5.4. Resumen y Conclusiones
6.1.2 Sistema de estudio: las caseínas
6.1.2.4 Usos de las caseínas en la industria
En Estados Unidos, la fabricación de caseinatos se desarrolló industrialmente a lo largo de los años cincuenta y sesenta. Ya en 1870, el químico sueco Haammarsten había constatado que la caseína precipitada en un ácido, podía volver a solubilizarse por medio de la adición de una base. Se trata, por tanto, de volver al pH inicial de la caseína en la leche, que es aproximadamente de 6.5. En función del empleo que se les vaya a dar en la industria alimentaria, farmacéutica u otra, los fabricantes producen diferentes caseinatos utilizando distintas bases. La Directiva del Consejo del 25‐7‐83 de la UE (B.O.C.E. del 26/8) permite el empleo de los agentes neutralizantes y tampones opcionales siguientes: hidróxidos, carbonatos, fosfatos o citratos de sodio, potasio, calcio, amonio, magnesio. El empleo de estas bases permite obtener los caseinatos correspondientes y, eventualmente, caseinatos mixtos por combinación de varios. Los dos tipos de caseinatos más utilizados en la industria son el caseinato cálcico y el caseinato sódico, este último utilizado en esta tesis.
A finales de la década de los 60 del siglo pasado, las técnicas de extracción, separación y purificación de la caseína pasaron del estado artesanal al industrial. En
Nueva Zelanda, Países Bajos, Irlanda, Alemania y Francia se instalaron fábricas que podían transformar de 500 a 1000 toneladas de leche desnatada por día. La producción mundial anual de caseína y de caseinato se sitúa entre las 150 y las 300.000 toneladas. En 1983 fue de unas 200.000 toneladas y en 2004 de alrededor de 250.000 toneladas. Los principales países productores son Nueva Zelanda, Francia, Países Bajos, Alemania, Australia, Argentina e Irlanda. Los países de la Europa de Este también son productores importantes, en especial Rusia y Polonia. La producción de caseína y caseinatos de la Unión Europea oscila en torno a las 100.000 toneladas, de las cuales Francia produce el 35 %, los Países Bajos el 20 %, Alemania el 20 %, Irlanda el 20
% y Dinamarca el 8 %. A pesar de los avances realizados en el campo de la centrifugación y las técnicas de ultrafiltración, no se puede obtener una caseína relativamente pura sin haberla precipitado previamente, obteniendo una suspensión de caseína en el lactosuero, con lo que una simple operación de separación mecánica es suficiente entonces para su extracción.68 La caseína y los caseinatos se pueden obtener por vía química y físico‐química, a partir de la caseína ácida, por vía fermentativa utilizando bacterias lácticas como la caseína láctica, y por vía enzimática por medio de la caseína cuajada. La fabricación del caseinato se hace a partir de la caseína ácida o láctica. Una vez insolubilizada la caseína, se puede extraer y purificar, aunque este estado insoluble impide su utilización en numerosos campos en los que se necesita una caseína soluble, el caseinato.
Cuando la leche se acidifica hasta pH 4.6, el fosfato de calcio se disocia de las micelas de caseína y deteriora la estructura micelar, provocando que la caseína se agregue y precipite. El tratamiento de ese precipitado con hidróxido cálcico o hidróxido sódico da lugar a los correspondientes caseinatos. Posteriormente, se lleva a cabo un secado para estabilizar el caseinato que se presenta en forma de polvo blanco.
Los productos lácteos forman una parte muy importante de la dieta humana, siendo la producción mundial total de leche de vaca en 2012 de aproximadamente 750 millones de toneladas. La leche en sí es una mezcla relativamente compleja, siendo los constituyentes principales, como ya se ha mencionado, grasa, minerales, azúcar (lactosa) y proteínas. Las proteínas están presentes en la leche en una concentración de aproximadamente 35 g∙L‐1 y pueden dividirse en dos clases principales: las caseínas, que quedan retenidas en la cuajada, y las proteínas de suero, que se mantienen en el líquido residual durante la fabricación del queso. Se estimó que la producción mundial de queso fue de alrededor de 21 millones de toneladas en 2011. Cada vez se consumen más proteínas de leche, no como leche
líquida, sino como ingredientes en productos que se han procesado en un mayor o menor grado. El grado de procesamiento varía desde yogurt y fabricación de queso casero hasta la incorporación de fracciones de proteínas de leche en salsas y cremas para untar.
En la alimentación especial, la caseína sirve para la elaboración de preparados médicos y concentrados proteicos destinados a la alimentación de deportistas, especialmente después de su entrenamiento. Así se ha observado que la digestión de las caseínas es más lenta que la de las lactoproteínas solubles (también denominadas seroproteínas) y, por ello, más apropiada para reparar el anabolismo de los aminoácidos durante el periodo que sigue a una comida.
Pero las caseínas además de usarse directamente en la elaboración de productos alimentarios (derivados lácteos y cárnicos, panes y productos de repostería, etc.) la caseína se usa industrialmente en la elaboración de productos no alimentarios como pegamentos y pinturas o plásticos. Otros usos tecnológicos son la clarificación de vinos o como ingrediente en preparados de biología molecular y microbiología (medios enriquecidos para el cultivo bacteriano).
Las caseínas tienen aplicaciones tecnológicas como uso en envoltura dada su capacidad para formar películas y su alta adherencia, por tanto se usan para la fabricación de pinturas, tintas, dar acabados a cueros. Como adhesivo y puesto que tienen una alta manejabilidad, fuerza de adhesión y resistencia al agua, se pueden usar como colas con base acuosas. En lo que se refiere a su uso como aditivo para plásticos los caseinatos se emplean debido a su buen procesado, su resistencia mecánica y al agua. Así, se usan en la fabricación de plásticos rígidos, plásticos desechables o plásticos para envoltura de embalaje. Por último las caseínas se usan en la fabricación de surfactantes puesto que sus disoluciones hacen que varíe la tensión superficial y le confieren estabilidad a la interfase, por tanto pueden ser utilizadas en la fabricación de detergentes dada su capacidad surfactante.