Desarrollo de un proceso de secado por atomización de proteínas lácteas de alto valor
Centro de fabricación de Cremo en Villars-sur-Glâne, Suiza. Fotos FOTO STEMUTZ
Valfoo es uno de los principales proveedores familiares de productos nicho de leche y suero en Europa. Con sede en Suiza y una fuerte presencia en Asia, la empresa trabaja con fabricantes asociados, incluido el destacado productor lácteo suizo Cremo SA, para desarrollar procesos sostenibles para productos lácteos especializados
En 2019, con un exitoso negocio global de productos lácteos existente y una gama de productos en expansión, los hermanos Daniel y Oliver Krayl, fundadores de Valfoo, pusieron sus miras en la fabricación de lactoferrina, una proteína láctea de alto valor, en forma de polvo secado por atomización. Daniel y Oliver se asociaron con GEA, además de con el experto fabricante de productos lácteos Cremo, para desarrollar y poner a punto un proceso comercial. El objetivo era construir una planta de fabricación de lactoferrina deshidratada por atomización en las instalaciones de Cremo en Villars-sur-Glâne.
Con el proyecto de lactoferrina terminado con éxito en 2021, los socios fueron los primeros en Suiza en establecer un proceso industrial para generar lactoferrina en polvo mediante la tecnología de secado por atomización. La planta está plenamente operativa en las instalaciones de Cremo, y produce diariamente unos 65 kg de lactoferrina en polvo que Valfoo comercializa a fabricantes de productos en polvo nutricionales para lactantes y adultos, y de suplementos para la salud, en todo el mundo.
Oliver Krayl (izquierda) uno de los hermanos fundadores de Valfoo, con Edgar Fasel, director de planta de Cremo. Fotos FOTO STEMUTZ
Valfoo, Cremo y GEA se encontraban en una posición ideal para trabajar juntos en el proyecto de lactoferrina deshidratada por atomización. Como segunda empresa procesadora de leche de Suiza, y con más de 800 empleados, Cremo tiene mucha experiencia en todos los aspectos de la fabricación de productos lácteos, incluida la producción avanzada de suero y proteínas lácteas en polvo. La empresa también mantiene una relación independiente con GEA, de casi 50 años, por medio de la cual han logrado una serie de hitos tecnológicos esenciales. En 2005, Cremo fue la primera empresa en instalar el filtro secador integrado (IFD) de GEA. Cremo fue también la primera empresa de Europa en introducir la tecnología punta GEA Cyclone Extra Efficiency (CEE).
Un ambicioso proyecto …
El desarrollo de un proceso de fabricación sólido para lactoferrina secada por atomización fue un logro significativo, reconocieron los socios. “Generar un proceso de secado por atomización para producir lactoferrina en polvo fue un proyecto ambicioso y un paso audaz”, comentó Daniel. “Esta proteína de suero es muy sensible al calor, por lo que se ha fabricado tradicionalmente mediante técnicas de liofilización, que requieren menos calor que el secado por atomización, pero que son más costosas”.
A pesar de los retos, Valfoo, GEA y Cremo se impusieron la tarea de idear, probar y afinar un proceso de secado por atomización que fuera más eficaz que la liofilización y que pudiera generar lactoferrina en polvo de gran pureza con propiedades fisicoquímicas definidas con precisión.
De hecho, los socios se enfrentaron al reto de desarrollar una línea de proceso completa, desde la extracción de lactoferrina de la leche líquida, hasta su secado por atomización, que evitara exponer el producto a un exceso de calor que pudiera desnaturalizar la proteína, pero que ofreciera una alta eficacia, para mantener las pérdidas de producto al mínimo.
Polvo de lactoferrina secado por atomización en Cremo. Fotos FOTO STEMUTZ
“Con Cremo a bordo como nuestro socio de fabricación, en 2019 nos dirigimos a GEA con el reto de configurar un equipo de secado por atomización que pudiera cumplir todos nuestros requisitos para producir lactoferrina con la pureza, funcionalidad y otras propiedades requeridas”, - Daniel Krayl, cofundador de Valfoo
- Daniel Krayl, cofundador de Valfoo
Donde sucede la magia …
“Junto con Cremo montamos la línea húmeda para aislar y purificar la lactoferrina líquida de la leche, y viajamos al Centro de Pruebas de GEA en Copenhague con unas cuantas botellas de leche con lactoferrina, para realizar los ensayos iniciales”, dijo Daniel. “Trabajamos con los equipos de GEA en el Centro de Pruebas de Copenhague para configurar la planta de secado por atomización, incluidas las características del equipo, como la boquilla de la torre de atomización y los parámetros del proceso, incluidas las temperaturas de entrada y salida”, prosigue Oliver. “Conseguirlo fue un gran logro, dada la cantidad relativamente pequeña de lactoferrina pura con la que teníamos que trabajar”.
Un factor crítico para el éxito del proyecto fue el tamaño de la torre. Utilizando una torre de tamaño óptimo, los socios pudieron evitar someter la lactoferrina a un calor excesivo. El tamaño de la torre seleccionada también minimizó la cantidad de polvo que entra en contacto con superficies calientes, lo que puede ocurrir cuando se utilizan equipos más pequeños.
Así pues, aunque antes se suponía que el calor asociado a cualquier tecnología de secado por atomización destruiría la lactoferrina, como señaló Daniel: “En realidad, con la torres de atomización GEA no tenemos este problema. No se produce una desnaturalización significativa de la proteína”.
Inspección del proceso de secado por atomización en Cremo. Fotos FOTO STEMUTZ
La solución de GEA …
El proceso de secado por atomización desarrollado por GEA, Valfoo y Cremo se lleva a cabo en una torre de atomización GEA VSD® de una etapa y tamaño 12,5, que presenta un tiempo de secado corto, y se ha configurado con ciclones GEA CEE para conseguir un alto rendimiento. Aunque la nueva torre de lactoferrina es más pequeña que las demás torres de atomización de Cremo, ofrece las mismas características que cumplen los requisitos de las plantas industriales de procesado de alimentos.
“La torre de atomización que tenemos ahora tiene, en realidad, un tamaño perfecto para nuestro producto y se ha optimizado con respecto a características como la altura de caída del polvo saliente, la presión, el diseño de la boquilla y el calor de entrada y salida”, señaló Daniel. “El ajuste fino de estos parámetros ayuda a garantizar un procesado reproducible para lograr los efectos exactos de secado por atomización requeridos, y generar así la distribución del tamaño de partícula y unas propiedades muy precisas”.
Funcionamiento sin fallos …
Una vez completado, en 2020, el montaje del proceso de principio a fin, desde el tratamiento de la leche hasta el envasado de lactoferrina en polvo secada por atomización en las instalaciones de Cremo, Valfoo llevó a cabo algunas pruebas adicionales y el ajuste fino del proceso global. Tras la instalación de la torre de atomización en Cremo, los especialistas de Cremo y GEA tuvieron que definir los procesos in situ. La planta funciona sin problemas desde la primavera de 2022, generando actualmente 10.000 kg de lactoferrina al año, con la posibilidad de aumentar la producción a 25.000 kg. “Y lo que es más importante, esta planta de secado por atomización de GEA nos da mucho margen para crecer y expandirnos”, señaló Oliver.
“El desarrollo de un proceso de producción que permita fabricar lactoferrina funcional de gran pureza mediante la tecnología de secado por atomización ha dependido de la experiencia combinada de la industria, el proceso, el producto, y de la ingeniería de Cremo, Valfoo y GEA, todo ello en colaboración”, declaró Edgar Fasel, de Cremo.
El cofundador de Valfoo, Oliver Krayl (izquierda), y el director de planta, Edgar Fasel, en las instalaciones de secado por atomización de Cremo. Fotos FOTO STEMUTZ
“Ya disponíamos de la infraestructura física y los conocimientos técnicos del proceso y confiábamos en que GEA configurase una solución de secado por atomización que generaría una sustancia en polvo con las características deseadas. La planta final cumple todas nuestras expectativas”. - Edgar Fasel, director de planta de Cremo
- Edgar Fasel, director de planta de Cremo
Los puntos a favor de la lactoferrina secada por atomización …
El secado por atomización tiene algunas ventajas importantes sobre la liofilización para producir lactoferrina en polvo, a pesar del coste. En comparación con los procesos de liofilización, el secado por atomización permite un control más preciso y constante del tamaño de las partículas de polvo. Esto significa que la distribución del tamaño de las partículas puede definirse con precisión, lo que permite elaborar un producto en polvo más fácil de disolver en agua. Esta característica es importante para los preparados para lactantes. Además, la lactoferrina en polvo secada por atomización es más pálida que la lactoferrina liofilizada de color rojizo, por lo que cualquier producto que incluya esta proteína será mejor desde el punto de vista visual.
Por otra parte, en comparación con la lactoferrina liofilizada, las formulaciones secadas por atomización presentan características que facilitan el prensado del polvo en comprimidos o el llenado de cápsulas. Para comprimir la lactoferrina deshidratada por atomización es necesario utilizar menos celulosa, dióxido de silicio u otros excipientes, por lo que el contenido proteínico por comprimido puede ser mayor, lo que se traduce en un producto de mayor calidad para aplicaciones nutracéuticas.
“Alcanzar el objetivo de este importante proyecto con nuestro socio a largo plazo Cremo SA y Valfoo AG ha sido un ejemplo perfecto de gran trabajo en equipo”, dijo Johnny Bonke, director de conocimiento de aplicaciones lácteas en GEA. “Desde las primeras experiencias de ensayo en el Centro de Pruebas GEA, las tres empresas han colaborado estrechamente para desarrollar la configuración de la planta y las condiciones de funcionamiento, primero a escala piloto, y después confirmando todos los resultados para la planta comercial. En GEA, seguiremos prestando un apoyo continuo a Valfoo y Cremo, haciendo crecer la producción de lactoferrina suiza gracias a nuestras tecnologías demostradas”.
El cofundador de Valfoo, Oliver Krayl (izquierda), y el director de la planta de Cremo, Edgar Fasel. Fotos FOTO STEMUTZ
