Application of the stearin fraction as a modulator for of crystallization in thermal fractionation of anhydrous milk fat and chocolate manufacturing

Gordura de leite anidra é o sistema lipídico de composição mais complexa encontrada na natureza. Seu uso em escala industrial é restrito devido à sua inadequada plasticidade, baixa resistência térmica e pouca consistência. Ensaios de fracionamento térmico da gordura de leite foram realizados com base em um delineamento experimental fatorial 22 com três pontos centrais e axiais. As temperaturas de cristalização (21 a 27 ºC) e as taxas de resfriamento (5 a 20 ºC/h) foram às variáveis independentes. As variáveis-resposta foram à composição em ácidos graxos saturados, o teor de sólidos a 25 ºC, e a variação do teor de sólidos entre 25 ºC e 35 ºC das frações obtidas. Os resultados indicaram que a temperatura de cristalização exerceu maior influência sobre as respostas avaliadas. Os fracionamentos conduzidos em temperaturas mais altas foram mais efetivos, pois produziram estearina de maior conteúdo de gordura sólida, embora apresentassem baixo rendimento, em torno de 32%. A estearina com maior conteúdo de triacilgliceróis (TAGs) de alta massa molar foi utilizada na confecção de chocolate ao leite, em substituição total à gordura de leite anidra (3%). A utilização da fração estearina na formulação do chocolate retardou a formação do fat bloom e não influenciou no snap. Complementarmente, essa mesma fração estearina foi usada como modulador de cristalização em novos ensaios de fracionamento da gordura de leite. Ela foi inoculada (1, 5, 10%) de duas maneiras diferentes: como sementes de nucleação secundária, sendo adicionada na forma sólida à massa já resfriada na temperatura de cristalização de 27 ºC ou simplesmente incorporada como massa fundida à gordura de leite no início do processo de fracionamento. Em todos os ensaios de inoculação, o tempo de processo foi substancialmente reduzido em relação ao fracionamento térmico tradicional, principalmente quando a técnica da semeadura foi usada. A adição de 1% de estearina à gordura gerou uma nova fração estearina, com maior conteúdo de sólidos. Esta pesquisa produziu estearina da gordura de leite com características adequadas para ser utilizada na produção de um chocolate de alta qualidade, e estabeleceu condições de fracionamento otimizadas para a sua obtenção.Anhydrous milk fat is the lipid system with the most complex composition found in nature. Its use on industrial scale has been limited due to its inadequate plasticity, low thermal resistance and consistency. Thermal fractionations of milk fat were performed based on a factorial 22 experimental delineation with three central and axial points. The crystallization temperatures (21 - 27 ºC) and the cooling rates (5 to 20 ºC/h) were the independent variables. The response variables were the saturated fatty acid composition, the solid fat content at 25 ºC, and the solid fat content differences between 25 and 35 ºC of the stearin fractions obtained. The results indicated that the crystallization temperature exerted the largest influence on the responses. The fractionation runs conducted at higher temperatures were more effective, producing stearin with higher solid fat content, but lower yield, around 32%. Stearin containing large amount of triacylglycerols of higher molar mass were used in formulations of milk chocolate totally replacing the anhydrous milk fat (3%). Compared to the chocolate produced with milk fat, the use of stearin fraction in chocolate delayed the formation of fat bloom but did not influence the snap values. Additionally, the same high solid fat stearin fraction was used as a modulator of the crystallization in further fractionation tests of milk fat. Milk fat was inoculated (1, 5, 10%) by two different ways: as seeds for secondary nucleation added to the mass already cooled down to 27 °C or incorporated as a melt into the milk fat, at the beginning of the fractionation process. In all inoculation tests, the process time was substantially reduced compared to the traditional thermal fractionation. The addition of 1% stearin to milk fat generated a new stearin fraction with higher solid fat content, mainly when the seeding technique was used. This study produced milk fat stearin with suitable characteristics for the production of a high quality chocolate, and established the optima fractionation conditions in order to obtain it