the natural value and a substantially zero value.
In accordo con il suddetto scopo, il procedimento secondo il presente trovato comprende almeno le seguenti fasi: In accordance with the aforementioned purpose, the method according to the present invention comprises at least the following steps:
- una prima fase in cui il latte viene sottoposto ad una ultrafiltrazione per produrre, in uscita, un permeato di ultrafiltrazione, il cui contenuto di sostanza secca è a base di sali e zuccheri del latte, ed un retentato di ultrafiltrazione; ed - a first phase in which the milk is subjected to an ultrafiltration to produce, at the outlet, an ultrafiltration permeate, whose dry matter content is based on milk salts and sugars, and an ultrafiltration retentate; and
- una seconda fase in cui il permeato di ultrafiltrazione viene sottoposto ad una nanofritrazione per produrre, in uscita, un permeato di nanofritrazione, il cui contenuto di sostanza secca è a base dei sali del latte, ed un concentrato di nanofritrazione, il cui contenuto di sostanza secca è a base degli zuccheri del latte. - a second phase in which the ultrafiltration permeate is subjected to a nanofritration to produce, at the outlet, a nanofritration permeate, whose dry matter content is based on milk salts, and a nanofritration concentrate, whose content of dry matter is based on milk sugars.
In accordo con un aspetto caratteristico del presente trovato, il permeato di nanofiltrazione viene ricircolato direttamente all'ultrafiltrazione, per reintegrare i sali del latte e diluire il contenuto di sostanza secca del latte che viene sottoposto ad ultrafiltrazione, diminuendo, di conseguenza, il contenuto di sostanza secca del retentato di ultrafiltrazione, da cui si ottiene il latte a basso contenuto di zuccheri. In accordance with a characteristic aspect of the present invention, the nanofiltration permeate is recirculated directly upon ultrafiltration, to reintegrate the milk salts and dilute the dry matter content of the milk which is subjected to ultrafiltration, consequently decreasing the content of dry matter of the ultrafiltration retentate, from which milk with a low sugar content is obtained.
Vantaggiosamente, la diluizione del contenuto di sostanza secca del latte sottoposto ad ultrafiltrazione avviene a spese degli zuccheri. Advantageously, the dilution of the dry matter content of the milk subjected to ultrafiltration occurs at the expense of the sugars.
Grazie alla riduzione del contenuto di sostanza secca del retentato di ultrafiltrazione, che, secondo la soluzione principale del presente trovato, costituisce il prodotto finito, il procedimento secondo il presente trovato consente di ottenere un latte a basso contenuto di zuccheri, e particolarmente di lattosio, o sostanzialmente privo di lattosio. Thanks to the reduction of the dry matter content of the ultrafiltration retentate, which, according to the main solution of the present invention, constitutes the finished product, the process according to the present invention allows to obtain a milk with a low sugar content, and particularly lactose, or substantially lactose-free.
Operando sostanzialmente in continuo, il presente trovato non ha necessità di stoccaggi intermedi, con riduzione dei costi d'impianto, di gestione e di controllo delle varie fasi. Si ha, inoltre, l'ottimizzazione dei tempi di produzione, non essendoci passaggi seriali. Operating substantially continuously, the present invention does not require intermediate storage, with a reduction in plant, management and control costs of the various phases. There is also the optimization of production times, as there are no serial passages.
Il presente trovato consente una produzione estremamente elastica in quanto permette di decidere in qualsiasi momento quanto prodotto finito produrre, quando iniziare e quando terminare la produzione. Ciò determina notevoli vantaggi gestionali e la possibilità di rispondere efficacemente a esigenze repentine di cambiamenti di produzione. The present invention allows an extremely elastic production since it allows to decide at any time how much finished product to produce, when to start and when to stop production. This results in significant management advantages and the ability to respond effectively to sudden needs for production changes.
Il presente trovato consente di determinare un voluto contenuto di zuccheri, comunque basso, nel prodotto finale, in modo da adattarsi alle diverse esigenze dietetiche dei consumatori. Si può ottenere, ad esempio, latte a basso contenuto di lattosio, compreso tra circa 0,1% e 3% in peso, cosiddetto "lowlactose milk" e vantaggioso per i consumatori che hanno necessità di mantenere comunque attivo il sistema enzimatico di metabolizzazione del lattosio. Inoltre, non prevedendo nella soluzione principale l'idrolisi enzimatica, bensì la filtrazione, il presente trovato consente di ottenere in modo rapido anche un latte in cui, una volta ridotto il lattosio, non sono sostanzialmente presenti altri zuccheri. The present invention allows to determine a desired sugar content, in any case low, in the final product, so as to adapt to the different dietary needs of consumers. For example, it is possible to obtain milk with a low lactose content, between about 0.1% and 3% by weight, the so-called "lowlactose milk" and advantageous for consumers who need to keep the enzymatic system for metabolizing the product in any case. lactose. Moreover, since the main solution does not provide for enzymatic hydrolysis, but for filtration, the present invention also allows to obtain quickly a milk in which, once the lactose has been reduced, substantially no other sugars are present.
Vantaggiosamente, la prima e la seconda fase avvengono in sostanziale concomitanza, vantaggiosamente di tempo e di luogo, e prevedono di alimentare in continuo il latte all'ultrafiltrazione e di prelevare in continuo il retentato di ultrafiltrazione, che rappresenta il prodotto finito a ridotto o nullo contenuto di zuccheri, ed il concentrato dalla nanofritrazione. Advantageously, the first and second phases take place substantially concurrently, advantageously of time and place, and provide for the continuous feeding of the milk to the ultrafiltration and the continuous withdrawal of the ultrafiltration retentate, which represents the finished product with little or no sugar content, and the concentrate from the nanofritration.
Inoltre, è previsto alimentare in continuo un flusso d'acqua alla nanofiltrazione, la cui portata è sostanzialmente pari a quella del concentrato di nanofiltrazione prelevato. Furthermore, it is envisaged to continuously feed a flow of water to the nanofiltration, the flow rate of which is substantially equal to that of the nanofiltration concentrate withdrawn.
Una variante vantaggiosa del presente trovato prevede che il contenuto di sostanza secca del retentato di ultrafiltrazione sia regolato almeno mediante il controllo del contenuto di sostanza secca del permeato di ultrafiltrazione e del contenuto di sostanza secca del permeato di nanofiltrazione. An advantageous variant of the present invention provides that the dry matter content of the ultrafiltration retentate is regulated at least by controlling the dry matter content of the ultrafiltration permeate and the dry matter content of the nanofiltration permeate.
Vantaggiosamente, il contenuto di sostanza secca del retentato di ultrafiltrazione è regolato anche mediante il controllo delle portate delle correnti in ingresso ed in uscita dall'ultrafiltrazione e dalla nanofiltrazione . Advantageously, the dry matter content of the ultrafiltration retentate is also regulated by controlling the flow rates of the inlet and outlet streams of ultrafiltration and nanofiltration.
In una variante, si può abbinare il procedimento in continuo sopra descritto ad una fase d'idrolisi enzimatica del lattosio, preliminare alle fasi sopra descritte oppure successiva per idrolizzare il lattosio residuo. Così facendo, si ottiene latte sostanzialmente privo di lattosio, compreso tra circa 0,1% e 0,5% in peso, cosiddetto "lactose-free milk", per i consumatori completamente intolleranti al lattosio. Un impianto secondo il presente trovato per ottenere latte a basso contenuto di zuccheri a partire da latte comprende almeno un'unità di ultrafiltrazione atta a produrre, in uscita, un permeato di ultrafiltrazione il cui contenuto di sostanza secca è a base di sali e zuccheri del latte ed un retentato di ultrafiltrazione ed un'unità di nanofiltrazione, atta a produrre, in uscita, un permeato di nanofiltrazione il cui contenuto di sostanza secca è a base dei sali del latte ed un concentrato di nanofiltrazione il cui contenuto di sostanza secca è a base degli zuccheri del latte. L'impianto comprende, inoltre, mezzi di alimentazione e prelievo di liquido atti ad alimentare in continuo un flusso del latte all'unità di ultrafiltrazione, un flusso di permeato di ultrafiltrazione all'unità di nanofiltrazione ed un flusso d'acqua all'unità di nanofiltrazione ed atti a prelevare in continuo un flusso di retentato di ultrafiltrazione dall'unità di ultrafiltrazione ed un flusso di concentrato di nanofiltrazione dall'unità di nanofiltrazione. In a variant, the continuous process described above can be combined with a step of enzymatic hydrolysis of the lactose, preliminary to the steps described above or subsequent to hydrolyze the residual lactose. By doing this, substantially lactose-free milk is obtained, comprised between about 0.1% and 0.5% by weight, so-called "lactose-free milk", for completely lactose-intolerant consumers. A plant according to the present invention for obtaining low-sugar milk starting from milk comprises at least an ultrafiltration unit capable of producing, at the outlet, an ultrafiltration permeate whose dry matter content is based on salts and sugars of the milk and an ultrafiltration retentate and a nanofiltration unit, capable of producing, at the outlet, a nanofiltration permeate whose dry matter content is based on milk salts and a nanofiltration concentrate whose dry matter content is at base of milk sugars. The plant also comprises means for feeding and withdrawing liquid suitable for continuously feeding a flow of milk to the ultrafiltration unit, a flow of ultrafiltration permeate to the nanofiltration unit and a flow of water to the nanofiltration and suitable for continuously withdrawing a stream of ultrafiltration retentate from the ultrafiltration unit and a stream of nanofiltration concentrate from the nanofiltration unit.
In accordo con un aspetto caratteristico del presente trovato l'impianto comprende, inoltre, mezzi di ricircolo atti a ricircolare in continuo il flusso di permeato di nanofiltrazione all'unità di ultrafiltrazione, in modo da reintegrare i sali del latte e da diluire il contenuto di sostanza secca del latte che viene sottoposto ad ultrafiltrazione, diminuendo, di conseguenza, il contenuto di sostanza secca del retentato di ultrafiltrazione ed ottenere da quest'ultimo il latte. In accordance with a characteristic aspect of the present invention, the system also comprises recirculation means suitable for continuously recirculating the flow of nanofiltration permeate to the ultrafiltration unit, so as to reintegrate the milk salts and dilute the content of dry matter of the milk that is subjected to ultrafiltration, consequently decreasing the dry matter content of the ultrafiltration retentate and obtaining the milk from the latter.
Una variante del presente trovato prevede anche l'idrolisi enzimatica del latte, prima o dopo delle operazioni di ultra e nanofiltrazione. Nel caso d'idrolisi effettuata prima, le successive prima e seconda fase sono condotte su latte a basso contenuto di lattosio, ma con un determinato contenuto di glucosio e galattosio che sono, comunque, ridotti od eliminati grazie all'ultrafiltrazione ed alla nanofiltrazione ed al relativo ricircolo del permeato di nanofiltrazione secondo il presente trovato. A variant of the present invention also provides for the enzymatic hydrolysis of milk, before or after the ultra and nanofiltration operations. In the case of hydrolysis carried out first, the subsequent first and second phases are carried out on milk with a low content of lactose, but with a certain content of glucose and galactose which are, however, reduced or eliminated thanks to ultrafiltration and nanofiltration and relative recirculation of the nanofiltration permeate according to the present invention.
Il latte che si ottiene come prodotto finito può, inoltre, essere integrato o meno con sali derivanti dal siero di latte, od eventualmente dal latte, per equilibrarne il gusto e la sapidità finale. The milk obtained as a finished product can also be integrated or not with salts deriving from whey, or possibly from milk, to balance its taste and final sapidity.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI DESCRIPTION OF A PREFERENTIAL FORM OF
REALIZZAZIONE REALIZATION
Con riferimento alla figura allegata, un procedimento secondo il presente trovato è utilizzabile per trattare latte, indicato con il riferimento M, avente una composizione iniziale tipica di circa il 5% in peso di lattosio, circa lo 0,7% in peso di sali, proteine del latte comprese in un intervallo tra circa 3% e 4% in peso, oltre che un contenuto di materia grassa compreso tra circa 0% (cosiddetto latte scremato) e 4% in peso. With reference to the attached figure, a process according to the present invention can be used to treat milk, indicated with the reference M, having a typical initial composition of about 5% by weight of lactose, about 0.7% by weight of salts, milk proteins comprised in a range between about 3% and 4% by weight, as well as a fat content comprised between about 0% (so-called skimmed milk) and 4% by weight.
Una prima fase del procedimento prevede di alimentare in continuo il latte M in un'unità di ultrafiltrazione UF per sottoporlo ad un'operazione di ultrafiltrazione, dalla quale si ottiene un permeato di ultrafiltrazione UFP ed un retentato di ultrafiltrazione UFR. A first step of the process provides for the continuous feeding of the milk M into an ultrafiltration unit UF to subject it to an ultrafiltration operation, from which an ultrafiltration permeate UFP and an ultrafiltration retentate UFR are obtained.
Il presente trovato prevede, come passaggio opzionale, una standardizzazione del contenuto di materia grassa a monte dell'ultrafiltrazione UF, blocco tratteggiato S, per portarlo alla voluta percentuale, mediante tecniche di tipo noto. The present invention provides, as an optional step, a standardization of the fat content upstream of the ultrafiltration UF, dashed block S, to bring it to the desired percentage, by means of known techniques.
Secondo il presente trovato, il lattosio ed i sali passano nel permeato dell'ultrafiltrazione UFP, in proporzione pari a quella del latte da cui si origina il permeato UFP, poiché le membrane dell'ultrafiltrazione UF non sono in grado di trattenerli. Il lattosio ed i sali costituiscono la sostanza secca, indicata di seguito con l'abbreviazione s.s., del permeato di ultrafiltrazione UFP. Al contrario, le membrane di ultrafiltrazione UF sono in grado di trattenere le proteine insolubili, tipicamente la caseina, che rimangono nel retentato UFR. According to the present invention, the lactose and salts pass into the UFP ultrafiltration permeate, in a proportion equal to that of the milk from which the UFP permeate originates, since the UF ultrafiltration membranes are unable to retain them. Lactose and salts constitute the dry substance, indicated below with the abbreviation s.s., of the ultrafiltration permeate UFP. Conversely, UF ultrafiltration membranes are capable of retaining insoluble proteins, typically casein, which remain in the UFR retentate.
In una seconda fase, il permeato di ultrafiltrazione UFP viene alimentato in continuo in una unità di nanofiltrazione NF per essere sottoposto ad un'operazione di nanofiltrazione, per ottenere un relativo concentrato di nanofiltrazione NFC, che, a regime, viene prelevato in continuo, ed un permeato di nanofiltrazione NFP. In a second phase, the UFP ultrafiltration permeate is continuously fed into an NF nanofiltration unit to be subjected to a nanofiltration operation, to obtain a relative NFC nanofiltration concentrate, which, when fully operational, is continuously withdrawn, and an NFP nanofiltration permeate.
Le membrane di nanofiltrazione NF separano gran parte del lattosio e delle proteine solubili che vanno al concentrato NFC, mentre sostanzialmente tutti i sali passano al permeato NFP. NF nanofiltration membranes separate most of the lactose and soluble proteins that go to the NFC concentrate, while substantially all the salts pass to the NFP permeate.
Il procedimento secondo il presente trovato si basa sul concetto di ridurre ad un valore desiderato il valore di s.s., e quindi di lattosio, del retentato dell'ultrafiltrazione UFR, mediante la diluizione del valore di s.s. del flusso che viene sottoposto ad ultrafiltrazione UF, effettuata dal permeato di nanofiltrazione NFP. The process according to the present invention is based on the concept of reducing the s.s. value, and therefore of lactose, of the UFR ultrafiltration retentate to a desired value, by diluting the s.s. value. of the flux which is subjected to UF ultrafiltration, carried out by the NFP nanofiltration permeate.
La riduzione del valore di s.s. del permeato di ultrafiltrazione UFP è in diretta correlazione con la riduzione del valore di s.s. del retentato UFR. Quindi, controllare il valore di s.s. del permeato di ultrafiltrazione UFP equivale, sulla base di opportuni calcoli e/o conversioni, a controllare il valore di s.s. del retentato UFR. The reduction in the value of s.s. of the ultrafiltration permeate UFP is in direct correlation with the reduction of the s.s. of the UFR retentate. Then, check the value of s.s. of the ultrafiltration permeate UFP is equivalent, on the basis of appropriate calculations and / or conversions, to checking the s.s. of the UFR retentate.
A tale scopo, come detto, si sfrutta il permeato di nanofiltrazione NFP per diluire man mano il flusso che viene sottoposto ad ultrafiltrazione UF, e quindi i due flussi in uscita, permeato UFP e retentato UFR, fino a che, sulla base del controllo di alcuni parametri di processo significativi, il retentato UFR in uscita dall'ultrafiltrazione ha le proprietà desiderate per il latte come prodotto finale, indicato con LFM. For this purpose, as mentioned, the NFP nanofiltration permeate is used to gradually dilute the flow that is subjected to UF ultrafiltration, and therefore the two outgoing flows, UFP permeate and UFR retentate, until, on the basis of the some significant process parameters, the UFR retentate leaving the ultrafiltration has the desired properties for milk as a final product, indicated with LFM.
È, quindi, una caratteristica del presente trovato, il fatto che il permeato di nanofiltrazione NFP viene ricircolato direttamente all'ultrafiltrazione UF, mentre il concentrato di nanofiltrazione NFC viene eliminato in continuo come sottoprodotto. It is therefore a feature of the present invention that the NFP nanofiltration permeate is recirculated directly to the UF ultrafiltration, while the NFC nanofiltration concentrate is continuously eliminated as a by-product.
Il ricircolo è consentito da almeno un condotto D, che collega la nanofritrazione NF all'ultrafiltrazione UF e provvisto di valvola di ricircolo VFM di cui si dirà meglio in seguito. The recirculation is allowed by at least one duct D, which connects the nanofritration NF to the ultrafiltration UF and equipped with a recirculation valve VFM, which will be described more fully later on.
Pertanto, il flusso effettivamente sottoposto a ultrafiltrazione UF è dato dalla somma dei flussi di latte M e del flusso di permeato di nanofiltrazione NFP. Therefore, the flow actually subjected to UF ultrafiltration is given by the sum of the milk flows M and the NFP nanofiltration permeate flow.
In altre parole, a regime, dall'unità di ultrafiltrazione UF, prima del passaggio in membrana, viene prelevato in continuo il retentato di ultrafiltrazione UFR, ridiluito dal flusso di permeato di nanofiltrazione NFP, che va a costituire il prodotto finito LFM. In other words, the UFR ultrafiltration retentate is continuously withdrawn from the UF ultrafiltration unit, before passing through the membrane, rediluted by the NFP nanofiltration permeate flow, which forms the finished product LFM.
A regime, un flusso d'acqua W viene alimentato in continuo alla nanofiltrazione NF, per rispettare il bilancio di materia allo stato stazionario. When fully operational, a flow of water W is continuously fed to the nanofiltration NF, in order to respect the matter balance in the steady state.
Pertanto, a regime il flusso effettivamente sottoposta a nanofiltrazione N è dato dalla somma dei flussi d'acqua W e del flusso di permeato di ultrafiltrazione UFP. Therefore, in steady state the flow actually subjected to nanofiltration N is given by the sum of the water flows W and the ultrafiltration permeate flow UFP.
A regime, allo stato stazionario, non è previsto accumulo di materiale e, pertanto, il procedimento secondo il presente trovato prevede che siano impostati i seguenti rapporti tra le varie portate: In steady state, in the steady state, no accumulation of material is provided and, therefore, the method according to the present invention provides for the following ratios to be set between the various flow rates:
- il rapporto tra la portata del ricircolo di permeato di nanofiltrazione NFP e la portata del permeato di ultrafiltrazione UFP è pari a circa 1; - the ratio between the flow rate of the NFP nanofiltration permeate recirculation and the flow rate of the UFP ultrafiltration permeate is approximately 1;
- il rapporto tra la portata di acqua W addizionata alla nanofiltrazione NF e la portata del concentrato di nanofiltrazione NFC che viene estratto dalla nanofiltrazione è pari a circa 1; - the ratio between the flow rate of water W added to the NF nanofiltration and the flow rate of the NFC nanofiltration concentrate that is extracted from the nanofiltration is approximately 1;
- il rapporto tra la portata di latte M alimentata all'ultrafiltrazione e la portata del retentato di ultrafiltrazione UFR, che viene estratto dalla ultrafiltrazione, riduiluito mediante il permeato di nanofiltrazione NFP, per costituire il prodotto finale LFM, è pari a circa 1. - the ratio between the flow rate of milk M fed to the ultrafiltration and the flow rate of the ultrafiltration retentate UFR, which is extracted by ultrafiltration, reduced by means of the NFP nanofiltration permeate, to form the final product LFM, is equal to approximately 1.
Inoltre, per avere la voluta diluizione del flusso che viene ultrafiltrato, la portata di permeato di nanofiltrazione NFP che viene ricircolato è tale che il suo rapporto con la portata di latte M alimentata all'ultrafiltrazione UF è compreso tra circa 1 e 6, preferibilmente fra 3 e 5. Furthermore, in order to have the desired dilution of the stream that is ultrafiltered, the flow rate of NFP nanofiltration permeate which is recirculated is such that its ratio with the flow rate of milk M fed to the ultrafiltration UF is between about 1 and 6, preferably between 3 and 5.
Il ricircolo del permeato di nanofiltrazione NFP è vantaggioso per la voluta diluizione, in quanto è tipicamente un flusso ad elevato contenuto di acqua con un basso contenuto del valore di s.s., costituita sostanzialmente da sali del latte. Quindi, tale ricircolo apporta la necessaria acqua di diluizione e non apporta lattosio all'ultrafiltrazione UF, bensì solo sali. Si ha, quindi, un continuo reintegro dei sali presenti nel permeato UFP, seppur diluiti, all'unità di ultrafiltrazione UF, evitando o riducendo drasticernente, per il prodotto finale, reintegri esterni od "extra" di sali da altre fonti. The recirculation of the NFP nanofiltration permeate is advantageous for the desired dilution, as it is typically a flow with a high water content with a low content of the s.s. value, substantially constituted by milk salts. Therefore, this recirculation brings the necessary dilution water and does not add lactose to UF ultrafiltration, but only salts. Therefore, there is a continuous reintegration of the salts present in the UFP permeate, even if diluted, to the UF ultrafiltration unit, avoiding or drastically reducing, for the final product, external or "extra" reintegration of salts from other sources.
In particolare, i parametri che sono controllati nel procedimento secondo il presente trovato sono il valore di s.s. dei seguenti flussi: In particular, the parameters which are controlled in the method according to the present invention are the value of s.s. of the following streams:
- permeato dell'ultrafiltrazione UFP, - permeated by UFP ultrafiltration,
- permeato della nanofritrazione NFP, - permeate of NFP nanofritration,
- concentrato della nanofritrazione NFC. - NFC nanofritration concentrate.
La misura di tali parametri è effettuata, ad esempio, mediante la misura del brix. The measurement of these parameters is carried out, for example, by measuring the brix.
Nella figura allegata si sono indicati con DMS i blocchi relativi a tre sensori di sostanza secca, atti a misurare il contenuto di sostanza secca dei vari flussi interessati. In the attached figure, DMS indicates the blocks relating to three dry matter sensors, suitable for measuring the dry matter content of the various streams involved.
Le portate impostate per i vari flussi devono garantire che i parametri di controllo sopra descritti, a regime, siano mantenuti nei relativi intervalli di valori desiderati. In particolare, se il valore di s.s. del permeato di nanofritrazione NFC si discosta dal suo valore ottimale, si devono opportunamente variare le portate di acqua W di addizione alla nanofiltrazione e/o del concentrato NFC. The flow rates set for the various flows must ensure that the control parameters described above, when fully operational, are kept in the relative ranges of desired values. In particular, if the value of s.s. of the NFC nanofritration permeate deviates from its optimal value, the water flow rates W of addition to the nanofiltration and / or of the NFC concentrate must be suitably varied.
Per misurare e regolare tutte le portate sono previste valvole, con associato, ad esempio integrato, un misuratore di flusso, o di portata, indicate schematicamente nella figura allegata con i riferimenti VFM per ciascun flusso. To measure and regulate all the flow rates, valves are provided, with associated, for example integrated, a flow or flow meter, indicated schematically in the attached figure with the VFM references for each flow.
Sia le valvole con misuratore di flusso VFM, sia i sensori di sostanza secca DMS rilevano in linea i relativi segnali delle grandezze misurate e li inviano ad un'unità di controllo di tipo elettronico, indicata con CU nella figura allegata, di tipo lontandisposto o in prossimità dell'impianto di trattamento, cui sono collegate, come rappresentato in tratteggio nella figura allegata. Both the valves with the VFM flow meter and the DMS dry matter sensors detect the relative signals of the measured quantities on-line and send them to an electronic control unit, indicated with CU in the attached figure, of the remote type or in proximity of the treatment plant, to which they are connected, as shown in broken lines in the attached figure.
L'unità CU elabora i segnali ricevuti e, in base ad uno o più programmi informatici caricati nella sua memoria, o ad essa interfacciati, regola e comanda l'apertura e/o chiusura, o modulazione, delle valvole VFM e, in generale, comanda e controlla di conseguenza tutto l'andamento del processo di trattamento del latte, che, a regime, risulta così completamente automatizzato. The CU unit processes the received signals and, on the basis of one or more computer programs loaded in its memory, or interfaced with it, regulates and commands the opening and / or closing, or modulation, of the VFM valves and, in general, consequently controls and controls the entire progress of the milk treatment process, which, when fully operational, is thus completely automated.
Verrà di seguito descritta la breve fase di The brief phase of
mento che porta all'instaurarsi dell'equilibrio dinamico nel procedimento secondo il trovato, fino al raggiungimento a regime dello stato stazionario, in cui il retentato di ultrafiltrazione UFR è alle condizioni desiderate, particolarmente di basso valore di s.s. e quindi di basso contenuto di lattosio e/o altri zuccheri. which leads to the establishment of the dynamic equilibrium in the method according to the invention, until the steady state is reached, in which the UFR ultrafiltration retentate is at the desired conditions, particularly with a low s.s. and therefore low in lactose and / or other sugars.
A titolo esemplificativo, si illustra il caso in cui la portata di latte M è pari a 100 litri/ora, e la portata di permeato UFP è tale che il suo rapporto con la portata di latte M alimentata è pari a 4. Di conseguenza, la portata di permeato UFP e la portata di permeato NFP sono pari a 400 litri/ora ciascuna. By way of example, we illustrate the case in which the milk flow M is equal to 100 liters / hour, and the permeate flow rate UFP is such that its ratio with the milk flow M fed is equal to 4. Consequently, the UFP permeate flow rate and the NFP permeate flow rate are equal to 400 liters / hour each.
Inizialmente, il permeato UFP ha un valore di s.s. compreso tra circa 5,6% e 5,8%, sostanzialmente uguale a quello della sostanza secca solubile del latte M. Initially, the permeate UFP has a value of s.s. between about 5.6% and 5.8%, substantially equal to that of the soluble dry matter of milk M.
Ulteriormente, all'inizio, il concentrato NFC ha un valore di s.s. compreso tra circa 5,6% e 5,8%, mentre il relativo permeato NFP ha un valore di s.s. compreso tra circa 0,3% e 0,7%. Further, at the beginning, the NFC concentrate has a value of s.s. between about 5.6% and 5.8%, while the relative permeate NFP has a value of s.s. between about 0.3% and 0.7%.
Il permeato NFP viene ricircolato all'ultrafiltrazione UF per diluire il flusso che viene effettivamente ultrafiltrato, fino a che il permeato UFP abbia un valore di s.s. compreso in un intervallo di valori desiderati tra circa 0,3% e 3,7%, vantaggiosamente tra circa 1,5% e 2%. The NFP permeate is recirculated at UF ultrafiltration to dilute the flux which is actually ultrafiltered, until the UFP permeate has a value of s.s. comprised in a range of desired values between about 0.3% and 3.7%, advantageously between about 1.5% and 2%.
Ciò, di conseguenza, fa sì che, a regime in stato stazionario, anche il retentato di ultrafiltrazione UFR abbia un valore di s.s. solubile molto più basso rispetto al valore iniziale di partenza, compreso in un intervallo di valori desiderati tra circa 0,3% e 3,7%, vantaggiosamente tra circa 1,5% e 2%. Il valore di sostanza secca s.s. totale del retentato di ultrafiltrazione diluito, che costituisce il prodotto finaie LFM, a regime è pari a tale valore di s.s. solubile del retentato UFR, più la percentuale di proteine ed eventuali grassi presenti nel latte di partenza, che si considerano insolubili e rimangono comunque nel flusso del retentato di ultrafiltrazione UFR. Consequently, this means that, in steady state conditions, also the UFR ultrafiltration retentate has a value of s.s. soluble much lower than the initial starting value, comprised in a range of desired values between about 0.3% and 3.7%, advantageously between about 1.5% and 2%. The dry matter value s.s. total of the diluted ultrafiltration retentate, which constitutes the final product LFM, when fully operational is equal to this value of s.s. soluble of the UFR retentate, plus the percentage of proteins and any fats present in the starting milk, which are considered insoluble and still remain in the stream of the UFR ultrafiltration retentate.
In maniera corrispondente, il valore di s.s. del concentrato NFC aumenta, preferibilmente fino ad un intervallo di valori desiderati tra circa 8% e 30%, preferibilmente tra circa 9% e 12% a regime in stato stazionario. Correspondingly, the value of s.s. of the NFC concentrate increases, preferably up to a range of desired values between about 8% and 30%, preferably between about 9% and 12% in steady state.
Il valore di s.s. del permeato NFP è, invece, un parametro che, in condizioni ottimali, deve rimanere sostanzialmente costante in un intervallo compreso tra circa 0,3% e 0,7% ed è determinato dalla capacità di separazione delle membrane di nanofiltrazione NF. Quando il valore di s.s. del permeato di ultrafiltrazione UFP si attesta ad un determinato valore, compreso nell'intervallo desiderato tra circa 1,5 e 2% ed indicativo di un basso valore di s.s. del retentato UFR, significa che è stato raggiunto lo stato stazionario. Di conseguenza, vengono attivati, in continuo e con determinate portate, i flussi in entrata M e W ed in uscita LFM (retentato di ultrafiltrazione UFR diluito dal permeato di nanofritrazione NFP) e NFC, in modo da produrre in continuo il latte LFM come prodotto finito ed il concentrato di lattosio. The value of s.s. of the permeate NFP is, on the other hand, a parameter which, in optimal conditions, must remain substantially constant in a range between about 0.3% and 0.7% and is determined by the separation capacity of the NF nanofiltration membranes. When the value of s.s. of the ultrafiltration permeate UFP stands at a certain value, comprised in the desired range between about 1.5 and 2% and indicative of a low value of s.s. of the UFR retentate, it means that the steady state has been reached. Consequently, the inlet M and W and outlet flows LFM (UFR ultrafiltration retentate diluted by the NFP nanofritration permeate) and NFC are activated continuously and with certain flow rates, so as to continuously produce LFM milk as a product. finished and the lactose concentrate.
A titolo esemplificativo si considera un valore di s.s. solubile del latte M pari a circa 5,7% ed un valore di s.s. del permeato di nanofiltrazione NFP di circa 0,6%. By way of example, a value of s.s. is considered. soluble milk M equal to about 5.7% and a value of s.s. of the NFP nanofiltration permeate of about 0.6%.
Da tali valori esemplificativi, riportati nella seguente tabella 1, si hanno i seguenti valori di lattosio residuo del latte LFM, al variare del rapporto R fra il flusso di permeato di ultrafiltrazione UFP (pari al flusso di permeato di nanofiltrazione NFP) ed il flusso di latte M di partenza retentato: From these exemplary values, reported in the following table 1, the following values of residual lactose of LFM milk are obtained, as the ratio R between the ultrafiltration permeate flow UFP (equal to the permeate flow of nanofiltration NFP) and the flow of retentate starting milk M:
Tabella 1 Table 1
R (UFP/M) Lattosio residuo ( % ) R (UFP / M) Residual lactose (%)
1 2 ,5 1 2, 5
2 1 ,7 2 1, 7
4 1 ,0 4 1, 0
Da quanto sopra illustrato è evidente che il pròcedimento secondo il presente trovato consente di ridurre ad un desiderato valore il contenuto di sostanza secca s.s., e quindi di lattosio, del flusso di prodotto finito LFM. From what has been illustrated above, it is evident that the process according to the present invention allows the content of dry substance s.s., and therefore of lactose, of the stream of finished product LFM to be reduced to a desired value.
Per quanto riguarda i parametri termodinamici di processo, sia l'ultrafiltrazione UF, sia la nanofritrazione NF sono condotte nell'intervallo di temperatura consentito dai processi a membrana utilizzati, ad esempio mediante un opportuno pre-riscaldamento del latte M. Tale intervallo di temperatura è di tipo consueto e noto nella tecnica, ad esempio compreso tra circa 5 °C e 50 °C, oppure può essere anche a temperature superiori, tipo circa 60 °C, 70 °C, 80 °C o 90 °C, od inferiori, ad esempio circa 0 °C, 1 C°, 2 °C, 3 °C o 4 °C. As regards the thermodynamic process parameters, both UF ultrafiltration and NF nanofritration are carried out in the temperature range allowed by the membrane processes used, for example by means of an appropriate pre-heating of the milk M. This temperature range is of the usual type and known in the art, for example between about 5 ° C and 50 ° C, or it can also be at higher temperatures, such as about 60 ° C, 70 ° C, 80 ° C or 90 ° C, or lower, for example about 0 ° C, 1 C °, 2 ° C, 3 ° C or 4 ° C.
La pressione di esercizio delle unità di ultrafiltrazione UF e nanofritrazione NF è quella consigliata dai produttori di membrane, cioè di alcuni bar, ad esempio compresa tra 1 bar e 4 bar, per l'ultrafiltrazione, e di alcuni bar o alcune decine di bar, ad esempio tra circa 5 bar e 40 bar, per la nanofritrazione . The operating pressure of the UF ultrafiltration and NF nanofritration units is the one recommended by the membrane manufacturers, i.e. some bars, for example between 1 bar and 4 bar, for ultrafiltration, and a few bars or a few tens of bars, for example between about 5 bar and 40 bar, for nanofritration.
Secondo le esigenze, le operazioni di ultrafiltrazione UF e nanofritrazione NF possono essere previste in un singolo stadio o in più stadi a cascata, con eventuali ricircoli di flussi, o combinazione di tali soluzioni. According to requirements, the UF ultrafiltration and NF nanofritration operations can be provided in a single stage or in several cascaded stages, with possible recirculation of flows, or a combination of these solutions.
È chiaro che al procedimento per ottenere latte a basso contenuto di zuccheri fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. It is clear that modifications and / or additions of parts may be made to the process for obtaining milk with a low sugar content described up to now, without thereby departing from the scope of the present invention.
Ad esempio, è possibile sottoporre il latte M ad un'idrolisi enzimatica mediante lattasi per ridurre od eliminare il contenuto di lattosio ed utilizzare il procedimento ed impianto fin qui descritti per ridurre la quantità di zuccheri semplici così formati. Tale idrolisi avviene vantaggiosamente prima dell'ultrafiltrazione UF. For example, it is possible to subject the milk M to enzymatic hydrolysis by means of lactase to reduce or eliminate the lactose content and to use the process and plant described up to now to reduce the quantity of simple sugars thus formed. This hydrolysis advantageously takes place before UF ultrafiltration.
Successivamente, il latte idrolizzato HM viene normalmente alimentato all'ultrafiltrazione UF e prosegue il trattamento secondo il trovato, per ridurre il glucosio ed il galattosio. Subsequently, the hydrolyzed milk HM is normally fed to the UF ultrafiltration and the treatment according to the invention continues, to reduce glucose and galactose.
L'idrolisi enzimatica, secondo una variante non rappresentata, può essere effettuata sul prodotto finale LFM, oppure sul retentato UFR, per ridurre il contenuto di lattosio residuo. The enzymatic hydrolysis, according to a variant not shown, can be carried out on the final LFM product, or on the UFR retentate, to reduce the residual lactose content.
Come detto, si può sottoporre il latte ad un'operazione di standardizzazione della materia grassa, blocco tratteggiato S, mediante una separazione a centrifuga per separare la crema del latte, in modo da ridurre il contenuto di grassi ed ottenere latte scremato o parzialmente scremato. Tale variante è vantaggiosa in quanto implica un ridotto deposito dei grassi, cosiddetto effetto "fouling", sulle membrane utilizzate nella filtrazione. As mentioned, the milk can be subjected to a standardization operation of the fat matter, dashed block S, by means of a centrifugal separation to separate the milk cream, in order to reduce the fat content and obtain skimmed or semi-skimmed milk. This variant is advantageous in that it implies a reduced deposit of fats, the so-called "fouling" effect, on the membranes used in filtration.
Vantaggiosamente, inoltre, si ottiene così un latte che ha un ridotto apporto calorico sia in termini di zuccheri, sia in termini di grassi. Tale latte a basso contenuto di zuccheri e di grassi è adatto a consumatori la cui dieta prevede un limitato apporto di questi nutrienti. Advantageously, moreover, a milk is thus obtained which has a reduced caloric intake both in terms of sugars and in terms of fats. This low-sugar and low-fat milk is suitable for consumers whose diet provides a limited intake of these nutrients.
Inoltre, il latte può essere sottoposto anche ad un trattamento termico per garantirne la conservabilità. Tale trattamento termico può essere effettuato sul latte LFM a valle delle operazioni di filtrazione a membrana, come indicato dal blocco tratteggiato HT. In addition, the milk can also be subjected to a heat treatment to ensure its shelf life. This heat treatment can be carried out on the LFM milk downstream of the membrane filtration operations, as indicated by the dashed block HT.
Inoltre, un trattamento termico può venire effettuato anche prima delle operazioni di filtrazione a membrana . Furthermore, a heat treatment can also be carried out before the membrane filtration operations.
Ad esempio, il latte può essere pastorizzato, ad una temperatura compresa tra circa 60 °C e 90 °C, ad esempio circa 72 °C per 15 secondi, ultrapastorizzato, metodo ESL ad esempio con temperatura di circa 130 °C per circa 1 - 2 secondi, oppure sottoposto a trattamento U.H.T. (Ultra High Temperature Treatment) a temperatura di circa 145 °C per circa 2 — 4 secondi, ed omogeneizzato a pressione compresa tra circa 100 e 300 bar. For example, milk can be pasteurized, at a temperature between about 60 ° C and 90 ° C, for example about 72 ° C for 15 seconds, ultra-pasteurized, ESL method, for example with a temperature of about 130 ° C for about 1 - 2 seconds, or subjected to U.H.T. (Ultra High Temperature Treatment) at a temperature of about 145 ° C for about 2 - 4 seconds, and homogenized at a pressure of between about 100 and 300 bar.
In questo modo si ottiene un latte a basso contenuto di zuccheri, ed opzionalmente anche a basso contenuto di grassi, con le proprietà igieniche e di conservabilità volute. In this way a low sugar content milk is obtained, and optionally also low fat content, with the desired hygienic and shelf life properties.
Un'ulteriore variante prevede di applicare gli insegnamenti della domanda di brevetto internazionale WO-A-2004/110158 a nome della Richiedente, in modo da ottenere un latte sia con ridotto contenuto di zuccheri, sia di tipo ESL, cioè a prolungata conservazione, ma che non sia stato sottoposto a trattamenti termici troppo forti o per troppo tempo, come la pastorizzazione ad alta temperatura U.H.T. , che potrebbero denaturare i nutrienti originalmente presenti nel latte e peggiorarne le originali proprietà organolettiche. A further variant provides for applying the teachings of the international patent application WO-A-2004/110158 in the name of the Applicant, in order to obtain a milk with both a reduced sugar content, and of the ESL type, i.e. with prolonged conservation, but that has not been subjected to too strong heat treatments or for too long, such as U.H.T. , which could denature the nutrients originally present in milk and worsen its original organoleptic properties.
In tale variante, il latte di partenza è sottoposto a scrematura e chiarificazione a centrifuga per separare la materia grassa e per abbattere circa il 70% -90% di contenuto di batteri e ridurre il contenuto di altri microbi e sostanze patogene. In this variant, the starting milk is subjected to skimming and centrifugal clarification to separate the fat and to break down about 70% -90% of the bacteria content and reduce the content of other microbes and pathogenic substances.
Tale latte segue poi il procedimento principale secondo il trovato per la riduzione degli zuccheri. This milk then follows the main process according to the invention for reducing sugars.
Successivamente, il latte scremato ed a ridotto contenuto di zuccheri ottenuto dalle fasi del procedimento secondo la soluzione principale è opzionalmente sottoposto ad un riscaldamento a 50 °C — 60 °C e poi è soggetto a microfiltrazione, in uno o più stadi, per ottenere un latte a basso contenuto batterico e microbico. Subsequently, the skimmed milk with reduced sugar content obtained from the steps of the process according to the main solution is optionally subjected to heating to 50 ° C - 60 ° C and then is subjected to microfiltration, in one or more stages, to obtain a low bacterial and microbial milk.
Questo latte viene infine standardizzato al titolo di grasso voluto e sottoposto a pastorizzazione a bassa temperatura. Si ottiene, così un latte a prolungata conservabilità, o "shelf-life". This milk is finally standardized to the desired fat content and subjected to low temperature pasteurization. In this way a milk with a prolonged shelf life, or "shelf-life" is obtained.
È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di procedimento per ottenere latte a basso contenuto di zuccheri, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito. It is also clear that, although the present invention has been described with reference to some specific examples, a person skilled in the art will certainly be able to carry out many other equivalent forms of process for obtaining milk with a low sugar content, having the characteristics expressed in the claims and therefore all fall within the scope of protection defined by them.
Claims (30)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITUD20070181 ITUD20070181A1 (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | PROCEDURE AND PLANT TO OBTAIN LOW SUGAR CONTENT MILK |
| AU2008306878A AU2008306878B2 (en) | 2007-10-01 | 2008-10-01 | Method and plant to obtain milk with low sugar content |
| PCT/EP2008/063165 WO2009043882A1 (en) | 2007-10-01 | 2008-10-01 | Method and plant to obtain milk with low sugar content |
| CA2701066A CA2701066C (en) | 2007-10-01 | 2008-10-01 | Method and plant to obtain milk with low sugar content |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITUD20070181 ITUD20070181A1 (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | PROCEDURE AND PLANT TO OBTAIN LOW SUGAR CONTENT MILK |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITUD20070181A1 true ITUD20070181A1 (en) | 2009-04-02 |
Family
ID=40205539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ITUD20070181 ITUD20070181A1 (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | PROCEDURE AND PLANT TO OBTAIN LOW SUGAR CONTENT MILK |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2008306878B2 (en) |
| CA (1) | CA2701066C (en) |
| IT (1) | ITUD20070181A1 (en) |
| WO (1) | WO2009043882A1 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK176760B1 (en) | 2007-10-03 | 2009-06-29 | Arla Foods Amba | Process for producing lactose-free milk |
| US8986768B2 (en) | 2008-08-29 | 2015-03-24 | Valio Ltd. | Low-lactose and lactose-free milk product and process for production thereof |
| DK2907393T3 (en) * | 2014-02-17 | 2018-11-12 | Dmk Deutsches Milchkontor Gmbh | Lactose-free milk products |
| MX360129B (en) * | 2014-12-18 | 2018-09-24 | Com De Lacteos Y Derivados S A De C V | Process for separating lactose from milk and producing lactose-free milk and using byproducts thereof. |
| MX2016000156A (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-06 | Com De Lácteos Y Derivados S A De C V | Process for producing lactose-free milk with high in protein and calcium and milk without sweetness. |
| EP3628170B1 (en) * | 2018-09-27 | 2024-05-15 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Production of orange juice |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2125137A1 (en) * | 1971-02-12 | 1972-09-29 | Genvrain Sa | Delactosed milk prepn - by ultra filtration of milk followed by inverse osmosis to separate lactose |
| IT1044932B (en) * | 1972-11-03 | 1980-04-21 | Azienda Municipale Della Centr | PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF A DIETARY MILK WITH MODIFIED LACTOSIC CONTENT |
| DK170035B1 (en) * | 1992-05-04 | 1995-05-08 | Md Foods Amba | Process for regulating milk solids in concentrated milk products in connection with ultrafiltration |
| US5503750A (en) * | 1993-10-04 | 1996-04-02 | Russo, Jr.; Lawrence J. | Membrane-based process for the recovery of lactic acid by fermentation of carbohydrate substrates containing sugars |
| FR2809595B1 (en) * | 2000-06-05 | 2003-10-03 | B S A | DAIRY DERIVATIVE HAVING SELECTIVELY MODIFIED MINERAL AND AMINO ACID COMPOSITION, METHODS OF MAKING SAME, AND USE THEREOF. |
| FI115752B (en) * | 2002-05-14 | 2005-07-15 | Valio Oy | A process for use in the manufacture of a milk product having a low lactose or lactose content |
| US7169428B2 (en) * | 2002-08-27 | 2007-01-30 | Select Milk Producers Inc. | Dairy compositions and method of making |
| US20070166447A1 (en) * | 2002-08-27 | 2007-07-19 | Select Milk Producers, Inc. | Dairy compositions and method of making |
| US20050196508A1 (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-08 | Joseph Wang | Lactose-removed milk product and process for the preparation thereof |
-
2007
- 2007-10-01 IT ITUD20070181 patent/ITUD20070181A1/en unknown
-
2008
- 2008-10-01 WO PCT/EP2008/063165 patent/WO2009043882A1/en active Application Filing
- 2008-10-01 CA CA2701066A patent/CA2701066C/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-10-01 AU AU2008306878A patent/AU2008306878B2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2701066A1 (en) | 2009-04-09 |
| CA2701066C (en) | 2016-11-29 |
| WO2009043882A1 (en) | 2009-04-09 |
| AU2008306878A1 (en) | 2009-04-09 |
| AU2008306878B2 (en) | 2014-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ITUD20070181A1 (en) | PROCEDURE AND PLANT TO OBTAIN LOW SUGAR CONTENT MILK | |
| Jørgensen et al. | Processing of high-protein yoghurt–A review | |
| FI115752B (en) | A process for use in the manufacture of a milk product having a low lactose or lactose content | |
| Zulewska et al. | Efficiency of serum protein removal from skim milk with ceramic and polymeric membranes at 50° C | |
| DK2217079T3 (en) | Methods for casein production | |
| ITUD20070180A1 (en) | PROCEDURE FOR OBTAINING LOW SUGARS MILK | |
| US20060172058A1 (en) | Concentrated-protein food product and process | |
| Beckman et al. | Effect of microfiltration concentration factor on serum protein removal from skim milk using spiral-wound polymeric membranes | |
| US20110059220A1 (en) | Lactose-free milk product and processes for producing the same | |
| Adams et al. | Serum protein removal from skim milk with a 3-stage, 3× ceramic Isoflux membrane process at 50° C | |
| Córdova et al. | Nanofiltration potential for the purification of highly concentrated enzymatically produced oligosaccharides | |
| Hurt et al. | Microfiltration of skim milk and modified skim milk using a 0.1-µm ceramic uniform transmembrane pressure system at temperatures of 50, 55, 60, and 65° C | |
| Aquino et al. | Purification of caprine oligosaccharides at pilot-scale | |
| US11464237B2 (en) | Product and process for its preparation | |
| CA2897904C (en) | Method of producing beta-casein compositions and related products | |
| KR101967514B1 (en) | Process for separation of milk components, and process for production of low-lactose and lactose-free milk product | |
| CN103444872A (en) | Process for the production of cheese milk | |
| Hurt et al. | Microfiltration: Effect of retentate protein concentration on limiting flux and serum protein removal with 4-mm-channel ceramic microfiltration membranes | |
| US11122768B2 (en) | Method and system for processing milk | |
| NL2030385B1 (en) | Process for producing substantially lactose free milk, and substantially lactose free milk obtainable by said process | |
| Hurt | Production of micellar casein concentrates using ceramic microfiltration membranes: Optimal process design and system operation | |
| FI20215074A1 (en) | Low sugar acidified product | |
| UA137106U (en) | METHOD OF CONTINUOUS PRODUCTION OF MILK LACTASE-FREE PROTEIN-LIPID CONCENTRATE | |
| ITBO990269A1 (en) | PREPARATION PROCESS FOR FRESH CHEESE FROM CONCENTRATED MILK NANOFILTRATION. |