Define-se, comumente, como soro de leite o líquido resultante da produção de queijos, caseína e caseinatos (DE WIT, 2001; ONWULATA, HUTH, 2008). Pode ser obtido por processos distintos, gerando soros com composições e características físico-químicas próprias. Para a fabricação de queijos do tipo Minas ou Cheddar, por exemplo, utiliza-se a coagulação enzimática do leite feita pela renina, obtendo-se assim o soro de leite doce. Queijos como ricota ou cottage são produzidos por coagulação ácida do leite, realizada através da adição de agentes acidulantes, gerando desta forma o soro de leite ácido. Pode ser obtido, ainda, pela separação física das micelas de caseína usando a microfiltração, onde o concentrado é rico em caseína enquanto o permeado é composto pelas proteínas globulares do soro (SGARBIERI, 2004).
Assim como observado no leite, a composição química do soro varia conforme a influência de alguns fatores, como o tipo de soro obtido (ácido ou doce), o tipo de leite, a alimentação do animal e seu processo de obtenção, dentre outros (PESCUMA, VALDEZ, MOZZI, 2015). O soro de leite ácido possui pH abaixo de 4,6 enquanto o pH do soro doce fica acima deste valor. Ademais, enquanto o soro doce apresenta maiores concentrações de lactose, o soro ácido apresenta maiores níveis de cálcio e lactato. Em geral, o soro contém aproximadamente 50 % dos sólidos totais presentes no leite; sua composição média, em porcentagem de massa seca, é de 77,8 % de lactose, 12,7 % de proteínas, 7,9 % de cinzas e 1,6 % de gordura (CARVALHO, 2010).
Cada quilograma de queijo produzido resulta em aproximadamente nove litros de soro de leite, o que torna este coproduto um material abundante nas indústrias de laticínios. Devido ao grande volume produzido, o soro já foi considerado como um efluente industrial oneroso por parte das queijarias e sua finalidade era, em grande parte, a alimentação animal ou a disposição em redes de esgoto, rios e lagos. Entretanto, devido à sua carga orgânica, o soro possui um alto valor de DBO (35 – 45 kg/L), o que o torna um agente poluente em potencial. Devido à implementação de rigorosas leis ambientais e crescentes estudos sobre as propriedades tecno-funcionais dos derivados de soro, desenvolveu-se tecnologias para o aproveitamento deste coproduto como ingrediente ou precursor de ingredientes na indústria de alimentos (ALVES, et al ,2014; ONWULATA, HUTH, 2008).
2.2.1 Mercado
A partir do soro podem ser obtidos subprodutos como concentrados proteicos de soro (CPS) e isolados proteicos de soro (IPS), proteínas hidrolisadas, lactose, soro de leite em pó, bebidas lácteas e produtos derivados de fermentação como hidrogênio, ácido lático e etanol (ONWULATA, HUTH, 2008). O desenvolvimento do mercado de fórmulas infantis, especialmente na China e demais países do leste asiático, fez com que o comércio de derivados do soro de leite crescesse expressivamente nos últimos anos (LAGRANGE, WHITSETT, BURRIS, 2015), o que pode ser comprovado pelos dados da Tabela 2.1, que traz o volume de importação de produtos derivados do soro em 2017 dos maiores importadores destes produtos no mundo. Como é possível observar, dos países asiáticos mencionados, China, Indonésia, Japão e Tailândia tiveram um aumento no volume de importação em relação a 2016.
Tabela 2.1 – Volume acumulado de importação de produtos derivados de soro de leite. Fonte: USDEC, 2017. Volume acumulado de importação de derivados de soro de leite (toneladas)
Mês de referência 2016 2017 Variação (%) China Setembro 387.370 413.321 +7 Indonésia Julho 63.460 69.456 +9 Japão Agosto 42.933 47.766 +11 Tailândia Setembro 47.002 49.243 +5 Malásia Julho 43.280 40.832 -6 México Julho 26.178 28.897 +10
A expectativa é que, como consequência ao crescimento do processamento de leite, a oferta de soro no mercado mundial também se amplie, aumentando assim o beneficiamento desta matéria-prima e o volume de produtos dela derivados (LAGRANGE, WHITSETT, BURRIS, 2015). Desta forma, estudos com o leite e o soro são necessários para atender a uma demanda crescente por produtos lácteos. Para tanto, é necessário conhecer as propriedades físicas, químicas e biológicas dessa classe de lácteos.
2.2.2 Concentração e secagem de soro de leite
Assim como o leite, o soro é um produto volumoso e altamente perecível, devido à sua grande quantidade de água e nutrientes. Portanto, sua concentração e secagem são realizadas com o objetivo de melhorar sua conservação e reduzir custos de transporte e estocagem, além de gerar produtos com alto teor de proteínas que conferem propriedades tecno-funcionais desejáveis aos alimentos, como emulsificação, gelificação, aumento na viscosidade e formação de espuma (ALVES et al., 2014; ONWULATA, HUTH, 2008; WEBB e WHITTIER, 1970).
A concentração e secagem do soro podem ser feitas por diversos métodos, como a evaporação em tachos aquecidos, concentração por meio de separação por membranas, evaporação à pressão reduzida, secagem em tambores rotativos ou por spray dryer. Os métodos mais comumente utilizados na indústria para a produção de soro em pó, à semelhança do beneficiamento do leite, são a concentração em evaporadores de película descendente e a secagem em spray dryer, devido ao relativo baixo custo e a vantagens tecnológicas, como menor exposição do material ao calor (ALVES et al., 2014; ONWULATA, HUTH, 2008; WEBB e WHITTIER, 1970). A separação por membranas pode ser de cinco tipos: ultrafiltração (UF), microfiltração (MF), eletrodiálise (ED), nanofiltração (NF) e osmose reversa (OR), dependendo do peso molecular que se deseja obter no permeado e no retentado. Combinações destas técnicas, seguidas de secagem em spray dryer, são utilizadas para a produção de concentrados e isolados proteicos, com teores de proteínas diferentes (ONWULATA, HUTH, 2008).
A concentração do soro nos evaporadores geralmente ocorre em dois efeitos e, devido à ausência de caseína, este pode ser condensado a um maior teor de sólidos do que o leite sem que a viscosidade aumente a ponto de inviabilizar a operação, que varia de 45 a 60% em massa (WEBB e WHITTIER, 1970). Entretanto, a secagem do soro concentrado imediatamente após a saída dos evaporadores resulta em um produto altamente higroscópico devido à presença de lactose amorfa. Para solucionar este problema, ao sair do evaporador o
concentrado é resfriado e semeado com α-lactose cristalina, com o objetivo de formar α-
lactose monoidratada, não-higroscópica. O concentrado é então seco em spray dryer, geralmente, de múltiplos efeitos. Enquanto o pó que deixa a câmara de secagem possui teor de umidade entre 10-14%, o produto que sai dos leitos fluidizados possui cerca de 3-5% de umidade (ALVES et al., 2014; ONWULATA, HUTH, 2008; WEBB e WHITTIER, 1970).
A Figura 2.4 apresenta um fluxograma ilustrando a produção de soro de leite em pó a partir de leite pasteurizado e homogeneizado, passando pela obtenção de soro de leite doce segundo Furtado e Lourenço (2004).