Obtención de un concentrado hidrolizado de lactosa por nanofiltración

Abstract

El lactosuero es el principal subproducto de desecho de la industria láctea, debido a sus grandes volúmenes, su composición orgánica y al ser vertido sin un tratamiento ocasiona problemas serios de contaminación ambiental relacionados con su alta demanda bioquímica de oxígeno DBO (40.000 a 60.000 mg O2/L), y demanda química de oxígeno DQO (50.000 a 80.000 mg O2/L) que son atribuidos principalmente a la lactosa. Aproximadamente 6,3 millones de toneladas de lactosa pueden obtenerse cada año a partir de la producción mundial de lactosuero, producto el cual puede ser aprovechado de forma integral mediante tecnologías tales como la separación por membranas dentro de las cuales se destacan la ultrafiltración y nanofiltración. Adicionalmente, la hidrólisis de la lactosa permite mejorar su solubilidad, incrementa el dulzor, facilita su digestibilidad y superar defectos de textura generados en los procesos de elaboración o almacenamiento de alimentos sobre los cuales se adiciona. El objetivo de este estudio fue obtener un concentrado hidrolizado de lactosa usando tecnología de separación de membrana por nanofiltración. Se caracterizó el lactosuero dulce, el permeado de ultrafiltración y se optimizó las condiciones de operación del sistema por nanofiltracíon, donde se trabajó con presión transmembrana (PTM) entre 17 a 32 bar y temperaturas de 23 a 32°C. Posteriormente, se realizó la hidrólisis del concentrado de lactosa donde se evaluó cuatros factores: pH, temperatura, tiempo y concentración de enzima, con el fin de determinar el porcentaje de hidrólisis. Los resultados indicaron que las condiciones óptimas de operación se obtienen a una presión transmembrana de 31,5 bar a una temperatura de 23°C para obtener un 83,80% de retención de lactosa. Por otra parte, las condiciones óptimas de hidrólisis para el concentrado de lactosa fueron: pH de 6,1, concentración de enzima 1,20mL/L y temperatura de 36,1°C durante 180 minutos dando como resultado un 83,38 % del hidrólisis y valores de lactosa 34,02g/L, glucosa 88,64g/L y galactosa de 66,12g/L, respectivamente. (Texto tomado de la fuente)

The whey is the main waste by-product of the dairy industry due to its large volumes and its organic composition when discharged without treatment causes serious environmental pollution problems related to its high biochemical oxygen demand BOD (40,000 to 60,000 mgO2 /L), and chemical oxygen demand COD (50,000 to 80,000 mgO2/L) that are mainly attributed to lactose. Approximately, 6.3 million tons can be obtained each year from worldwide production, product which can be taken advantage of in an integral way by means of several technologies such as the membranes separation by ultrafiltration and nanofiltration. Additionally, the lactose hydrolysis allows improving its solubility, increases sweetness, facilitates its digestibility and overcome texture defects generated in the processing or storage. The aim of this study was to obtain a concentrate of lactose hydrolyzate using the nanofiltration membranes. The sweet whey and permeate of ultrafiltration was characterized and the operating conditions of the system were optimized working with transmembrane pressure (TMP) between 17 to 32 bar and temperatures from 23 to 32°C. Subsequently, the lactose hydrolysis was carried out considering the following effects: pH, temperature, time and enzyme concentration. The results indicated that the optimal operating conditions for nanofiltration processing is reached working with a transmembrane pressure (TMP) of 31.5 bar and temperature of 23°C obtaining a lactose retention of 83.80%. Also, the optimal conditions of hydrolysis were: pH of 6.1, concentration of enzyme of 1.20mL/ L and temperature of 36.1°C during 180 minutes resulting with a hydrolysis level of 83.38% and values of lactose, glucose and galactose of 34.02g/ l, 88.64 g/l and 66.12g/l, respectively.