Cómo se fabrica la proteína de suero: de la granja a tu shaker

Introducción a la fabricación del concentrado de proteína de suero

La proteína de suero es un subproducto de la fabricación del queso y es una de las fuentes de proteína animal de mayor calidad. Su fabricación y composición varían según los métodos empleados, lo que influye en sus valores nutricionales, en la estructura de las proteínas, en el contenido de grasa e incluso en el sabor.

Según el grado y el tipo de procesamiento tecnológico, pueden obtenerse cuatro tipos de concentrado de proteína de suero, que en la nutrición deportiva se usan con más frecuencia para la fabricación final del polvo proteico que conoces. Se trata del concentrado de suero, el aislado de suero y el hidrolizado de suero, y el aislado de suero clear (clear whey isolate). Para hacerte una idea, para fabricar 1 kg de concentrado de suero en polvo se necesitan más de 160 kg de solución de suero.

Primer paso: separación del suero de la leche

La fabricación de la proteína de suero empieza con la pasteurización de la leche de vaca, para eliminar todas las bacterias no deseadas. Durante la pasteurización, la leche se lleva hasta el punto de ebullición (70-80 °C) y a continuación se enfría de inmediato a 4°. Tras la pasteurización, en la leche queda aproximadamente un 20 % de proteína de suero y un 80 % de caseína.

Un paso clave en este proceso es el uso del enzima quimosina, también conocida como renina, que es fundamental para la fabricación de la mayoría de los tipos de queso. La quimosina se encarga de coagular, es decir, cuajar la leche y separar así las partículas sólidas y líquidas de la caseína de la parte líquida de la leche.

La acción de la quimosina se centra, por tanto, en la caseína, en concreto en su variante kappa-caseína, presente en la superficie de las micelas de leche. Cuando la quimosina rompe determinados enlaces en la kappa-caseína, se produce un cambio en la estructura de las micelas, lo que lleva a que las proteínas de la leche, sobre todo la caseína, se agrupen en partículas sólidas. Tras la coagulación se forman partículas sólidas de caseína, a partir de las cuales se fabrica el queso, y se separan de la parte líquida, conocida como suero. El suero contiene proteínas de suero, lactosa, vitaminas y minerales, y se sigue procesando para fabricar proteínas de suero.

Fuente: foodunfolded.com

Segundo paso: purificación de las proteínas de suero

El siguiente paso es el proceso de prepurificación del suero líquido, durante el cual se garantiza la calidad y la pureza del producto final. El proceso de prepurificación suele incluir dos fases:

Eliminación de grasas y sólidos: primero hay que eliminar del suero las grasas y los sólidos. Esto suele hacerse mediante centrifugación o microfiltración. El objetivo es obtener una solución de suero lo más pura posible.

Eliminación de lactosa y minerales: el suero contiene una gran cantidad de lactosa y minerales. Para fabricar la proteína de suero es necesario reducir estos componentes, lo que a menudo se hace mediante ultrafiltración. La ultrafiltración permite eliminar estas moléculas pequeñas, mientras que las proteínas permanecen en la solución.

Fuente: agropur.com

Tercer paso: concentración de las proteínas de suero

Tras eliminar los componentes no deseados, las proteínas del suero se concentran. Este proceso suele realizarse mediante varios métodos (o su combinación), según el grado de pureza que deba tener el concentrado de proteína y el producto final que se quiera obtener. Se puede usar la ultrafiltración, la diafiltración, la microfiltración, la nanofiltración, la electrodiálisis, la ósmosis inversa, la microfiltración de flujo cruzado (CFM - Cross Flow Microfiltration), el intercambio iónico o la hidrólisis.

Los métodos también pueden usarse de forma combinada con el objetivo, por ejemplo, de reducir al máximo el porcentaje residual de grasa en el concentrado o de conservar al máximo la integridad de la estructura de las proteínas. Cada uno de estos métodos de concentración de proteínas tiene sus ventajas e inconvenientes específicos y se utiliza para distintos tipos de productos.

En la fabricación estándar de proteína de suero, utilizada para la nutrición deportiva, en la gran mayoría de los casos se usa la filtración por membrana (por ejemplo, ultrafiltración, microfiltración de flujo cruzado) para fabricar el concentrado de suero. Si en el proceso también se usa el método de intercambio iónico, se obtiene el aislado de suero. En la fabricación del hidrolizado de suero, en lugar del intercambio iónico se elige un proceso químico conocido como hidrólisis enzimática. La fabricación de la proteína clear combina la filtración, el intercambio iónico y la hidrólisis.

El resultado de estos procesos tecnológicos es una solución líquida de proteínas concentradas, que forma la base de los productos para

• Concentrado de proteína de suero (WPC): las siglas WPC suelen ir acompañadas de un número, 75 u 80. Este número indica el contenido de proteína por cada 100 g de materia prima pura. El porcentaje de grasa se sitúa entre el 6-8 %.
• Aislado de proteína de suero (WPI) / Aislado de suero clear: el contenido de proteína en los aislados suele superar el 90 %. El contenido de grasa se sitúa alrededor del 1-2 % con un mínimo de hidratos de carbono.
• Hidrolizado de proteína de suero: el contenido de proteína en los hidrolizados se sitúa entre el 75-80 % en 100 g de materia prima pura. Sin embargo, tienen la mejor biodisponibilidad y la digestión más rápida.

La solución pasa después a la cuarta fase, en la que tiene lugar el secado. Pero antes de llegar ahí, resumamos la información básica sobre los métodos utilizados.

La ultrafiltración (UF) utiliza membranas con poros pequeños para separar las proteínas de moléculas más pequeñas como la lactosa, los minerales y el agua. Las proteínas, gracias a su mayor peso molecular, permanecen en un lado de la membrana, mientras que las moléculas más pequeñas la atraviesan.

• Ventajas: separación eficaz de las proteínas de los componentes más pequeños; conserva las propiedades funcionales y nutricionales de las proteínas; método ampliamente aplicable y escalable.
• Desventajas: riesgo de obstrucción de la membrana, lo que exige una limpieza y un mantenimiento regulares; puede resultar costosa en el caso de grandes volúmenes o soluciones muy concentradas.

La microfiltración de flujo cruzado (Cross-Flow Microfiltration) es un método tecnológicamente más avanzado y su uso garantiza una mayor calidad y pureza del producto final. Durante el proceso, el líquido fluye en paralelo a la superficie de la membrana, no directamente a través de ella. Esto reduce el riesgo de obstrucción de la membrana, ya que las partículas más grandes se «arrastran» constantemente lejos de su superficie.

• Ventajas: menos propensa a obstruirse y ensuciarse que la filtración tradicional; eficaz para separar partículas más grandes, como grasas y bacterias; mejor para conservar la estructura y la funcionalidad de las proteínas.
• Desventajas: mayores costes de equipamiento y mantenimiento; menos eficaz que la ultrafiltración para separar las proteínas de moléculas más pequeñas.

El intercambio iónico entra en el proceso cuando el resultado debe ser un aislado de suero. Se trata de un proceso que aísla de forma selectiva componentes proteicos específicos. El suero bruto se hace pasar por una columna que recoge las proteínas y las separa según las diferencias en su carga total. El resto (lactosa y minerales) se elimina y se procesa después en otro componente. El intercambio iónico recoge todas las proteínas funcionales y nutritivas del suero, incluidas las proteínas bioactivas como las inmunoglobulinas y la lactoferrina. Por eso, la proteína de suero resultante tiene menos grasa y menos lactosa que los concentrados de suero y, por ejemplo, también se disuelve mejor.

• Ventajas: muy selectivo para proteínas específicas; eficaz en la eliminación de impurezas.
• Desventajas: puede desnaturalizar algunas proteínas; requiere condiciones específicas para cada tipo de proteína.

Fuente: agropur.com

La hidrólisis es un proceso bioquímico en el que las largas cadenas de aminoácidos del concentrado de suero se descomponen en cadenas peptídicas más cortas. La hidrólisis se realiza mediante enzimas, ácidos o álcalis. La hidrólisis enzimática es el método más utilizado, ya que es más específico y más suave con las proteínas.

La duración de la hidrólisis puede variar e influye en el grado de descomposición de las proteínas y en las propiedades del producto final.

• Ventajas: mejora la disponibilidad digestiva y la actividad biológica de las proteínas; reduce el potencial alergénico de algunas proteínas; permite crear péptidos específicos con propiedades funcionales dirigidas.
• Desventajas: puede producirse una desnaturalización (cambio de estructura) de las proteínas, lo que afecta a sus propiedades funcionales; el proceso de hidrólisis puede resultar costoso debido a la necesidad de enzimas o productos químicos; posibles cambios en el sabor y el olor del producto final.

Una forma de procesamiento muy popular es el llamado aislado de suero clear (Clear Whey Isolate), que se fabrica mediante acidificación y purificación de la proteína de suero a pH bajo. La proteína, además, suele ser hidrolizada para lograr una mayor biodisponibilidad mediante la descomposición y el acortamiento de los enlaces peptídicos. Dicho de forma sencilla, podemos imaginar que las proteínas se «predigieren» ya durante el proceso.

Los grados más avanzados del proceso tecnológico tienen como objetivo eliminar casi por completo las grasas y los hidratos de carbono sobrantes y lograr así un mayor contenido de proteína en 100 g de polvo puro. El notable acortamiento de los enlaces peptídicos facilita la absorción de los péptidos de proteína en el torrente sanguíneo. La proteína clear. En el caso de la proteína clear tienes la ventaja de que no sabe a leche y refresca de maravilla.

La ultrafiltración, la microfiltración de flujo cruzado y el intercambio iónico son métodos físicos que se centran en separar las proteínas según el tamaño de las moléculas. En cambio, la hidrólisis es un proceso químico que modifica la estructura de las propias proteínas. La elección del método depende de las propiedades deseadas para el producto final y de las necesidades específicas del proceso de fabricación.

Cuarto paso: transformación del líquido en polvo

El proceso de secado en la fabricación del concentrado de suero es una fase clave, durante la cual se transforma la forma líquida del suero en un producto en polvo apto para el almacenamiento prolongado, la distribución sencilla y un posible procesamiento posterior (por ejemplo, el saborizado). El método más extendido y más utilizado es el secado por atomización (spray drying).

Este proceso tecnológico consiste en pulverizar el suero líquido concentrado en aire caliente dentro de una cámara de secado. Las moléculas de agua de las gotas del concentrado se evaporan rápidamente, lo que da lugar a un producto en polvo. El secado por atomización permite una evaporación rápida y eficaz de las moléculas de agua y conserva una alta calidad de las proteínas. Este proceso es sensible a la regulación térmica, por lo que la temperatura y la humedad se controlan de forma constante y estricta, para evitar la desnaturalización térmica de las proteínas.

En la fase final, el polvo se envasa mediante una envasadora automática en sacos, normalmente de 25 kg, y se almacena. Para la exportación, los sacos se colocan en un palet y se preparan para el transporte hacia la instalación especializada en dar sabor y reenvasar el producto en envases de consumo.

Fuente: proteinfactory.com

Quinto paso: saborizado, producción y envasado

En el quinto paso se produce el procesamiento secundario. A la entrada tenemos un polvo blanco sin sabor y a la salida la proteína adquiere la forma que conocemos: está saborizada, endulzada, tiene color y está envasada en un envase de consumo, normalmente en bolsas o botes, en distintos gramajes desde 400 hasta 2000 g.

Saborizado y endulzado

Tu sabor favorito de proteína lo proporcionan aromas artificiales o naturales, colorantes y edulcorantes. Para que después todos los componentes se mezclen bien en el shaker, a menudo también es necesario añadir lecitina totalmente inofensiva (normalmente de soja o de girasol). En algunos casos también se añade a las proteínas un agente antiaglomerante, por ejemplo dióxido de silicio, que evita que se formen grumos o reduce la formación de espuma en el caso del aislado de suero clear.

Todos los componentes saborizantes se añaden a la proteína en una proporción determinada según las preferencias del departamento de desarrollo de la marca, que va probando y evaluando las muestras a lo largo de la búsqueda del mejor sabor, al menos así debería ser. En cuanto el sabor y la solubilidad son satisfactorios, empieza la producción.

Producción y envasado

La materia prima primaria y los componentes saborizantes se vierten literalmente en el llamado homogeneizador, que se puede imaginar como una gran batidora. El giro en distintas direcciones garantiza que la mezcla en polvo resultante quede realmente homogeneizada y que todos los componentes añadidos se mezclen bien con la base de suero puro. Así se garantiza que cada dosis de proteína del envase sepa igual al mezclarla con la cantidad recomendada de agua o leche. Del homogeneizador, la mezcla se envasa después en envases de consumo según el gramaje elegido. A continuación, el producto se coloca de nuevo en un palet y se transporta al almacén de la marca. Desde el almacén, tras el pedido por internet se prepara, se embala y se transporta al punto de recogida o hasta tu casa mediante el servicio elegido.

Fuente: homogenizer.cz

 

Conclusión: elección y calidad de las proteínas de suero

La base de la gran mayoría de las proteínas de suero es el concentrado, el aislado, el aislado clear o el hidrolizado. Esta base es cualitativamente idéntica o muy similar en todos los casos. Los estándares muy altos de fabricación y calidad de estas materias primas se aplican por igual a todos los fabricantes de la materia prima primaria. Y es exactamente por eso por lo que las leches de distintas marcas saben también igual o muy parecido y tienen una composición nutricional similar.

El motivo es que la industria agrícola primaria, en concreto la industria láctea y sus productos, son uno de los sectores más importantes y más estrictamente controlados de toda la Unión Europea, y la calidad final está claramente definida y estandarizada.

Esto, sin embargo, no se aplica al procesamiento secundario en el caso de la producción de proteínas de suero de leche saborizadas, durante el cual se añaden a una materia prima de muy alta calidad ingredientes saborizantes de calidades diversas y a menudo inferiores. Se trata sobre todo de edulcorantes, aromas y colorantes artificiales.

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Fuentes:

1. Hilton C. Deeth and Nidhi Bansal (2019) Whey Proteins: From Milk to Medicine ISBN 978-0-12-812124-5
2. Protein hydrolysis. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B978008100596521755
3. How whey protein is made. https://www.agropur.com/us/news/how-whey-protein-is-made
4. Whey protein concentrate and isolate. https://www.spxflow.com/assets/pdf/spx-flow-whey-protein-isolate-concentrate-612-gb.pdf
5. What is whey protein. https://agnroots.com/blogs/articles-info/what-is-whey-protein
6. https://www.foodunfolded.com/article/sustainable-protein-powders-whey-vs-plant-based
7. https://www.vaisala.com/en/blog/2022-11/how-measure-crucial-process-parameters-efficient-spray-drying
8. https://proteinfactory.com/bulk-protein-powder-2/
9. http://www.homogenizer.cz/wp-content/uploads/Fotografie0197.jpg