301105 lectura leccion_evaluativa_u2

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301105 lectura leccion_evaluativa_u2

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERÍA PROGRAMA TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS CURSO 301105_ TECNOLOGÍA DE LACTEOS MARGARITA GOMEZ DE ILLERA (Director Nacional) BOGOTA Julio _2013
  2. 2. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 UNIDAD II TECNOLOGIA DE LOS PRODUCTOS LACTEOS: Leche cruda – leche evaporada – leche fermentada Introducción En esta unidad se tratan los siguientes aspectos: Los principios tecnológicos del procesamiento de la leche para consumo directo y los principios tecnológicos de los productos obtenidos a partir de la leche como: leches concentradas, leches en polvo y leches fermentadas. El propósito de esta unidad, es que el estudiante conozca y se apropie de los principios tecnológicos que intervienen en los diferentes tratamientos de la leche para consumo directo y para la obtención de los productos derivados de ella. Así mismo que comprenda la necesidad de un buen control de todos los parámetros involucrados en los diferentes procesos que apunten a la obtención de un producto con buena calidad higiénica, técnica y nutricional. Justificación La transformación de la leche para la obtención de productos como las leches concentradas, las leches evaporadas, leche en polvo y leches fermentadas, requieren del estudio de los principios científicos y tecnológicos que permitan conocer y comprender los cambios físicos, químicos y bioquímicos, que ocurren en cada una de las etapas de los diferentes procesos para obtener un productos con la calidad requerida tanto técnica como microbiológica y nutricional. Por otra parte la comprensión de estos principios le permitirá a los estudiantes adquirir las conocimientos necesarios para estandarizar procesos y para desarrollar nuevos productos o mejorar los existentes. Objetivo General Conocer, comprender y aplicar las diferentes operaciones que se realizan para la obtención de la leche para consumo directo y para su procesamiento industrial que conlleve a la obtención de productos con la calidad técnica, higiénica y nutricional requerida para que un producto sea apto para el consumo humano.
  3. 3. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Objetivos específicos 1. Conocer y comprender en que consiste la operación de enfriamiento de la leche y el equipo utilizado para dicha operación. 2. Conocer y comprender los parámetros que se deben tener en cuenta para el almacenamiento de la leche. 3. Conocer y comprender en qué consiste la operación de higienización de la leche 4. Conocer y comprender en qué consiste la operación del descremado y cuál es su función. 5. Conocer y comprender cuales son los diferentes tipos de tratamiento térmicos que se puede realizar en la leche, identificando sus ventajas y desventajas. 6. Aplicar las diferentes etapas del proceso de la leche para su industrialización 7. Comprender y aplicar los procesos tecnológicos para la obtención de: leches concentradas, leche en polvo, leches fermentadas. Identificar y analizar los diferentes defectos que se presentan en cada uno de los productos obtenidos a partir de la leche, determine las causas y la forma de corregirlas o evitarlas 8. Comprender y aplicar los cálculos matemáticos que se requieren en cada uno de los procesos para la estandarización de los diferentes productos 9. Aplicar los principios sobre de balance de materia y energía como herramienta importante para el cálculo del rendimiento y costos de los diferentes procesos tecnológicos. 10.Conocer y aplicar lo relacionado con el control de calidad para cada uno de los productos obtenidos de acuerdo a las características técnicas, nutricionales y microbiológicas específicas para cada producto según las normas establecidas.
  4. 4. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 CONTENIDO Capítulo 1. Tratamiento de la leche para consumo directo Lección 16. Enfriamiento Lección 17. Almacenamiento Lección 18. Higienización Lección 19. Descremado Lección 20.Pasterización Capítulo 2. Leches concentradas y evaporadas Lección 21. Descripción general Lección 22. Proceso de elaboración de la leche evaporada Lección 23.Defectos en la leche evaporada. Lección 24. Leche condensada azucarada Lección 25. Leche en polvo. Práctica 2: Elaboración de: arequipe, manjar blanco o panelitas Capítulo 3. Leches fermentadas Lección 26. Generalidades y valor nutritivo Lección 27. Características de las bacterias lácticas Lección 28. Tipos de cultivos Lección 29. Clasificación de los productos fermentados Lección 30. El yogurt.
  5. 5. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 AUTOEVALUACION INICIAL Apreciado estudiante: Es importante que trate de contestar las siguientes preguntas, para que usted mismo analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber. A. Tratamiento de la leche para consumo directo 1. ¿Cuáles son los tratamientos básicos que se realizan en la industrialización de la leche para consumo directo? 2. ¿En qué consisten las operaciones de enfriamiento, almacenamiento, higienización y descremado y cuál es la función de cada una? 3. Cuáles son las operaciones que involucra la higienización?. Describa cada una de ellas. 4. ¿Cuál es la diferencia entre pasterización baja, alta y ultra pasterización? Tenga en cuenta las siguientes variables: temperatura, tiempo y calidad técnica, física y microbiológica de la leche. B. Leche concentrada o evaporada 5. ¿Qué entiende usted por leche concentrada o evaporada? 6. Realice un diagrama de flujo para el proceso de elaboración de una leche evaporada y describa brevemente cada una de las etapas, indicando los diferentes parámetros o puntos críticos de control. 7. ¿En qué consiste el proceso de estandarización de la leche para la obtención de sus productos? 8. Qué entiende por leche condensada azucarada? 9. Realice un diagrama de flujo para el proceso de elaboración de la leche condensada azucarada y describa cada una de las etapas del proceso. 10.Describa los diferentes defectos que se pueden presentar en la leche condensada azucarada, identificando las causas y la forma de prevenirlos. C. Leche en polvo 11.¿Qué entiende usted por leche en polvo? 12.¿Cuáles son los métodos de desecación de la leche en polvo? 13.Elabore un diagrama de flujo para la elaboración de la leche en polvo señalando los puntos críticos de control y describa cada una de las etapas del proceso. 14.Describa los diferentes defectos que se pueden presentar en la leche en polvo, identificando las causas y la forma de prevenirlos.
  6. 6. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 D. Leches fermentadas 15.¿Qué entiende por leche fermentada? 16.¿Cuántos tipos de leches fermentadas conoce? 17.¿Cuáles las características físicas, químicas y nutricionales de las leches fermentadas? 18.¿Cómo se elabora el yogurt? 19.¿Qué defectos se pueden presentar en este tipo de productos?
  7. 7. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 CAPÍTULO 1. TRATAMIENTOS DE LA LECHE PARA CONSUMO DIRECTO La leche una vez recibida en la planta es sometida a una serie de tratamientos físicos que son realizados en las secciones de recepción y de proceso y su tratamiento depende del producto a elaborar. Este capítulo trata sobre los diferentes tratamientos básicos que debe tener la leche cruda para hacerla apta para el consumo humano- Los tratamientos básicos son: Lección 16. Enfriamiento Lección 17. Higienización Lección 18. Descremado Lección 19. Homogenización Lección 20. Tratamiento térmico (pasterización, refrigeración) LECCION 16. Enfriamiento La leche que no vaya a ser procesada en un corto tiempo después de recibirse en la planta, debe ser enfriada a unas temperaturas entre 4 y 5o C para almacenarla hasta que inicie su procesamiento. Sin embargo si la leche va a ser utilizada par la producción de quesos se debe mantener a una temperatura de 10 o C, ya que temperaturas más bajas afectan las propiedades del Caseinato de Calcio, componente básico para la producción de queso. El enfriamiento de la leche se efectúa en un Intercambiador de calor de placas, que consiste en un equipo provisto de placas en acero inoxidable colocadas paralelamente unas de otras y separadas por empaques de goma, su disposición en forma alterna permite que circule dos corrientes de flujo: el de la leche y el de agua helada, que se encuentra a una temperatura entre 2 y 2.5 o C, encargándose de absorber el calor de la leche y enfriarla. A las temperaturas óptimas para su almacenamiento. (4 a 5 o C). El intercambiador de calor también se utiliza para el tratamiento térmico de la leche específicamente para la pasterización alta, por lo que se tratará con más detenimiento en el numeral relacionado con la pasterización. LECCION 17. Almacenamiento una vez fría la leche se transporta a tanques de almacenamiento de donde se enviarán a las diferentes secciones de proceso, normalmente la capacidad de los tanques de almacenamiento de la leche se determina con base a la capacidad de producción de la planta es decir a la capacidad que tiene la planta de producir un
  8. 8. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 volumen determinado de productos. La capacidad adecuada del tanque de almacenamiento será la diferencia entre el volumen de la leche que se recibe en determinado período y el volumen de la leche que se industrializa, lo cual dará la capacidad del tanque de almacenamiento de le leche que no se industrializará en ese mismo período, sin embargo es importante dar un margen mayor en la capacidad de los tanques para situaciones imprevistas. Los tanques de almacenamiento deben cumplir con las siguientes especificaciones: el material de construcción debe ser en acero inoxidable, provistos de un sistema cerrado, puede estar en posición horizontal o vertical, debe poseer un agitador tipo sanitario, tablero de control con indicadores de medición de volumen y temperatura. Deben estar diseñados con las condiciones necesarias para almacenar la leche a temperaturas entre 4 y 5 o C por un período mínimo de 20 horas en climas fríos o templados pero en climas cálidos se les debe instalar un material aislante. Su ubicación puede ser en la sección de recepción o de proceso, en el último caso debe estar cerca de los clarificadores e intercambiadores de calor. LECCION 18. Higienización Debido a que la leche cruda generalmente contiene macro y micro partículas o cuerpos extraños que pueden haberse originado durante las operaciones antes y después del ordeño, según las condiciones sanitarias con que se has realizado, Es necesario entonces realizar las operaciones de filtración y centrifugación en la etapa de recepción de la leche con el fin de eliminar toda impureza que traiga antes de someterla a las otras operaciones para su industrialización. La operación de centrifugación se realiza en unos equipos llamados clarificadores.  Filtración Esta operación consiste en pasar la leche por unos filtros de tela sintética o algodón, en el momento de traspasar la leche que viene de su centro de acopio (granja) al tanque de balanza donde se realiza la eliminación inicial de las macropartículas o elementos extraños que trae la leche cruda. Normalmente se realiza un segundo filtrado al precalentar la leche en el intercambiador de calor que generalmente está provisto de filtros a presión.  Clarificación o centrifugación Esta operación consiste en llevar la leche a una clarificadora que funcionan por centrifugación separando en la superficie de la pared interna del aparato todos los contaminantes que quedan después de haberla sometido a la filtración el diseño de este máquina es semejante al de una descremadora, con algunas diferencias según sea el tratamiento de la leche a realizar.
  9. 9. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Bactofugación Es la operación mediante la cual la leche se somete a un equipo de bactofugación para separar además de las partículas contaminantes de la leche , cierto tipo de bacterias esporuladas como los bacilos y los Clostridium, que producen efectos nocivos en la producción de algunos quesos como el Gruyére y Emmenthal. Mediante esta operación se logra eliminar alrededor del 90% de las bacterias mencionadas con un pérdida máxima del 1.5% de leche. Una mayor eficacia en el proceso se logra reduciendo la viscosidad de la leche mediante el calor sometiéndola a unas temperaturas entre el 60 y 65 o C.  Homogenización Esta operación se aplica a la leche con el fin de reducir el tamaño de los glóbulos grasos de la leche o la crema y evitar la aparición de la grasa en la superficie al separarse la fase hídrica de la materia grasa. El procedimiento consiste en someter la leche a unas presiones entre 250 a 350 kilogramos por centímetro cuadrado cuando se conduce a través de un tubo cerrado por el orificio externo o salida de la leche con un tapón cónico de acero, donde choca con gran fuerza lográndose el rompimiento de los glóbulos grasos de la leche hasta obtener un tamaño entre 1 a 2 micras. La salida de la leche por la abertura del tapón produciéndose una reducción rápida de la presión de la leche ocasionando el estallido del glóbulo graso. La operación de homogenización se puede realizar antes o después de la pasterización y es importante analizar la ventaja de uno y otro proceso desde el punto de vista microbiológico. Cuando la pasterización se realiza antes, de la homogenización, en un leche contaminada por bacterias entre las cuales se encuentran los Staphylococcus, que se agrupan en forma de racimos, o las Sarcinas que se agrupan en paquetes, al recibir la leche el tratamiento de pasterización se eliminan las bacterias de la superficie y sobreviven las del centro, entonces cuando se aplica la homogenización se rompen los racimos o paquetes produciéndose un conteo mayor de células bacterianas. Cuando se realiza primero la homogenización y después la pasterización, las agrupaciones de bacterias mencionadas, se separan y se convierten en cocos aislados, los cuales se destruyen más fácilmente por acción del calor. La temperatura de homogenización aconsejable es de 65 a 70 o C; sin embargo un efecto desfavorable en este procedimiento es que se aumenta la superficie de materia grasa ( al reducirse el tamaño del glóbulo graso) lo que disminuye la acción de los agentes químicos emulsificantes y protectores del glóbulo graso, la lecitina y las proteínas de la membrana del glóbulo y con ello los triglicéridos
  10. 10. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 quedan expuestos a la acción de la lipasa, ocasionando el efecto de rancidez de la crema, efecto que se puede obviar si se somete la crema a una pasterización alta, cuya temperatura sea de 90 o C por 15 a 20 segundos, con el fin de inactivar o destruir la enzima. LECCION 19. Descremado Esta operación tiene como objetivo separar parcialmente o totalmente el contenido de materia grasa de la leche. Para este se utiliza una descremadora que opera por centrifugación. Y su diseño es parecido a la clarificadora. Para lograr un descremado óptimo se debe someter la leche a una temperatura entre 30 y 35 o C. El descremado total de la leche se utiliza para obtener una crema con un alto contenido de materia grasa (aproximado a 40%) la cual se utiliza en la elaboración de la mantequilla. El descremado parcial es utilizado para reducir el contenido graso de la leche que se necesita en la elaboración de quesos, o productos tipo light y dicha proporción dependerá del tipo de queso o producto a obtener. La leche descremada tiene una variedad de usos entre los cuales se encuentra la producción de quesos de diferente contenido graso, la producción de leche en polvo descremada o para la producción de caseína,  Tratamiento Térmico Cualesquiera que sea el tipo de leche de productos o subproductos a obtener se requiere someter la leche a un tratamiento térmico previo. Este tratamiento tiene varios objetivos a saber: Destruir todos los agentes patógenos causantes de enfermedades al hombre tales como bacterias, Rickettsias, virus, protozoarios Reducir los microorganismos saprofitos que son los que generalmente afectan la calidad de la leche y sus productos. Aumentar el período de conservación de la leche y sus productos. El nombre de pasterización se debe al químico francés Louis Pasteur quien a finales del siglo XXI descubrió a través de sus investigaciones la manera de eliminar las levaduras indeseables en la fermentación del vino y de la cerveza, mediante la aplicación de calor a una temperatura aproximada de 65 por 30 minutos logrando así que las levaduras fundamentales para la elaboración de estos productos pudieran crecer. A fines del mismo siglo el procedimiento realizado por Pasteur se aplicó a la leche obteniéndose los resultados favorables con respecto a la conservación de la calidad microbiológica de la leche, sin alterar su calidad organoléptica. Hoy en día se realiza este tratamiento en la elaboración
  11. 11. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 de muchos productos que pertenecen a otros grupos de alimentos, como frutas, hortalizas entre otros. La pasterización es entonces un tratamiento térmico por debajo del punto de ebullición del agua y en un tiempo mínimo que permita las destrucción total de los microorganismos patógenos, se han realizados diferentes ensayos para determinar las diferentes combinaciones de tiempo y temperatura a los cuales se destruyen las bacterias patógenas que pueden crecer en el medio de la leche, obteniéndose los resultados que aparecen en la tabla 3. El equipo más utilizado hoy en día para la pasterización de la leche es el intercambiador de calor de placas, más adelante se dará una breve descripción de este equipo. Tabla 4. Tiempo (en segundos) de muerte térmica de algunas bacterias patógenas BACTERIAS 60 o C. 65 o C. 70 o C. 75 o C. 80 o C. Mycobacterium (tuberculosis) 17 –32 seg 10 –17 seg 5-8 seg 2-3 seg Brucella Melitensis (fiebre malta) 175–210seg 32-55 22-29 10-12 2-4 Corynebacterium (difteria) 28-35 9-10 3 2 2 Salmonella typhosa (fiebre tifoidea) 76-82 17-19 6-7 2-3 2 Streptococcus pyogenes (intoxicación alimentaria) 1080-1330 58-63 12-15 5-7 3-4 Escherichia Coli 125 18 - 4 2 Fuente: Francis Keating Patrick. Introducción a la Lactología. 2000 Se distinguen tres métodos de pasterización: la pasterización lenta o baja, la pasterización alta y rápida y la ultra pasterización. LECCION 20. Pasterización.  Pasterización lenta o baja. Mediante este tratamiento la leche se somete a temperaturas entre 63 a 65o C por un tiempo de 30 minutos para luego someterla e enfriamiento. Este tratamiento por se suave no produce mayores modificaciones en las características de aroma, color y sabor de la leche y la separación de la crema es más ràpida. Desde el punto de vista bacteriológico es un método eficaz para eliminar las bacterias patógenas siempre y cuando no se trabaje grandes volúmenes y se evite la formación de espuma, para que no se contamine la leche por bacterias termorresistentes. Se aconseja este tratamiento para cantidades de leche hasta
  12. 12. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 de dos mil litros, y con leches con escasa carga bacteriana. Para cantidades mayores se aconseja el método de pasterización alta o rápida. El equipo utilizado puede ser el de una tina quesera provista de doble pared por donde se hace circular agua fría y agua caliente, por supuesto la operación de transferencia de calor es bastante lenta pues además de los 30 minutos debe tenerse en cuenta el tiempo que se necesita para ajustar la temperatura requerida para el calentamiento y luego para el enfriar la leche.  Pasterización rápida o alta Consiste en someter la leche a una temperatura de 72 o C, durante 15 segundos. Es el tratamiento más utilizado actualmente. Esta pasterización se realiza en un pasterizador propiamente dicho o intercambiador de calor de placas. (Figura 9). El intercambiador de calor de placas consiste en un equipo de placas rectangulares y de superficie ondulada que se unen en forma vertical y en posición paralela, mediante empaques de goma localizados en la periferia de las placas. Entre los espacios de las placas circula en forma alterna la leche y el agua caliente o fría, siendo el flujo de la leche continuo lo cual es una ventaja en tiempo y sobre la calidad de la leche teniendo en cuenta que una de las características del equipo es que es un sistema cerrado. El cuerpo del intercambiador está divido en dos secciones una anterior (adelante) o de calentamiento y otra posterior (atrás) o de enfriamiento. La primera sección (anterior) está provista de dos áreas, la de recuperación y la de pasterización. En la sección de recuperación fluye la leche fría, encontrándose con la leche que ha sido pasterizada (área de pasterización a temperaturas de 72 - 73 o C por 15 a 20 segundos) y que fluye en sentido contrario. Es en esta sección donde ocurre el intercambio de calor: la leche caliente cede calor a la leche fría, enfriándose y la leche fría absorbe calor y se calienta, ocurriendo el precalentamiento. La leche que sale de la sección de recuperación, pasa a la sección de enfriamiento (posterior), que también está provista de dos áreas: una por la que circula agua fría y que enfriará la leche que entra precalentada y la otra por la que circula el agua helada y enfría aún más la leche hasta una temperatura de 4 o C para pasar enseguida al tanque de almacenamiento. En resumen la leche realiza el siguiente recorrido: precalentamiento (en la zona de recuperación), pasterización (72 - 73 o C por 15 –20 segundos); enfriamiento con leche fría en la zona de recuperación, y con agua fría y finalmente con agua helada, en la zona de enfriamiento.
  13. 13. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Ventajas de este tratamiento con respecto a la pasterización baja:  Flujo de la leche continuo, permitiendo manejar grandes cantidades en una misma jornada de trabajo.  Mayor ahorro de energía. Recuperándose hasta un 80% de calor  Mayor rapidez (de 2 a 3 minutos)  Ocupa menos espacio  Menor riesgo de contaminación de la leche  Mayor garantía de higiene ( más facilidad de limpieza)  Ultra pasterización Consiste en someter la leche a temperaturas entre 110 - 115 o C por un tiempo no mayor de 4 segundos. Para luego envasarla en empaques de cartón o Tetrapak. Mediante este método la leche tiene un mayor período de conservación sin aplicar ningún sistema de refrigeración ni en el transporte ni en los almacenes o tiendas. Por lo tanto la leche podrá ser transportada y distribuida a lugares lejanos sin sufrir deterioro alguno, así mismo ubicarla en los anaqueles de los supermercados y tiendas a temperatura ambiente siempre que se tengan en cuenta las condiciones requeridas para su transporte, distribución y almacenamiento. El proceso que implica la obtención de una leche ultra pasterizada es el de inyectar directamente sobre la leche pasterizada una corriente de vapor purificado, con lo que se logra la elevación de la temperatura deseada para pasar a una cámara de vacío donde ocurre las expansión del líquido y como consecuencia la separación de vapor, el cual es absorbido por la corriente del agua que se utiliza para generar el vacío de la cámara.  Pasterización de la leche para la fabricación de quesos Para la elaboración de quesos se debe pasterizar la leche a temperatura de 70 o C durante 15 a 20 segundos, el tratamiento rápido o a 65 o C por 30 minutos en el tratamiento lento. Un tratamiento térmico a temperaturas más elevadas produce la precipitación del calcio como trifosfato de calcio que es una sal insoluble. Este fenómeno descompensa el calcio iónico frente al calcio coloidal ocurriendo una coagulación defectuosa. Esta pérdida se puede recuperar con la adición de cloruro de calcio en un proporción entre 10 a 30 gr. Por 100 litros de leche.  Pasterización de la leche para elaborar mantequilla La leche que se va a utilizar para obtener mantequilla debe someterse a un tratamiento de 95 o C, durante 15 – 20 segundos y luego enfriarse a 60 a 65 o C, para proceder a descremado. La crema por separado se debe pasterizar a 95 o C por 15 a 20 segundos para inactivar la enzima lipasa, causante de la rancidez de
  14. 14. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 la mantequilla. Luego se somete a enfriamiento hasta una temperatura de 21 o C o a 7 – 8 o C (según índice de yodo de la grasa butírica)  Pasterización para la leche en polvo El tiempo y la temperatura de pasterización dependerán del tipo de leche a obtener. Para la leche descremada se debe precalentarse a 88 o C por 3 minutos y para leche con materia grasa a 90 o C por 20 minutos con este precalentamiento se garantiza la destrucción de la lipasa y por supuesto un menor riesgo de contaminación b3.acteriana. Una vez sometida a cualquiera de los tratamientos térmicos señalados se concentra la leche y luego se somete a secado a unas temperaturas entre 250 - 300 o C Refrigeración y congelación  Refrigeración La finalidad de la refrigeración es enfriar la leche a una determinada temperatura que modifique la velocidad de algún proceso, por ejemplo para retardar la alteración, para provocar la cristalización de la materia grasa o para favorecer el desnatado espontáneo de la leche. Al principio de este capítulo se trató el enfriamiento de la leche con el fin de retardar la alteración o conservar la calidad microbiológica de la leche con el fin de almacenarla en condiciones óptimas para ser procesada. Para la refrigeración de grandes cantidades de leche, se utiliza específicamente el intercambiador de calor de placas que se utiliza también para la pasterización y cuyo funcionamiento se basa en los mismos principios, pero en la refrigeración la transmisión de calor es más lenta debido a que la viscosidad de un líquido, en este caso la leche aumenta al bajar la temperatura y como consecuencia se reduce el número de Reynolds (Re). El cambio de la viscosidad de la leche, ocasiona algunos problemas especialmente en la nata con un contenido alto de grasa porque causa la agregación de los glóbulos grasos aumentando aún más la viscosidad de la nata de la leche, lo cual, tendría un efecto negativo sobre el producto. También al aumentar la viscosidad de la leche, se produce una mayor resistencia del líquido a fluir en un intercambiador de placas por lo que se requiere utilizar otro tipo de intercambiador de calor. Sin embargo en la industrialización de la leche, se retira parte de la materia grasa (descremado) antes de someterla a refrigeración, para resolver el problema anteriormente mencionado. La refrigeración de productos envasados se prolonga por más tiempo especialmente con los productos de mayor viscosidad, para los cuales se utiliza normalmente la circulación de aire frío.
  15. 15. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Congelación El punto de congelación de la leche es a –0.540 C, siempre y cuando no ocurra un sobre enfriamiento. Lógicamente la leche concentrada tendrá un punto de congelación más bajo.  Control en el tratamiento térmico Es importante resaltar que en todo tratamiento térmico, el control de dos variables la temperatura y el tiempo, es clave, porque de ello depende la eliminación de las bacterias patógenas que pueden deteriorar la leche y hacerla no apta para el consumo humano, pero también este control debe ser adecuado para que las características organolépticas y la composición de la leche no sufran cambios desfavorables para el producto. Por lo tanto se debe tener en cuenta que este control debe realizarse durante todo el proceso de producción teniendo en cuenta los puntos críticos de los cuales dependerá las características del producto final, pero también el producto terminado deberá tener un control adecuado para que durante su almacenamiento y distribución no sufra ningún deterioro. Los principales riesgos que se deben controlar en todo proceso térmico son: La intensidad del calentamiento que en el caso de un intercambiador de calor es el vapor caliente que circula por una de las placas el que calienta la leche, que luego es desviada, por medio de una válvula de desviación de flujo, al tanque de alimentación cuando la temperatura de pasterización desciende por debajo de un valor límite. El riesgo de que el tiempo de calentamiento sea demasiado corto es poco ya que los volúmenes de leche que circulan por el intercambiador de calor son fijos y es poco probable, que la bomba que impulsa la leche cambie de repente de velocidad. Sin embargo es posible que se incremente la formación de depósitos en el equipo y esto reduzca la temperatura de calentamiento. La recontaminación de la leche, que puede producirse cuando la leche cruda o la leche calentada a temperaturas menores que la de la pasterización, se mezcla con la leche tratada en las condiciones adecuadas debido a fugas en el intercambiador o por error en conexiones. También se puede producir la recontaminación cuando la leche fluye por un conducto o una máquina que no ha tenido el debido tratamiento de limpieza. Esta recontaminación debe evitarse realizando un buen tratamiento higiénico, sanitario, teniendo en cuenta que el equipo pasterizador va directamente al equipo de envase aséptico. Las bacterias pueden crecer en el equipo de calentamiento, es el caso de un pasterizador discontinuo. En el caso de los tanques de regulación, por donde pasa la leche a temperaturas bastante altas pueden crecer bacterias como el Bacillus stearothermophilus (temperatura óptima de crecimiento 65 –75o C) y el B. Coagulus (máximo 55 a 60 o C). Dichas bacterias regularmente son muy pocas en la leche cruda pero la contaminación solo se percibe después de muchas horas.
  16. 16. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Es obvio que unas buenas operaciones de limpieza y desinfección del equipo evita esta clase de problemas. En el caso de que un pasterizador lleva funcionando varias horas sin ser sometido a limpieza, especialmente en la sección de regeneración, en donde la leche se enfría, puede contener bacterias que sobreviven al tratamiento de pasterización y producir colonias en la superficie metálica de las placas o tubos en donde se ha formado un depósito de componentes de la leche. Esta capa de bacterias toman el nombre de “biofilm” cuyas colonias de bacterias, pueden crecer muy rápidamente produciendo un alto recuento microbiano de la leche pasterizada que en la mayoría de los casos se trata del Streptococcus thermophilus (temperatura óptima de crecimiento de 53o C). En todo caso la limpieza adecuada y periódica del intercambiador evitará este problema. En resumen un buen control de temperatura, tiempo y unas buenas prácticas de limpieza y desinfección de equipos evitará de todas maneras la contaminación por bacterias de la leche y por ende obtener un producto de excelente calidad.
  17. 17. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 LECTURA COMPLEMENTARIA REVISTA DE PEDIATRÍA. Leche ultra pasteurizada en empaques de cartón laminados con foil de aluminio. 27 de julio de 2009, Extraído de, http://www.encolombia.com/pediatria34499-leche.htm Uno de los parámetros de calidad de un producto ultra pasteurizado es el empaque; en este caso el empaque juega un papel muy importante, ya que si no brinda una hermeticidad total y una buena barrera a la permeabilidad del oxígeno y de la luz, el esfuerzo realizado en las etapas anteriores puede perderse por completo. Actualmente en el mercado existen varios tipos de empaques para leches UHT, pero desafortunadamente no todos garantizan los parámetros de calidad que se exige en un producto de este tipo, afectando en gran medida la calidad nutricional de la leche. En el caso de los nutrientes como las vitaminas liposolubles de la leche (Ej. Vitamina A), los altos valores de permeabilidad de oxígeno y de transmisibilidad de luz a través de algunos materiales de empaque, producen grandes pérdidas en los contenidos iniciales de dichas vitaminas, disminuyendo así la disponibilidad de estos nutrientes en la leche. La consecuencia directa sobre la leche, de la permeabilidad del oxígeno y de la transmisibilidad de luz, es que el contenido de oxígeno disuelto en la leche se aumenta, generando reacciones de oxidación del material graso catalizadas por la luz y en consecuencia pérdida de la vitamina A. Estudios realizados han demostrado que la permeabilidad del oxígeno y la transmisibilidad de luz a través del material de empaque efectivamente influyen en gran medida en la calidad nutricional de los productos durante su almacenamiento. Es así como se encuentran grandes diferencias entre materiales de empaque, especialmente entre el cartón laminado y la bolsa plástica, envases utilizados para leche UHT. En la tabla No. 1, se presentan los valores de barrera al oxígeno y a la luz de cada materia.
  18. 18. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 TABLA 1. Valores de barrera al oxígeno y a la luz de los materiales de empaque de la leche UHT Material de empaque Permeabilidad al oxigeno valor promedio % Transmisibilidad de la luz a 400/500nm Caja de cartón con foil de aluminio 0.1 0.2/0.1 Bolsa plástica con barrera de PEBD 2.210 0.2/0.1 Análisis realizados por la Universidad de los Andes. Julio 99. Mediante este análisis se encuentran diferencias muy significativas entre tipos de empaques, ya que la permeabilidad del empaque con barrera de PEBD (Polietileno de baja densidad) es 2210 veces mayor que la permeabilidad del empaque con barrera de foil de aluminio. TABLA 2. Pérdidas generadas por efectos de la reacción de fotooxidación, en la vitamina A, según tipo de material de envase Tipo de material de envase Vitamina A inicial ui/l Vitamina A 15 días ui/l % de pérdida especto a la vitamina inicial Caja cartón barrera Foil - Aluminio 5.571 4.653 17% Bolsa plástica barrera PEBD 1.625 389 76% Como se puede observar es muy importante desde el punto de vista nutricional que el empaque cumpla con su función protectora, garantizando la calidad total del producto. Las barreras al oxígeno son muy importantes en un envase para leche ultrapasteurizada larga vida, ya que es un indicador de la permeabilidad a olores y sabores, sobre todo en el caso de este tipo de productos que se distribuyen a temperatura ambiente, leche UHT, situación que permite que el producto sea exhibido junto con otros productos como los detergentes, jabones, cárnicos, hortalizas, entre otros que poseen compuestos aromáticos, que fácilmente se solubilizan en el aire y por lo tanto pueden contaminar la leche UHT si el empaque no suministra una adecuada barrera, contaminando el producto y generando olores y sabores desagradables no deseados en una leche de alta calidad, como lo debe ser la leche UHT. ENVASADO ASÉPTICO El envasado aséptico consiste en sistemas de llenado en condiciones estériles y en equipos herméticos, dotados de mecanismos de esterilización del empaque antes del llenado, mediante el uso de peróxido de hidrógeno, el cual es removido posteriormente mediante una corriente de aire caliente, logrando así crear un ambiente libre de bacterias en la sección de llenado.
  19. 19. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 La operación de llenado se desarrolla bajo estricta higiene y control de desperdicios. En el caso de los envases de cartón laminado el llenado del envase es total, sin dejar espacio para la introducción de aire que pueda contaminar microbiológicamente el producto, ya que el empaque se sella por debajo del nivel del líquido. El peróxido de hidrógeno utilizado para la esterilización del empaque puede ser retornado hasta 30 veces y cuando debe ser desechado, se diluye hasta lograr concentraciones sin agresividad para el medio ambiente CONCLUSIÓN La leche ultra pasteurizada larga vida que cumple con las cuatro variables de calidad (leche del mejor hato, procesamiento de esterilización, envasado aséptico y un adecuado envase aséptico), es un producto que posee amplísimos beneficios al consumidor, en términos de higiene y nutrición, especialmente en niños, quienes se encuentran en estado de desarrollo y sus necesidades de nutrientes, deben ser suplidas adecuadamente Comparativamente ¿qué tipo de empaque utilizaría para garantizar la calidad de la leche desde un punto de vista nutricional y de inocuidad? ¿Qué conclusiones puede sacar usted de esta lectura?
  20. 20. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 CAPITULO 2. LECHES CONCENTRADAS O EVAPORADAS Las leches concentradas también se denominan leches condensadas o evaporadas, teniendo en cuenta que son leches que han sufrido una remoción parcial del agua ocurriendo la concentración de los sólidos y por ende el aumento de su período de conservación, bien sea durante su almacenamiento o distribución. Para que estas leches se puedan conservar, deben ser sometidas a tratamientos de esterilización o adicionarles azúcar. De acuerdo al método de conservación se clasifican en dos tipos: concentradas esterilizadas y concentradas azucaradas. La proporción original de los sólidos de la leche es aproximadamente del 12% pero en las leches concentradas esta proporción puede ser duplicada o triplicada llegando a una cantidad de 24 – 36% de sólidos totales. La leche se concentra mediante la evaporación del agua al vacío con el fin de eliminar el agua a unas temperaturas entre 45 –50o C, sin deteriorar la leche y conservar sus características organolépticas. El equipo utilizado para evaporar la leche es básicamente el evaporador y existen diferentes tipos de evaporadores como los de efectos simples o múltiples con o sin comprensión de vapor. En este capítulo se tratan los siguientes temas:  Lección 21. Descripción General  Lección 22. Elaboración de la leche evaporada  Lección 23. Defectos de la leche evaporada  Lección 24. Leche condensada azucarada  Lección 25. Leche en polvo LECCION 21. Descripción de la leche concentrada o evaporada “La leche evaporada es una leche homogenizada, concentrada y esterilizada. Es un producto de larga conservación (durante varias meses incluso en climas tropicales), es absolutamente segura para el consumidor y puede almacenarse sin necesidad de refrigerarse.”1 . El producto posee un color pardo, debido a las reacciones de Maillard y un sabor característico a “cocido” .Debido al tratamiento de esterilización pierde hasta el 10% de la lisina y aproximadamente el 50% de las vitaminas del complejo B. Es un 1 WALSTRA. Ciencia y Tecnología de los productos lácteos. Editorial Acribia E/2001. pág., 429
  21. 21. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 producto bastante viscoso y su viscosidad es 20 veces mayor que la de la leche llegando a tener una viscosidad de 40 mPa. Cuando la leche evaporada es sometida a el proceso de esterilización UTH las pérdidas de sus nutrientes es menor presentando un color más claro y un sabor más agradable que el del “cocido” Usos: Se utiliza en la mayoría de los climas tropicales como crema para adicionar al café o diluída para tomar directamente. Cuando es azucarada se utiliza para consumo directo como golosina o como ingrediente para la preparación de gran variedad de postres. LECCION 22. Proceso de elaboración de la leche evaporada Descripción del proceso de elaboración de la leche evaporada  Control de calidad de la leche Para producir leches evaporadas, se requiere partir de leches de excelente calidad. Una leche es de buena calidad cuando proviene de vacas sanas, ordeñadas con las condiciones higiénicas apropiadas, libre de calostro y compuesto químicos. La leche que se va a utilizar para procesar debe haber sido sometida a enfriamiento previo. La valoración de la calidad de la leche se inicia desde el andén o plataforma de recepción y se complementa con análisis más específicos ya en el laboratorio de la planta. Las pruebas que normalmente se realizan son las siguientes: Pruebas para determinar las características sanitarias de la leche principalmente con respecto a la mastitis infecciosa de la ubre, la cual puede ser detectada en forma indirecta a partir de análisis colorimétrico utilizando la resazurina o azul de bromotimol o en forma directa a partir del recuento de colonias de bacterias a través del microscopio. Pruebas para determinar las características higiénicas de los productos que se utilizan en el manejo de la leche. Para estas pruebas se analiza la presencia de residuos, el olor, color y sabor de la leche y finalmente se evalúa la presencia de bacterias acidificantes por medio de la prueba del azul de metileno para detectar la presencia de la enzima reductasa bacteriana. Prueba para determinar la estabilidad de la leche al calor mediante la prueba del alcohol (70.- 75%) que debe dar un resultado negativo. Otro método consiste en someter la leche a un tratamiento térmico severo, para este la leche se agrega a unos tubos capilares cuyos extremos son sellados al calor
  22. 22. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 de la llama y luego se sumergen en un baño de aceite mineral pesado que está a una temperatura de 140o C  1 o C. Cada tres minutos se observa si la leche ha sufrido coagulación. Ambas pruebas, tanto la del alcohol como la del tratamiento térmico conducen a detectar un 90% de las leches inestables. Figura 10. Diagrama de flujo para el proceso de elaboración de la leche entera evaporada esterilizada en botella (izquierda) y UHT (derecha). Fuente: WALSTRA. Ciencia de la leche y tecnología de productos lácteos. 2005 ESTANDARIZACIÓN PRECALENTAMIENTO 30 S a 130O C CONCENTRACION ENVASADO ASÉPTICO ENFRIAMIENTO A 10O C HOMOGENIZACIÓN 45 MPa ESTERILIZACIÓN 15 S a 140 O C ESTABILIZACIÓN CON Na2 HPO4 ESTERILIZACIÓN 15 MIN A 120O C HOMOGENIZACIÓN 65 O C – 22 S- 5 MPa ENVASADO ESTABILIZACIÓN CON Na2 HPO4 ENFRIAMIENTO A 10 O C PRUEBAS DE CALIDAD RECEPCIÓN DE LA LECHE ETIQUETADO Y EMBALAJE
  23. 23. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Estandarización Consiste en modificar la relación materia grasa / extracto seco magro de la leches para obtener la cantidad deseada en el producto final (0.441 en la leche evaporada normal). Es la primera operación que se debe realizar. Cuando la estandarización es discontinua o por cochadas, entonces, la leche se desnata o se le adiciona nata dependiendo del resultado de los análisis. Cuando se hace por el método continuo o automático, se utiliza un aparato llamado estandarizador, que esta provisto de dispositivos programados para realizar el muestreo, el análisis y la corrección respectiva. La estandarización automática o continua se realiza en dos etapas. En la primera, se separa la nata de la leche en una centrífuga de discos y al mismo tiempo, la fuerza centrífuga depura o clarifica la leche. A la salida de la desnatadora, por un conducto va la nata y por otro la leche desnatada, pero ambos componentes vuelven a mezclarse en las proporciones previamente calculadas por un microprocesador que estandariza la proporción de la grasa deseada. El proceso de estandarización de la leche se inicia con la introducción de los datos correspondientes a los contenidos de materia grasa de la leche desnatada y la leche estandarizada, en el sistema de control que recibe la información sobre el funcionamiento del sistema. El contenido de la grasa de la nata es inversamente proporcional al flujo y se controla con el caudalímetro. Se calcula la relación entre el caudal de leche estandarizada y el de la nata que se incorpora y el microprocesador mantiene constante el contenido en materia grasa de la leche estandarizada. (Ver figura 11. Esquema de un proceso de estandarización)
  24. 24. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Figura 11. Esquema de un proceso de estandarización Medidor de flujo Desnatada leche estandarizada Leche desnatadora sistema de control Leche Excedente de nata Válvula de regulación Medidor de flujo Nata Fuente. J. Amiott. Ciencia y tecnología de la leche.1995 Ejemplo: si se llama M1 a la cantidad de nata que se incorpora con un porcentaje de M.G.G1 M2 a la cantidad de leche desnatada con un porcentaje de M.G.G2 y Ms a la de le leche estandarizada con un porcentaje de grasa Gs, Se tendrá: MS = M1 + M2 Entonces: M.G.G1 + M.G.G2 = M S G S, = (M1 + M2) G S O sea, M1 G S - G2 = M2 G1 - G S
  25. 25. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Problema: Sea el contenido graso de una cantidad de nata M1 de 25% y el contenido graso de una cantidad de leche desnatada M2 del 2%. La leche estandarizada debe contener el 4% de M.G. y la cantidad de leche desnatada es de 35.000 Kg /h Calcule: a. la cantidad de nata M1 b. la cantidad de la leche estandarizada MS Solución: M1 4.0 – 2.0 = = 0.09524 M2 25 – 4.0 Entonces M1 = M2 x 0.09524 = 35.000 x 0.09524 = 3333.4 Kg/h MS = 35.000 + 3333.4 = 38.333.4 Kg/h Para cumplir con las normas legales es necesario realizar un análisis a la leche después de ser evaporada y homogenizada y en caso de no cumplir la norma realizar el respectivo ajuste a la relación de la materia grasa, / extracto seco magro.  Precalentamiento Consiste en someter la leche estandarizada a una temperatura de 130o C durante 30 segundos con el fin de mejorar la estabilidad térmica de la leche evaporada, de inactivar enzimas y destruir microorganismos y esporas bacterianas. Mediante este tratamiento de UHT se logra una esterilización más severa sin deteriorar las características organolépticas de la leche. Mediante el precalentamiento se logra un aumento en la eficacia del evaporador permitiendo la entrada de la leche a temperaturas mucho más altas y también se logra una estabilización mayor de la proteína, haciendo que la elche
  26. 26. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 evaporada sea más resistente al la esterilización térmica que debe sufrir después de envasada en las latas. Para el precalentamiento se utilizan intercambiadores de calor de placas o tubulares que funcionan a presión.  Concentración por evaporación Consiste en evaporar la leche para aumentar el contenido en extracto seco hasta la cantidad apropiada. Esta cantidad es de gran importancia pues una concentración excesiva reduce el rendimiento y la estabilidad térmica. La estandarización del extracto seco se realiza mediante la determinación de la densidad y en función de esta variable se ajusta la cantidad de vapor. Es necesario determinar la densidad y extracto seco inicial de la leche. También se puede obtener esta estandarización mediante la determinación del índice de refracción. Actualmente la concentración de la leche por evaporación se realiza utilizando el vacío a presión, mediante el cual se aplican temperaturas relativamente bajas, obteniéndose una mayor eficacia del proceso, a menor costo de energía y mejor calidad del producto. Para lograr esto la industria moderna lechera utiliza equipos de funcionamiento continuo de múltiples efectos en donde la leche se calienta en tiempos tan cortos que causa el mínimo de transformaciones químicas impidiendo del todo el efecto de caramelización o la aparición del sabor a cocido. Existen diferentes modelos o tipos de evaporadores con diversas características técnicas, sin embargo el más utilizado en la industria láctea es el de película ascendente. Que consiste en un aparato provisto de tubos verticales dentro de un recinto lleno de vapor. La leche fluye por un dispositivo de distribución y es pulverizada en forma de capas muy finas que se van deslizando hacia la parte inferior. La acción del vapor y del vacío suministrado por el equipo, ocasiona la evaporación rápida del agua contenida en la leche y mediante un separador tipo ciclónico que se encuentra en la base de los tubos, se separa el vapor de la leche concentrada. Otro sistema utilizado para la concentración por evaporación es el evaporador de placas donde el calentamiento se realizan por medio de las placas en lugar de intercambiadores tubulares, este sistema puede ser de simple o múltiple efectos y tiene la ventaja de ocupar menos espacio que el intercambiador tubular vertical.
  27. 27. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 La leche también puede ser concentrada parcialmente por ósmosis inversa y cuando alcanza cierto grado de viscosidad, es más recomendable por costos y eficacia continuar la concentración por evaporación. La ventaja de la ósmosis inversa es que se utiliza temperaturas más bajas que la de la evaporación y por lo tanto requiere menos energía, pero el tiempo es más prolongado.  Homogenización La leche concentrada sale del evaporador y pasa al homogenizador donde se logra estabilizar la emulsión de grasa para su posterior almacenamiento. Otros efectos de la homogenización es aumentar la viscosidad de la leche, disminuir la estabilidad al calor y la dispersión en pequeñas partículas de la proteína coagulada durante el precalentamiento y la evaporación. Las variaciones de viscosidad del producto terminado, se debe principalmente a las variaciones de presión en la homogenización. Los cambios de la presión están entre 14.000 y 21.000 Kpa (2000 a 3000 lb/in2 ).  Refrigeración, estandarización final y adición de sales estabilizantes Después de homogenizada la leche evaporada se somete a refrigeración rápida con el fin de evitar cualquier contaminación bacteriana y se almacena en tanques aislados que están provistos de agitadores. En esta operación se realiza la estandarización final, el enriquecimiento con vitaminas A y D si se requiere y se añaden las sales estabilizantes. La estabilización, se realiza con el propósito de evitar la coagulación de la leche evaporada durante la esterilización y para que se logre la viscosidad deseada esta se logra con la adición de sales estabilizantes como el fosfato ácido de sodio (Na2 HPO4), también se pueden utilizar otras sales como el citrato sódico y cloruro de calcio, se pueden utilizar solas o combinadas en una proporción del 0.1%. La acción de estas sales es ajustar el pH, y se agregan en forma de dilución acuosa por lo que se produce una ligera dilución de la leche evaporada y ello requiere una reestandarización del contenido del extracto seco. Las latas o botellas se esterilizan para el posterior envasado.  Envasado Existen diferentes tipos de envases para la leche evaporada, pero los más utilizados son los botes o latas metálicas de 170 a 410 g y algunas con
  28. 28. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 sellado hermético o provistas de opérculo soldado. Las latas están provistas en su cara interna de unas capas protectoras de un polímero adecuado al producto para evitar reacciones con el hierro y el estaño de la lata. Para el envasado de la leche se utilizan envasadoras automáticas que realizan la operación de llenado y sellado de las tapas. Esta operación representa un gran riesgo de contaminación y por eso en la mayoría de los casos en el cerrado o sellado de las latas se someten a chorros de vapor que sacan el aire de los envases y ocasionan el vacío durante la refrigeración posterior. Este vacío se mide por medio del vacuómetro.  Esterilización Una vez se realiza el envasado y sellado, el producto se envía a la autoclave para su esterilización por cochadas o lotes o en continuo, según el tipo de equipo. El objetivo principal de la esterilización es destruir todas las esporas bacterianas e inactivar la plasmina o proteinasa nativa. Las esporas más termorresistentes son del género Bacillus Stearothermóphilus. El tratamiento se realiza en tres etapas. Calentamiento, mantenimiento y enfriamiento. Cuando la esterilización se realiza por lotes o cochada o sea en proceso discontinuo, las latas se juntan y mediante un aparato apropiado que ocasiona un movimiento de rotación se produce la agitación adecuada durante el calentamiento y el enfriamiento lo que permite una transferencia de calor más rápida y uniforme que le proporciona una textura más homogénea a la leche. Mediante el sistema continuo, las latas de leche que están en movimiento pasan al esterilizador a una determinada velocidad. Normalmente se utilizan temperaturas de 115o C durante 20 minutos ; de 120 o C durante 10 minutos o de 124 o C durante 6 minutos, que una leche estable al calor puede soportar, produciéndose una ligera precipitación de proteínas que influyen en un aumento despreciable de viscosidad. Sin embargo se realizan tratamientos a temperaturas más altas y en tiempos más cortos que causan un efecto más favorable en las características organolépticas de la leche, especialmente en el color que resulta más blanco. Esterilización UHT. Este proceso, por utilizar temperaturas más altas y tiempos más cortos, destruye en forma más eficaz las esporas bacterianas que en la esterilización a temperaturas más bajas y en tiempos más largos como el que se utiliza para el envasado en botellas. El precalentamiento de todas formas es necesario para evitar una coagulación térmica y la obstrucción del
  29. 29. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 esterilizador UHT. En la mayoría de los casos se puede omitir la adición de sales si se aplica un tratamiento UHT, entonces todo el proceso, desde el precalentamiento hasta el envasado aséptico pueden llevarse a cabo sin interrupción. Teniendo en cuenta la importancia de la esterilización debe llevarse un riguroso control de todas las variables que se maneja durante el proceso, principalmente de la velocidad de calentamiento, tiempo de retención, intensidad de la agitación y la velocidad de refrigeración. Tanto la esterilización en botellas como en latas se puede realizar en equipos que funcionan por cochadas o lotes (autoclave discontinuo) o en equipos de operación continua.  Operaciones finales y de almacenamiento A la salida del esterilizador las latas de leche previamente enfriada y seca, se etiquetan y embalan en cajas y después en paletas. Principalmente en invierno se aconseja esperar un tiempo antes de embalar las paletas con una película extensible, para evitar la condensación del vapor que se formaría por estar aún caliente el producto. Luego se realiza el control de calidad al producto terminado.  Control de calidad producto terminado Antes de salir al mercado se debe realizar un control estricto de la calidad de la leche, para ello, se toma una muestra aleatoria de latas y se mantienen en condiciones que pueden ser aptas para la aparición de defectos en el producto. En estas latas se realiza un análisis adecuado desde sus propiedades organolépticas, como el color, olor, sabor, además de la viscosidad, composición química y su calidad microbiológica como recuento total de bacterias y de esporuladas. LECCION 23. Defectos en la leche evaporada La leche evaporada si no se han controlado todas las variables durante su proceso de elaboración y si no se han tenido en cuenta las condiciones de almacenamiento para el producto terminado puede ocurrir defectos indeseables que la hace no apta para el consumo humano.  Defectos de origen bacteriano
  30. 30. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Se deben principalmente a un mal sellado de las latas o un deficiente proceso de esterilización, en ambos casos se produce el efecto de abombamiento de las latas y pérdida del líquido. Por lo tanto es necesario que en la esterilización se realice un manejo de variables adecuado tanto de temperatura como de tiempo de tal manera que se proporcione un margen de seguridad teniendo en cuenta las variaciones que pueden ocurrir en el crecimiento de la población bacteriana especialmente de las termófilos. También se debe tener en cuenta que cuando hay una coagulación de la leche evaporada con el respectivo descenso del pH, se debe investigar además la presencia de bacterias anaerobias y microorganismos que no crecen sino en agar lactosado.  Coagulación dulce Esta coagulación ocurre sin variar el pH, y generalmente es de origen enzimático o a causa de la gelificación de las proteínas cuando hay un almacenamiento muy prolongado y específicamente cuando la temperatura de almacenamiento es demasiado alta. La coagulación enzimática se debe a un crecimiento bacteriano alto y ocurre durante el tiempo de precalentamiento y esterilización, sobre todo cuando la esterilización no alcanza a eliminar todas las enzimas proteolíticas. La gelificación de las proteínas sucede en las leches inestables debido a: un manejo inadecuado de las sales estabilizantes, un precalentamiento escaso o por un período muy corto entre el precalentamiento y la esterilización  Gránulos blancos Se debe a una deficiencia en la estabilidad de la leche que causa la aparición de granos hasta de 3 mm de diámetro y se detecta cuando la leche evaporada se agrega a una taza de café o cuando se pasa por un cedazo o colador.  Formación de una película superficial Este defecto se debe a deficiencias en el vacío en la lata y a un manejo inadecuado de la agitación durante la esterilización.  Separación de la grasa Este defecto ocurre después de varios meses de almacenamiento cuando la grasa se separa y se presenta en la superficie de la leche. Se debe a una deficiente homogenización o también a la adición de una cantidad excesiva de agua en la estandarización final de la leche, es decir cuando se reduce la viscosidad de la leche.
  31. 31. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Separación de un coágulo Se detecta cuando aparece un residuo de leche coagulada en el fondo del envase después de un tiempo de elaboración. Se debe a una abundante coagulación de la leche durante la esterilización y generalmente cuando le leche no presenta la viscosidad adecuada  Viscosidad Una viscosidad muy baja en la leche evaporada, produce la separación de la grasa y del coágulo que redunda en el rechazo por parte del consumidor. Pero si la leche presenta una viscosidad alta entonces durante el almacenamiento aumenta aún más formándose un gel que deteriora la apariencia del producto. Por lo tanto es necesario que al fabricar la leche se determine la viscosidad adecuada y se controle durante el proceso de evaporación. La mejor forma de medir la viscosidad de la leche es por medio del viscosímetro de torsión o de aceleración, o también, haciendo pasar el producto por un orificio y tomando el tiempo necesario para recoger un volumen específico.  Color La leche al ser evaporada cambia su color blanco a uno más oscuro, cuya intensidad depende de: concentración del extracto seco magro, tiempo de fabricación y la intensidad del tratamiento de esterilización específicamente al tiempo de calentamiento. Pero existen otros factores menos influyentes que los anteriores como la raza y la alimentación del ganado. . LECCION 24. LECHE CONDENSADA AZUCARADA La leche condensada azucarada, es una leche concentrada por evaporación a la que se le adiciona sacarosa para lograr una solución casi saturada de azúcar y después se envasa Su composición es muy variable debido a la proporción de materia grasa y extracto seco el cual depende de la normalización en cada país, que no especifica la concentración de azúcar, pero está determinada por la presión osmótica de la fase acuosa. La elaboración de la leche condensada azucarada se diferencia de la leche evaporada específicamente en que la leche condensada azucarada no se puede esterilizar y su cristalización se controla por la refrigeración.  Proceso de elaboración de la leche condensada azucarada La elaboración de la leche condensada azucarada ocurre en las siguientes etapas, principalmente: estandarización, precalentamiento, concentración, refrigeración y cristalización, la estandarización final (opcional) y el envasado.
  32. 32. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Figura 12. Diagrama de flujo para la elaboración de leche condensada y azucarada Fuente. AMIOTT. Ciencia y tecnología de la leche. 2005 Descripción del proceso de elaboración de la leche condensada azucarada En la figura 12 se muestra las principales etapas que tienen lugar en el proceso de elaboración de la leche condensada azucarada las cuales se describen a continuación.  Precalentamiento Los objetivos del precalentamiento son:  Destruir las enzimas lipasas para evitar el ranciamiento  Destruir las levaduras y mohos que ocasionan la fermentación de los azúcares  Disolver los azúcares y  Controlar la estabilidad. Precalentamient 135o C /5s Refrigeración 50 o C SiembraRefrigeración 18 o C Envasado EvaporaciónHomogenizac. 70 o C/4MPa Estandarizac. LECHE Azúcar Cristales de lactosa 0.05% Latas Dilución en caliente Agua
  33. 33. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 La intensidad del calentamiento influye sobre la viscosidad, el espesamiento por envejecimiento y la gelificación del producto. Por lo tanto se deben manejar los parámetros en el proceso en función de esos aspectos. En general se aplica el tratamiento de UHT a temperaturas de 130 – 140 por 5 segundos. La adición del azúcar se realiza durante el precalentamiento en forma sólida o también se añade el azúcar en forma de dilución al final de la etapa de calentamiento, especialmente cuando se utiliza glucosa, para obtener un producto más oscuro..  Homogenización Regularmente el producto no se homogeniza dado que no existe riesgo de separación de la grasa en este tipo de producto, pero como en la actualidad la leche condensada no es tan viscosa como la de antes sino que la diferencia de densidad entre la fase continua y los glóbulos grasos es grande, alrededor de unos 400 Kg. m-3 ; si se considera una viscosidad efectiva para la fase continua de 1 Pa.S (pascal por segundo) y si no se realiza la homogenización, la velocidad de desnatado es de aproximadamente de 1% de grasa por día, lo cual supone una gran cantidad de desnatado, así que la leche se somete a un homogenización a bajas presiones alrededor de 2 – 6 Mpa . Lográndose así aumentar un poco la viscosidad de la leche  Concentración Normalmente, se realiza por evaporación pero algunas veces se realiza por ósmosis inversa. La mayor cantidad del agua se elimina en un evaporador de película ascendente y la cantidad restante en otro evaporador. La evaporación de la leche con azúcar resulta más sencilla debido a que la ebullición en menos violenta y se reduce la formación de espuma. Debido a que la leche no se estandariza al final es necesario detener la evaporación cuando se alcánzale grado de concentración de sólidos deseada y esta se determina midiendo el índice de refracción o con el hidrómetro de Baumé.  Refrigeración, siembra y cristalización La refrigeración es una operación relevante para obtener una buena textura en la leche condensada ya que depende del número y del tamaño de los cristales que se formen durante el enfriamiento. En estas etapas se debe evitar la formación de grandes cristales de lactosa y para esto se siembra en la leche pequeños cristales del azúcar, pero antes de esta siembra la leche se somete a refrigeración hasta una temperatura en que la lactosa se sobresatura evitando así que se disuelva. Después de la siembra se debe seguir enfriando para lograr la cristalización de la lactosa. El sistema
  34. 34. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 de refrigeración es a vacío. El enfriamiento de 50o C a 18o C, evapora unos 3 Kg de agua por 100 Kg de leche condensada. La velocidad de cristalización depende del grado de saturación de la solución y de su viscosidad. Durante la refrigeración la solubilidad de la lactosa se reduce y se aumenta la sobresaturación de la solución. Así mismo la viscosidad aumenta al descender la temperatura pero cuando la temperatura aumenta se impide la migración de lactosa hacia los cristales que se encuentra en suspensión en la fase líquida. Existe una temperatura óptima de cristalización que puede oscilar entre 30o C y 40 o C.  Envasado Se utilizan dos tipos de envases según el uso que vaya a tener el producto. Latas para uso doméstico. Los envases vacíos se someten a esterilización para destruir los microorganismos, luego se llenan con el producto y se sellan inmediatamente Envases industriales de diferente tamaño de mayor uso son los metálicos. Estos se esterilizan con vapor caliente y se llenan en forma aséptica. Defectos de la leche condensada azucarada Entre los principales defectos que pueden ocurrir en un producto como la leche condensada azucarada se encuentran los siguientes:  Textura arenosa Este defecto es causante de la formación de cristales de lactosa con un tamaño y cantidad inadecuada. Para que el producto presente una textura aceptable debe estar conformada por 400 millones de cristales por ml, de cristales y con un diámetro promedio de 9.3 micras, mientras que un producto, con una textura áspera y arenosa puede contener entre 7 y 25 millones de cristales por ml y con un diámetro de 23 a 35 micras. Este defecto se puede evitar mediante un control estricto durante el proceso de cristalización en el enfriamiento.  Precipitación del azúcar. Se manifiesta por la presencia de un depósito de cristales en el fondo del recipiente y ocurre cuando un producto que ha sido refrigerado en condiciones inadecuadas y que posee una viscosidad muy baja, se almacena a altas temperaturas.
  35. 35. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Espesamiento La aparición de este defecto puede deberse a dos factores: la contaminación bacteriana, principalmente por micrococos y por el tiempo prolongado de almacenamiento. En el primer caso puede evitarse ajustando la concentración del azúcar a un 65.5% en la fase acuosa para aumentar la concentración de la presión osmótica. En el segundo caso el espesamiento se debe a los cambios fisicoquímicos que ocurren con el tiempo, principalmente, porque se desestabiliza el producto y se coagula. Este defecto se puede obviar mediante unas condiciones de precalentamiento, y de almacenamiento adecuadas principalmente en el control de la temperatura, un ajuste de acidez y de la composición de la leche. Pero también mejorando las condiciones en que se adiciona el azúcar.  Botones Este defecto se manifiesta por la aparición de partículas coaguladas en la superficie del producto de color marrón – rojizo. Se debe a la contaminación por mohos principalmente del género de Aspergillus. Se evita mediante un control adecuado de temperatura y tiempo en el precalentamiento y reduciendo al máximo el riesgo de contaminación durante las etapas de evaporación y envasado. Importante aplicar el método de cerrado de los envases al vacío.  Sabor rancio Este sabor ocurre por acción de la lipasa sobre la materia grasa cuando las condiciones de precalentamiento no han sido adecuadas y al adicionar leche no tratada al evaporador.  Sabor oxidado Ocurre generalmente cuando el envasado no ha sido realizado al vacío y se presenta una reacción del oxígeno con el producto.  Fermentación y abombamiento de los envases metálicos Se debe a la formación de gases causados por la acción de las levaduras sobre el azúcar. Se elimina mediante un calentamiento del producto a
  36. 36. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 temperaturas entre 70o C y 71 o C y se evita tomando las medidas exactas, para evitar la contaminación después del calentamiento. LECCION 25. Leche en Polvo Descripción de la leche en polvo La leche en polvo es un producto desecado hasta obtener un extracto seco de leche en un volumen reducido para obtener una mayor conservación, así mismo reducción de costos en transporte y almacenamiento Existen diferentes tipos de leche según su composición y el proceso de producción. Según su composición de materia grasa principalmente se clasifica en entera o desnatada (descremada). Según el proceso de producción se puede presentar los siguientes casos: Según el método de desecación, la leche puede ser desecada en rodillos (cilindros) o desecada por Spray o atomización, produciéndose una leche más soluble que la anterior. Según la intensidad del calentamiento a que se ha sometido la leche antes de la desecación se produce: leche en polvo de baja, de media de alta temperatura, obteniéndose leches con un grado de desnaturalización de sus proteínas solubles diferentes según el uso que se le vaya a dar. Por ejemplo cuando la leche va a ser utilizada en pastelería se prefiere leches con un grado de desnaturalización de proteína alto. Este grado de desnaturalización dependerá de la temperatura de calentamiento siendo mayor a la temperatura más alta. La solubilidad en el agua de la leche en polvo es un problema para su reconstitución, debido a que los tratamientos de elaboración de este tipo de leche ocasiona la pérdida de su solubilidad, sin embargo debe ser tratada de tal manera que se altere en lo mínimo su solubilidad. Tal es el caso de la leche “instantaneizada” que es más fácil de dispersar en el agua debido a que las partículas que la componen son más grandes y contienen más agua, que las de la leche obtenida por el método de atomización normal.  Proceso de fabricación
  37. 37. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Para obtener la leche en polvo se puede obtener a partir de la leche entera o de la leche desatada y su proceso de elaboración comprende las siguientes etapas. (Ver figura 13). Etapas para la elaboración de la leche en polvo). Descripción del proceso El proceso de elaboración de la leche en polvo básicamente comprende las siguientes etapas:  Operaciones previas al precalentamiento Consiste en las operaciones a que se somete la leche cuando llega a la planta de procesamiento y los tratamientos dependerán de si la leche en polvo se obtiene a partir de la leche desnatada o de la leche entera. Cuando la leche es obtenida de la leche desnatada es necesario estandarizar la leche hasta que el contenido de la materia grasa sea entre el 0.05 al 0.07%. Para la elaboración de la leche en polvo a partir de la leche entera es necesario antes de estandarizar la leche someterla a la clarificación o filtración luego se somete a la estandarización o ajuste del contendido de la materia grasa /extracto seco magro, este proceso se realiza de igual forma que para la leche evaporada. Para obtener la leche en polvo descremada o desnatada se debe llegar a un contenido ideal de grasa en la nata del 40 al 45%. Para obtener la le leche en polvo entera, en el desnatado previo se debe obtener una nata con un contenido de grasa del 18 al 25%, con el fin de reducir los problemas en el batido y separación de la materia grasa. Figura 13. Diagrama de flujo para la elaboración de la leche en polvo desnatada y entera Leche desnatada Leche entera
  38. 38. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Fuente: J. Amiott. Ciencia y Tecnología de la leche. 2005. Editorial Acribia. Después de la estandarización se realiza la homogenización con el fin de obtener una emulsión y distribución de la materia grasa óptima y una posterior reconstitución adecuada. La homogenización se debe hacer a unas condiciones de presión entre 17.200 y 24.000 Kpa ( Kilo pascal) y una temperatura entre 43 y 65.2 o C. La homogenización de la leche muy concentrada produce un mayor aumento de viscosidad y de volumen efectivo de la fracción que contiene los glóbulos grasos más las micelas de caseína. Cuando la leche concentrada no se homogeniza, se puede evaporar hasta un contenido de extracto seco superior.  Precalentamiento Esta operación es importante pues de esta depende las características del producto final. Las temperaturas que se utilizan en la industria lechera para Recepción de la leche Clarificación Estandarización Homogenización Precalentamiento Concentración Desecación Envasado en bolsa o en cajas y gaseado Recepción de la leche Precalentamiento Desecación Desnatado Concentración Envasado en bolsas
  39. 39. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 este tratamiento difieren entre una y otra industria, pero a continuación se especifican las condiciones más comunes y aceptables: Precalentamiento a baja temperatura Consiste en que la leche se somete a una pasterización normal y la leche en polvo obtenida debe tener un contenido mínimo en proteínas del suero no desnaturalizadas debe ser inferior al 10%. Esta leche se denomina “leche en polvo de baja temperatura” (Low-heat powder). Precalentamiento a temperatura media En este caso se somete la leche a una temperatura entre 76.5 – 85 o C un poco más alta que la pasterización normal, y durante un tiempo de 15 – 30 minutos. Precalentamiento a alta temperatura En este caso se somete la leche a una temperatura entre 90 a 121 o C se reduce el tiempo hasta 1 segundo. La leche así obtenida será “leche en polvo de alta temperatura” (High – heat powder). Con este tratamiento se logra obtener una leche en polvo más soluble y con una cantidad de proteínas del suero no desnaturalizadas de 1.5 mg /g de leche desnatada en polvo. También hace que la leche sea más resistente a la autooxidación.  Concentración Existen diferentes técnicas para obtener la concentración de la leche como: concentración por evaporación, por desecación, por procesos de membrana como la ultrafiltración y la ósmosis inversa. El método más costoso es el de concentración por desecación y el de ultrafiltración es el más económico aunque no es la técnica más indicada y solamente se recomienda para obtener productos parcialmente desmineralizados. La técnica más recomendada es la evaporación a vacío. La evaporación al vacío causa algunos efectos secundarios como: - Cambio de color en el producto final - Destrucción de algunas sustancias volátiles causando la oxidación - Facilita el envasado al reducir la cantidad de aire entre las partículas del polvo - Se reducen las pérdidas debido a que las partículas del polvo son más grandes.
  40. 40. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 El contenido de extracto seco de la leche en polvo está entre un 33 – 48%. El concentrado no debe permanecer caliente sino el tiempo mínimo necesario, para evitar el desarrollo de microorganismos, un concentrado refrigerado es muy viscoso y dificulta la pulverización, por lo tanto debe ser sometido a calentamiento. Este calentamiento debe hacerse antes de la atomización, para evitar que la viscosidad vuelva aumentar y también para destruir las bacterias que podrían haber recontaminado el concentrado.  Desecación El método más utilizado es la desecación por atomización, mediante el cual se pulveriza la leche concentrada hasta formar gotas pequeñas o de niebla en el interior de una cámara por donde circula aire caliente en flujo paralelo o contrario al sentido de las gotitas, según el equipo utilizado. Con el fin de obtener un mejor comportamiento de la leche en proceso y una mejor calidad del producto final, en este tipo de desecadores, es importante tener en cuenta los siguientes aspectos básicos:  Eliminar el mayor % de humedad calentando el aire antes de introducir el producto a la cámara de secado.  Evitar un choque térmico violento cuando se produce el intercambio térmico aire/líquido para evaporar las gotitas, ya que este pude aumentar la desnaturalización de las proteínas y por ende la aparición de un color pardo en el producto.  Prolongar el tiempo en que las gotitas caen desde el atomizador hasta la parte inferior de la torre para aumentar la eficiencia del desecador. Para ello existen equipos de secado a cuyas torres se le instala un sistema para que el aire circule en sentido ascendente o con movimiento ciclónico.  La viscosidad del concentrado, afecta el tamaño de las partículas, a menor tamaño de las gotitas mayor rapidez en el secado, puesto que el agua de la superficie de las gotas inician su evaporación en el mismo instante en que se ponen en contacto con el aire caliente y seco.
  41. 41. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  La leche no debe mantenerse mucho tiempo a altas temperaturas puesto que ocurre reacciones químicas que ocasionan una reducción de la solubilidad y de su tiempo de conservación. Los parámetros del proceso de desecación varían entre un equipo y otro, sin embargo se deben mantener unas condiciones óptimas para obtener un producto con la calidad adecuada. Estas condiciones son básicamente: La humedad entre 4.0 y 4.2% para la leche desnatada y para la leche entera una humedad entre 2.0 y 2.5% La temperatura del aire de entrada al desecador debe mantenerse entre un rango de 135o C y 210 o C y la de salida entre 70 y 100 o C. La presión de inyección del concentrado a la bomba, es una variable que regula el caudal y el tamaño de las gotitas.  Envasado El envasado de la leche en polvo generalmente se realiza en bolsas o envases plásticos, cartón o metal, hasta de 25 Kg. Cuando no se realiza el envasado inmediato la leche es almacenada en silos o en grandes contenedores metálicos o de fibra de vidrio con capacidad de hasta una tonelada. Teniendo en cuenta que la leche es fácilmente alterada por la acción del oxígeno se deben tomar las precauciones necesarias para eliminar este. Se ha comprobado que la elche envasada en caliente (49 a 52 o C) es más resistente a la acción del oxígeno que la leche envasada en frío (29 - 30 o C). Un porcentaje máximo del 3% de oxígeno, después de 7 días es aceptable, pero algunos clientes exigen que no contenga más del 1% después de 10 días y para lograr estas condiciones se debe aplicar un doble vacío, manteniendo la leche en contacto con un gas inerte durante 24 – 48 horas. Para el envasado al vacío con latas, se deben tomar las precauciones necesarias para no permitir el contacto con el oxígeno con la leche en polvo, especialmente cuando ha sido instantaneizada o lecitinada.  Lecitinación. Consiste en adicionar a la leche Lecitina, una sustancia que tiene propiedades lipofílicas o hidrofílicas con el fin de reducir la hidrofobicidad de la grasa de la
  42. 42. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 leche en polvo entera y facilitar la dispersión de la leche en el agua, es decir volverla leche instantánea. Es un método diseñado por A/S Niro Atomizer y consiste en que en un lecho fluidizado, se calienta la leche en polvo a la temperatura adecuada y se le inyecta un chorro de mantequilla a 60o C, que contiene la lecitina disuelta, combinándose con las partículas del polvo en movimiento.  Aglomeración o Instantaneización El procedimiento para reconstituir la leche se requiere para que la leche obtenga la misma cantidad de agua que contenía como producto original. Sin embargo esta rehidratación es problemática cuando la leche en polvo no ha sido aglomerada. Este proceso consiste en proporcionar una humidificación del polvo o recircular una parte del producto en contacto con un atomizador de la cámara de secado. Después de haber logrado la aglomeración el polvo se mantiene en condiciones adecuadas para que no se rompan los aglomerados.  Defectos de la leche en polvo Los defectos de la leche en polvo son principalmente: de acidez, sedimentos, de solubilidad, rancidez hidrolítica, oxidación y recuento microbiano alto.  Acidez La acidez de la leche en polvo reconstituída está entre el rango de 0.11 y 0.15% expresada en ácido láctico. Cuando el porcentaje es menor indica una neutralización excesiva, pero cuando es mayor, indica una mala calidad de la leche.  Sedimentos La causa principal de la aparición de sedimentos son las partículas quemadas.  Humedad Según las normas legales la humedad de la leche en polvo entera es del 2.5% y la de la leche desnatas es de un máximo del 4%. Contenidos mayores indican que las condiciones de desecación no fueron óptimas. Cuando la leche en polvo contiene mucha humedad cambia su sabor, su solubilidad y otras propiedades físicas.
  43. 43. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Solubilidad La solubilidad de un producto de buena calidad debe ser inferior a 0.1 ml. Los factores más importantes que pueden modificar la solubilidad de la leche en polvo son: A mayor acidez menor solubilidad El tiempo de calentamiento influye más en la solubilidad que el aumento de temperatura. Se recomienda un tratamiento térmico corto y a temperaturas altas, que lento y temperatura baja o alta. Las leches con mayor contenido en extracto seco son más solubles que las de menor contenido. Se recomienda que la leche en polvo entera contenga entre 40 – 42% de extracto seco. La temperatura y la humedad de almacenamiento influyen en la solubilidad de la leche siendo menor cuando tanto la humedad como la temperatura son altas. Cuando las condiciones de secado han sido muy fuertes, manteniendo la leche durante tiempos largos y a altas temperaturas, la solubilidad disminuye notoriamente.  Rancidez hidrolítica Ocurre tanto en la leche entera como desnatada y es causada por un insuficiente precalentamiento o por la mezcla de leche tratada y leche cruda. Normalmente para inactivar o destruir la lipasa basta con un tratamiento de 62.5o C durante 30 minutos  Oxidación Tanto la rancidez como la oxidación se deben a la reacción del oxígeno y de algunos metales pesados con la materia grasa. La ausencia de sustancias antioxidantes, da lugar a la parición de este defecto. Para evitar la oxidación se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
  44. 44. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Al aumentar la acidez se facilita la oxidación de la materia grasa, así mismo la contaminación con hierro o cobre Un adecuado tratamiento de clarificación y homogenización evita la oxidación, también el precalentamiento a altas temperaturas produce la formación de compuestos reductores y por lo tanto evita la oxidación de la materia grasa. Un mayor contenido de extracto seco de la leche reduce los riesgos de oxidación, así mismo la baja humedad de la leche en polvo. Realizando el envasado en una atmósfera de gas inerte es una buena forma de evitar la oxidación.  Recuento microbiano alto Cuando el recuento microbiano es alto significa que la leche utilizada al inicio del proceso era de mala calidad o que se ha producido una contaminación después del precalentamiento. La aparición de coliformes significa que las condiciones higiénicas durante no han sido las mejores, especialmente después del precalentamiento. La presencia de salmonellas es un caso grave y requiere de una desinfección completa de todo el ambiente y preparar las medidas preventivas.  Aspectos Higiénicos Siempre se debe partir del concepto de que todo producto alimenticio debe ser de excelente calidad bacteriológica desde su materia prima, productos en proceso y producto terminado. Para la calidad bacteriológica de la leche existe diferente grado de exigencia de acuerdo a su uso o forma de consumo y a su proceso de fabricación. En el caso de la leche va a ser consumida directamente, su calidad microbiológica tiene una gran importancia y en este sentido se determina su tratamiento térmico. Por eso existe leche con pasterización normal, pasterización media, alta y ultra alta, de acuerdo a los distintos tratamientos es también su almacenamiento y conservación. Cuando se trata de la leche en polvo (desnatada), de “calentamiento bajo” su tratamiento térmico ha sido como el de una pasterización normal y por lo tanto puede ser contaminada por microorganismos que pueden resistir dichas temperaturas, como los termófilos.
  45. 45. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Las causas de la contaminación de la leche en polvo y por las cuales se establece que no es un producto apto para el consumo humano son principalmente:  Utilización de una leche fresca que no ha sufrido un tratamiento térmico adecuado por lo tanto está contaminada de bacterias  Las condiciones en alguna de las etapas del proceso de deshidratación y secado no han sido las adecuadas dando lugar al crecimiento microbiano  Malas prácticas de manufactura que puede ocasionar contaminaciones accidentales de la leche durante el envasado y empaque.  Bacterias en la leche original Una leche refrigerada con las condiciones adecuadas puede sin embargo contaminarse con cepas de bacterias Gram- negativas como las Pseudomonas spp, las cuales son destruidas fácilmente por un tratamiento térmico suave, pero las proteasas y lipasas sintetizadas por estas bacterias psicrótrofas sí son termorresistentes y contaminan la leche en polvo. Este tipo de contaminación, se evita controlando las variables de temperatura y tiempo durante las etapas de refrigeración y de termización. Las bacterias termorresistentes y las esporas bacterianas que no son destruidas durante la pasterización (72o C en 15segundos) pueden no ser eliminadas durante la evaporación y secado y como consecuencia la leche en polvo obtenida de la concentración de la leche tendrá muchas más bacterias que la leche después de su precalentamiento. Una pasterización a mayor temperatura destruirá los estreptococo termorresistentes (como el S faecalis y S thermophilus) El Bacillus cereus y el Clostridium perfringes, son una de las bacterias formadoras de esporas que más comúnmente deterioran la calidad de la leche en polvo. CAPITULO 3. LECHES FERMENTADAS La fermentación es un proceso utilizado desde épocas remontas para conservar la leche, y todavía se realiza a nivel artesanal, en regiones donde no se cuenta con la tecnología apropiada para conservar la leche cruda, para almacenarla y distribuirla sin correr el riesgo de alteración por microorganismos patógenos. Existen una gran gama de productos fermentados, entre los cuales se encuentran el yogurt, el kumis, el kefir, la nata o crema ácida, entre otros. En este capítulo el estudio se enfocará a la producción de yogurt. Este capítulo trata las siguientes temáticas: Lección 26. Generalidades y valor nutritivo
  46. 46. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2 Lección 27. Características de las bacterias lácticas Lección 28. Tipos de cultivos Lección 29. Clasificación de los productos fermentados Lección 30. El yogurt. LECCION 26. Generalidades y valor nutritivo Con la fermentación de la leche, las bacterias lácticas modifican las características de la leche cruda, especialmente disminuyendo su acidez hasta 4.6 o 4.0 y por ende se evita el crecimiento de otros microorganismos dañinos al hombre. Sin embargo si estos productos fermentados no se producen con las condiciones de higiene y sanidad y por otra parte no se procesan de la forma adecuada, pueden sufrir alteraciones microbiológicas, físicas y químicas. Con el nombre de leches acidificadas o fermentadas se conocen las bebidas y productos de consistencia semisólida y sólida, de tipo ácido o ácido – alcohólico, preparadas con leche de vaca, oveja, cabra, yegua, camella, búfala, entre otros. Entre las cualidades que se le atribuyen a este tipo de productos se encuentran las siguientes:  Acción estimulante del ácido láctico sobre las glándulas digestivas e intestinales  Su digestibilidad es mayor que la de la leche natural  Algunas bacterias lácticas ejercen una acción antibiótica sobre la flora patógena cuando se consumen con regularidad  De acuerdo con la opinión médica, estos productos son convenientes para la salud humana. Valor nutritivo Básicamente se ha realizado estudios del valor nutricional del yogurt, y se han encontrado diferencias significativas entre un producto lácteo fermentado y la lecha natural. A continuación se analiza algunas de dichas diferencias. Composición  Contenido de lactosa. La fermentación produce una disminución del contenido de lactosa en el momento que se consumen todos los azúcares. Cuando el contenido del ácido láctico alcanza a un 0.9%, la fermentación se debe detener por medio de la refrigeración y en ese instante se ha hidrolizado alrededor del 20% de la lactosa de la leche cuando se fermenta la glucosa y galactosa. En el caso del yogurt se hidroliza el doble de la lactosa porque las bacterias (lactobacillus) del yogurt no descomponen la galactosa.
  47. 47. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Contenido de vitaminas. Debido a que las bacterias lácticas consumen gran parte de las vitaminas especialmente las del complejo B, las leches fermentadas tendrán menor proporción de vitaminas. En el caso del yogurt, El contenido de casi todas la vitaminas es menor, excepto el contenido del ácido fólico que es mayor que el de la leche natural. Aspectos nutritivos  Energía. La conversión de la lactosa en ácido láctico reduce el valor energético en un porcentaje mínimo.  Digestibilidad. Con respecto a la proteína y grasa mejora la digestión de estos compuestos como consecuencia de la actividad enzimática de las bacterias lácticas. Las proteínas de las leches fermentadas se descomponen en el estómago en partículas muy pequeñas y por lo tanto aumenta su digestibilidad en comparación con la de la leche natural. Con respecto a la lactosa, la actividad de las enzimas lactasas de las bacterias del yogurt, permiten que la lactosa se descomponga y por lo tanto se hace más digerible, esto redunda en el beneficio para los consumidores que no toleran la lactosa.  Modificación del pH. Al consumir las leches fermentadas el pH del contenido estomacal casi no aumenta por lo tanto se evita el desarrollo de los microorganismos patógenos.  Acción antimicrobiana. Las bacterias lácteas pueden formar compuestos semejantes a los antibióticos frente a patógenos “in vitro”.  Absorción de minerales. Se ha determinado que la disminución de la lactosa en las leches fermentadas disminuye la absorción de algunos minerales como el zinc y el magnesio pero aumenta la absorción del fósforo, pero en términos generales las leches fermentadas no presentan ventajas importantes en cuanto a los minerales. LECCION 27. Características generales de las bacterias lácticas Las bacterias lácteas conforman una familia muy heterogénea, siendo la leche su medio de cultivo principal, estas bacterias tienen las siguientes propiedades.  Gram positivas  No esporuladas  Microaerofílicas o anaerobias facultativas  No reducen los nitratos  No producen catalasa
  48. 48. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Reducida actividad proteolítica  Fermentan los azúcares a diferentes condiciones Las bacterias se pueden clasificar según Orla Jensen en el grupo Homofermentativos cuyas bacterias producen enzimas como la aldolasa y hexosa – isomerasa pero no contienen la fosfocetolasa; Thermobacterium ( Lactobacillus), Streptobacterium (Lactobacillus) y Streptococcus, y el Grupo heterofermentativo, cuyas bacterias contienen la enzima fosfocetolasa, pero no posee la aldolasa y hexosa isomerasa a este grupo pertencen: Bifidobacterium (Lactobacillus bifidus), Betabacterium (Lactobacillus) y Betacoccus (Leuconostoc). Pero dentro de la industria lechera es más práctico tener en cuenta la clasificación de Bergey, que considera que los géneros más importantes son: Lactobacillus, Streptococcus y Leuconostoc. A continuación se representa el proceso de fermentación de la glucosa por la acción de diferentes enzimas. GLUCOSA 2 ATP 1 ATP 2 ATP CO 4 ATP Hexosa Isomerasa Fosfocetolasa Piruvato 2 Acido Láctico A. Láctico - Etanol
  49. 49. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Fermentaciones lácticas El aroma, sabor y textura en lacticinios se debe a las fermentaciones de la glucosa a causa de la hidrólisis de la lactosa y la fermentación del ácido cítrico que está en una proporción del 0.2% en la leche.  Producción de ácido láctico Es obtenido por la acción de todas las bacterias lácticas y es la fermentación más importante que le ocurre a la leche ya que se requieren en la elaboración de todos sus productos ésta fermentación, se logra a un rango de temperaturas entre 10 o C a 50o C, cuando ocurre la coagulación ácida al llegar a un pH de 4.6 donde se obtiene el punto isoeléctrico de la caseína. Se puede representar así: C6 H12 O6 2 CH3 CHOH.COOH Glucosa Acido láctico  Producción de ácido propiónico Esta fermentación se produce por acción de las bacterias Heterofermentativos que se utilizan en la industria quesera, tal es el caso de los quesos Emmental, Suizo, Gruyere, entre otros. En esta fermentación, el ácido láctico se transforma en ácido propiónico y acético con desprendimiento de CO2., el cual es el causante de la aparición de los ojos en los quesos (Propionibacterium Shermanii). 3 CH3 CHOH. COOH 2 CH3 CH2 COOH + CH3 COOH + CO2 +H2O Acido láctico A. Propiónico A. Acético
  50. 50. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA 301105_LECTURA Lección Evaluativa U2  Fermentación del ácido Cítrico Esta fermentación la desarrolla bacterias Heterofermentativos, utilizadas en la elaboración de cremas y mantequillas y quesos porque transforman el ácido cítrico en productos aromáticos como la acetoína y el diacetilo (Leuconostoc citrovorum, Streptococcus diacetilactis, entre otros).  Fermentación Alcohólica La ocasionan algunas bacterias de los géneros Torula y Candida que se desarrollan simbióticamente con las bacteias lácticas y metabolizan la glucosa produciendo etanol y CO2, además los géneros Kluyveromyces lactis y fragilis se utilizan mezcladas con las bacterias lácticas para la producción de Kefir y Kumis, dos productos de leches acidificadas que contienen alcohol. C6 H12 O6 2 C2 H5 O H + 2 CO2 Glucosa Etanol LECCION 28. Tipos de cultivos lácticos comerciales Existen diferentes tipos de cultivos que se encuentran en el comercio para uso industrial, pero en su gran mayoría se utilizan como iniciadores para ser inoculados en la materia prima a procesar. Estos cultivos tienen usos específicos según sus propiedades, tal es el caso de los cultivos que se utilizan en la industria láctea para la producción de queso, de cremas ácidas y de leches acidificadas; en la industria cárnica par la producción de embutidos crudos y madurados y en la industria de vinos para la fermentación maloláctica. Así mismo cada cultivo es diferente, de acuerdo al tipo de producto a elaborar, por ejemplo, en los cultivos que se utilizan para la elaboración del yogurt, existen de diferentes clases según sea la viscosidad que se le quiera dar al producto: baja, median o alta. Dichos cultivos se venden bajo diferentes presentaciones como:

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