Como se produz a proteína de whey: da quinta ao teu shaker

Introdução à produção do concentrado de whey

A proteína de whey é um subproduto da produção de queijo e é uma das fontes de proteína animal de maior qualidade. A sua produção e composição variam consoante os métodos utilizados, o que influencia os seus valores nutricionais, a estrutura da proteína, o teor de gordura e até o sabor.

Consoante o grau e o tipo de processamento tecnológico, podem surgir quatro tipos de concentrado de whey, que são os mais usados na nutrição desportiva para a produção final do pó de proteína que conheces. Trata-se do concentrado de whey, do isolado de whey, do hidrolisado de whey e do isolado de whey clear (transparente). Para se ter uma ideia, para produzir 1 kg de concentrado de whey em pó são necessários mais de 160 kg de solução de whey.

Primeiro passo: separação do soro do leite

A produção da proteína de whey começa com a pasteurização do leite de vaca, para eliminar todas as bactérias indesejadas. Durante a pasteurização, o leite é levado ao ponto de ebulição (70-80 °C) e, de seguida, arrefecido imediatamente para 4°. Depois da pasteurização, permanecem no leite aproximadamente 20 % de proteína de soro e 80 % de caseína.

O passo fundamental deste processo é a utilização do enzima quimosina, também conhecido como renina, que é essencial para a produção da maioria dos tipos de queijo. A quimosina tem a função de coagular, ou seja, coalhar o leite, e assim separar as partículas sólidas e líquidas da caseína da parte líquida do leite.

A ação da quimosina está, portanto, focada na caseína, concretamente na sua variante kappa-caseína, presente na superfície das micelas do leite. Quando a quimosina quebra determinadas ligações na kappa-caseína, ocorre uma alteração na estrutura das micelas, o que leva à aglomeração das proteínas do leite, sobretudo da caseína, em partículas sólidas. Depois da coagulação, formam-se partículas sólidas de caseína, a partir das quais se produz o queijo, que se separam da parte líquida, conhecida como soro. O soro contém proteínas de soro, lactose, vitaminas e minerais, e é posteriormente processado para a produção de proteínas de whey.

Fonte: foodunfolded.com

Segundo passo: purificação das proteínas de soro

O passo seguinte é o processo de pré-purificação do soro líquido, durante o qual se garante a qualidade e a pureza do produto final. O processo de pré-purificação inclui normalmente duas fases:

Remoção de gorduras e sólidos: Em primeiro lugar, é preciso remover do soro as gorduras e os sólidos. Isto é normalmente feito por centrifugação ou microfiltração. O objetivo é obter uma solução de soro o mais pura possível.

Remoção de lactose e minerais: O soro contém uma quantidade elevada de lactose e minerais. Para a produção da proteína de whey, é preciso reduzir estes componentes, o que se faz frequentemente por ultrafiltração. A ultrafiltração permite remover estas moléculas pequenas, enquanto as proteínas permanecem na solução.

Fonte: agropur.com

Terceiro passo: concentração das proteínas de soro

Depois de removidos os componentes indesejados, as proteínas no soro são concentradas. Este processo é normalmente realizado através de vários métodos (ou da sua combinação), consoante o grau de pureza que se pretende obter no concentrado de proteína e o produto que se quer criar. Pode utilizar-se ultrafiltração, diafiltração, microfiltração, nanofiltração, eletrodiálise, osmose inversa, microfiltração de fluxo cruzado (CFM - Cross Flow Microfiltration), troca iónica ou hidrólise.

Os métodos podem ser usados também de forma combinada, com o objetivo, por exemplo, de reduzir ao máximo a percentagem residual de gordura no concentrado ou de preservar ao máximo a integridade da estrutura da proteína. Cada um dos métodos de concentração de proteína referidos tem as suas vantagens e desvantagens específicas e é utilizado para diferentes tipos de produtos.

Na produção padrão da proteína de whey usada para a nutrição desportiva, na grande maioria dos casos usa-se a filtração por membrana (por exemplo, ultrafiltração, microfiltração de fluxo cruzado) para produzir o concentrado de whey. Se no processo for também usado o método de troca iónica, obtém-se o isolado de whey. Na produção do hidrolisado de whey, em vez da troca iónica, escolhe-se um processo químico conhecido como hidrólise enzimática. A produção da proteína clear combina filtração, troca iónica e hidrólise.

O resultado destes processos tecnológicos é uma solução líquida de proteínas concentradas, que constitui a base dos produtos para

• Concentrado de whey (WPC): A sigla WPC é frequentemente acompanhada do número 75 ou 80. Este número indica o teor de proteína por 100 g de matéria-prima pura. A percentagem de gordura situa-se entre 6-8 %.
• Isolado de whey (WPI) / Isolado de whey clear: O teor de proteína nos isolados atinge, normalmente, mais de 90 %. O teor de gordura ronda 1-2 %, com um mínimo de hidratos de carbono.
• Hidrolisado de whey: O teor de proteína nos hidrolisados situa-se entre 75-80 % em 100 g de matéria-prima pura. No entanto, têm a melhor biodisponibilidade e a digestão mais rápida.

A solução segue depois para a quarta fase, em que ocorre a secagem. Mas antes de chegarmos lá, resumamos as informações básicas sobre os métodos utilizados.

A ultrafiltração (UF) utiliza membranas com poros pequenos para separar as proteínas das moléculas menores, como a lactose, os minerais e a água. As proteínas, devido ao seu maior peso molecular, permanecem de um lado da membrana, enquanto as moléculas menores passam através dela.

• Vantagens: separação eficaz das proteínas dos componentes menores; preserva as propriedades funcionais e nutricionais das proteínas; método amplamente aplicável e escalável.
• Desvantagens: risco de obstrução da membrana, o que exige limpeza e manutenção regulares; pode ser dispendiosa no caso de grandes volumes ou de soluções muito concentradas.

A microfiltração de fluxo cruzado (Cross-Flow Microfiltration) é um método tecnologicamente mais avançado e a sua utilização garante uma maior qualidade e pureza do produto final. Durante o processo, o líquido flui paralelamente à superfície da membrana, e não diretamente através dela. Isto reduz o risco de obstrução da membrana, porque as partículas maiores são continuamente "arrastadas" para longe da superfície da membrana.

• Vantagens: menos suscetível a obstrução e incrustação da membrana do que a filtração tradicional; eficaz para separar partículas maiores, como gorduras e bactérias; melhor para preservar a estrutura e a funcionalidade das proteínas.
• Desvantagens: custos mais elevados de equipamento e manutenção; menos eficaz do que a ultrafiltração para separar proteínas de moléculas menores.

A troca iónica entra no processo quando o resultado pretendido é um isolado de whey. Trata-se de um processo que isola seletivamente componentes proteicos específicos. O soro bruto é enviado através de uma coluna que recolhe as proteínas e as separa com base nas diferenças da sua carga total. O restante (lactose e minerais) é removido e processado noutro componente. A troca iónica recolhe todas as proteínas funcionais e nutritivas do soro, incluindo proteínas bioativas, como imunoglobulinas e lactoferrina. A proteína de whey resultante tem, por isso, menos gordura e lactose do que os concentrados de whey, e também, por exemplo, dissolve-se melhor.

• Vantagens: altamente seletiva para proteínas específicas; eficaz na remoção de impurezas.
• Desvantagens: pode desnaturar algumas proteínas; exige condições específicas para cada tipo de proteína.

Fonte: agropur.com

A hidrólise é um processo bioquímico em que as longas cadeias de aminoácidos no concentrado de whey se decompõem em cadeias peptídicas mais curtas. A hidrólise é realizada com enzimas, ácidos ou álcalis. A hidrólise enzimática é o método mais utilizado, por ser mais específica e mais suave para as proteínas.

A duração da hidrólise pode variar e influencia o grau de decomposição das proteínas e as propriedades do produto final.

• Vantagens: melhora a disponibilidade digestiva e a atividade biológica das proteínas; redução do potencial alergénico de algumas proteínas; permite criar peptídeos específicos com propriedades funcionais direcionadas.
• Desvantagens: pode ocorrer desnaturação (alteração da estrutura) das proteínas, o que afeta as suas propriedades funcionais; o processo de hidrólise pode ser dispendioso devido à necessidade de enzimas ou produtos químicos; possíveis alterações no sabor e no odor do produto final.

Uma forma de tratamento muito popular é o chamado isolado de whey clear (Clear Whey Isolate), que se produz por acidificação e purificação da proteína de whey a pH baixo. A proteína é depois frequentemente hidrolisada para alcançar uma maior biodisponibilidade, através da decomposição e do encurtamento das ligações peptídicas. De forma simplificada, podemos imaginar que as proteínas são "pré-digeridas" já durante o processo.

As fases mais avançadas do processo tecnológico têm como objetivo remover quase por completo o excesso de gorduras e de hidratos de carbono, alcançando assim um teor de proteína mais elevado em 100 g de pó puro. O encurtamento acentuado das ligações peptídicas permite uma absorção mais fácil dos péptidos de proteína para a corrente sanguínea. Proteína clear. No caso da proteína clear, tens a vantagem de não saber a leite e de refrescar muito bem.

A ultrafiltração, a microfiltração de fluxo cruzado e a troca iónica são métodos físicos, que se baseiam na separação das proteínas de acordo com o tamanho das moléculas. Já a hidrólise é um processo químico, que altera a própria estrutura das proteínas. A escolha do método depende das propriedades pretendidas para o produto final e das necessidades específicas do processo produtivo.

Quarto passo: transformação do líquido em pó

O processo de secagem na produção do concentrado de whey é uma fase fundamental, durante a qual a forma líquida do soro se transforma num produto em pó, adequado para armazenamento a longo prazo, fácil distribuição e eventual processamento adicional (por exemplo, aromatização). O método mais difundido e mais utilizado é a secagem por pulverização (spray drying).

Este processo tecnológico envolve a pulverização do soro líquido concentrado em ar quente, dentro de uma câmara de secagem. As moléculas de água evaporam-se rapidamente das gotículas do concentrado, formando-se assim um produto em pó. A secagem por pulverização permite uma evaporação rápida e eficaz das moléculas de água e preserva a elevada qualidade das proteínas. Este processo é sensível à regulação térmica e, por isso, a temperatura e a humidade são rigorosamente controladas em permanência, para evitar a desnaturação térmica das proteínas.

Na fase final, o pó é pesado por uma máquina de embalagem automática em sacos, na maioria das vezes de 25 kg, e armazenado. Para exportação, os sacos são empilhados numa palete e preparados para transporte até uma instalação especializada em aromatização e reembalagem em embalagens de consumo.

Fonte: proteinfactory.com

Quinto passo: aromatização, produção e embalagem

No quinto passo, ocorre o processamento secundário. Na entrada, trata-se de um pó branco sem sabor, e na saída, a proteína ganha a forma que conhecemos - com sabor, adoçada, com cor, e embalada numa embalagem de consumo, na maioria das vezes em sacos ou frascos, em diversas gramagens, de 400 a 2000 g.

Aromatização e adoçamento

O teu sabor favorito de proteína é garantido por aromas artificiais ou naturais, corantes e adoçantes. Para que todos os componentes se misturem bem no shaker, é muitas vezes necessário acrescentar também lecitina completamente inofensiva (na maioria das vezes de soja ou de girassol). Em alguns casos, adiciona-se também às proteínas um agente antiaglomerante - por exemplo, dióxido de silício, que evita a formação de grumos ou reduz a formação de espuma no caso do isolado de whey clear.

Todos os componentes de aromatização são adicionados à proteína numa determinada proporção, de acordo com as preferências do departamento de desenvolvimento da marca, que vai provando e testando continuamente as amostras à procura do melhor sabor - pelo menos deveria fazê-lo. Assim que o sabor e a solubilidade estejam satisfatórios, começa a produção.

Produção e embalagem

A matéria-prima principal e os componentes de aromatização são então literalmente despejados no chamado homogeneizador, que se pode imaginar como um grande misturador. A rotação em diferentes direções garante que a mistura final em pó fica realmente homogeneizada e que todos os componentes adicionados se misturam bem com a base pura de whey. Assim se garante que cada dose de proteína na embalagem sabe sempre da mesma forma quando misturada com a quantidade recomendada de água ou leite. Do homogeneizador, a mistura é depois embalada em embalagens de consumo, de acordo com a gramagem escolhida. Em seguida, o produto é novamente colocado numa palete e transportado até ao armazém da marca. Do armazém, depois de uma encomenda online, é preparado, embalado e transportado até um ponto de entrega ou até tua casa, através do serviço que escolheres.

Fonte: homogenizer.cz

 

Conclusão: escolha e qualidade das proteínas de whey

A base da grande maioria das proteínas de whey é o concentrado, o isolado, o isolado clear ou o hidrolisado de whey. Esta base é, em termos de qualidade, totalmente idêntica ou muito semelhante. É que padrões muito elevados de produção e qualidade destas matérias-primas aplicam-se igualmente a todos os produtores da matéria-prima principal. É precisamente por esse motivo que os leites de marcas diferentes sabem também iguais ou muito semelhantes e têm uma composição nutricional semelhante.

A razão é que o setor agrícola primário, especialmente a indústria de lacticínios e os seus produtos, são um dos setores mais importantes e mais rigorosamente controlados em toda a União Europeia, e a qualidade final está claramente definida e padronizada.

Isto já não se aplica ao processamento secundário no caso da produção de proteínas de soro de leite aromatizadas, durante o qual são adicionados a uma matéria-prima de muito boa qualidade ingredientes aromatizantes de diferentes qualidades, muitas vezes inferiores. Trata-se sobretudo de edulcorantes, aromas e corantes artificiais.

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Fontes:

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