FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA
Sede José Celestino Mutis
Calle 14 Sur No. 14 – 23
Telefono : 3443700 Ext. 434 F...
TABLA DE CONTENIDO

UNIDAD I Ciencia de la leche
1. Definición, composición , estructura de la leche
1.1 Definición de la ...
3.1.3 Higienización
3.1.4 Descremado
3.1.5 Pasteurización
3.2 Leches concentradas o evaporadas
3.2.1 Descripción general
3...
GUIA PARA EL COMPONENTE PRÁCTICO
Práctica 1. Manejo y control de la leche cruda
1.1 Objetivos
1.2 Aspectos generales
1.3 P...
PREINFORME
INFORME
TRABAJO DE CONSULTA
Práctica 4. Productos grasos. Mantequilla
4.1 Objetivos
4.1.1 Fundamento teórico
4....
LISTA DE TABLAS

1. Composición química de la leche en diferentes especies
2. Composición lípidos saponificables y no sapo...
LISTA DE FIGURAS

1. Modificación de la leche a temperatura ambiente
2. Molécula de un triglicérido
3. Membrana del glóbul...
La industria lechera en Colombia, ha tenido un gran auge en el país debido a la
implantación de tecnología en la producció...
Como se puede observar la producción tecnológica de la leche y sus
productos derivados, está bastante centralizada, pero e...
OBJETIVOS DEL CURSO
General: Lograr que los estudiantes sean capaces de aplicar los principios
científicos y tecnológicos ...
UNIDAD I
CIENCIA DE LA LECHE
En esta primera unidad se tratará todo lo relacionado con la ciencia de la leche
desde sus pr...
AUTOEVALUACIÓN INICIAL

Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, primero que
todo debe consultar la...
1. DEFINICIÓN, COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE
LA LECHE
1.1 Definición de la leche
Existe diferentes formas de de...
1.1.3 Definición Física y sus propiedades
La leche es un líquido de color blanco opalescente característico debido a la
re...
Acidez natural se debe a:
1. Acidez de la caseína anfótera, constituye cerca de 2/5 partes de la acidez
natural
2. Acidez ...
importante en ingeniería para el cálculo de bombas que se requieren en
el proceso, pero también es importante en la comerc...
componentes. La caseína y las sales coloidales le imparten el color
blanco y opaco de la leche, en la medida que refleja t...
Queensville:
Gramos/lt S.T. = (10.6 x %G) +2.75 (D – 1000)
En este caso se utiliza el dato de la densidad D como una cifra...
1.1.5.1

Variabilidad

Como la leche es un producto netamente biológico es susceptible de variación
en su composición y pr...
Efectos patológicos de la vaca, en especial la mastitis, que como
consecuencia de las bacterias patógenas disminuye consid...
el desarrollo de los microorganismos presentes; el contenido de manganeso
(Mn), afecta la fermentación del ácido cítrico p...
1.1.5.3 Alterabilidad
Debido a las características nutricionales de la leche, se pueden desarrollar
una gran cantidad de m...
Los tratamientos térmicos a los cuales se somete la leche,
dependiendo de la temperatura y tiempo utilizado, producen camb...
La emulsión del material graso en forma globular
La suspensión de la caseína ligada a sales minerales
La fase hídrica o so...
Con esta fórmula se puede calcular que un glóbulo graso de 5 micrones de
diámetro ascenderá 2 mm aproximadamente en una ho...
La leche que está desprovista de glóbulos grasos y de micelas de caseína, se
llama lactosuero y es la sustancia donde está...
1.2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICA DE LOS COMPONENTES DE
LA LECHE.
1.2.1 Lípidos
Se clasifican en sustancias saponificable...
H2 - C – O

0
C-(CH2)2—CH3

Glicerol

H2 – C - O
H2 – C - O

O
oléico
C –(CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 - CH3 3CH

Esteárico

O...
1.2.1.2 Fosfolípedos o fosfátidos.
Los fosfolípidos, son grasas que contienen fósforo y aminas y son los lípidos
compuesto...
ocurre con mayor frecuencia la oxidación, produciendo un sabor metálico y la
hidrólisis, que le imparte un olor a rancio. ...
1.2.2.1 Estructura de las proteínas
Las proteína de la leche tienen una estructura definida pero cuando la leche es
someti...
sin embargo para que esta precipitación no suceda la caseína K que es
insensible al calcio, forma un especie de revestimie...
R-CH –COOH

R—CH---COO-

NH3+
pH más ácido que el punto
Isoeléctrico

NH3+

R –CH—COO- +H2 O
NH2

pH 4.6

pH: 6.6 – 6.7

L...
La coagulación de la leche por el cuajo es una acción bastante compleja donde
ocurren los siguientes fenómenos:
Hidrólisis...
1.2.3.1 La lactosa
Representa el 97.5% de los glúcidos de la leche. Es un disacárido formado por
glucosa y galactosa. Se e...
detectan al paladar. En la leche una concentración de volumen mayor de 3:1
producirá la cristalización espontánea de la la...
Los minerales se encuentran en la leche en una proporción entre 0.6 – 0.8%
del peso de la leche. Estos se pueden determina...
A, procarotenos, y E o tocoferol tienen un gran poder antioxidante y por lo tanto
es utilizado en la industria como agente...
Amilasa
La acción principal de esta enzima es la sacarificación del almidón cuya
reacción se puede identificar con la prue...
Sin embargo debido a la gran complejidad química y física de la leche los
tratamientos térmicos también ocasionará otras m...
Proteínas
solubles
lactoglobulina)

(Beta Aparición de grupos SH y de
compuestos sulfurados libres.
Desnaturalización
e
In...
1.4.1.1 Bacterias Gram +
Bacterias lácticas: son las que fermentan la lactosa, produciendo una
cantidad elevada de ácido l...
Entre este tipo de bacterias se encuentran: el Bacillus que es una bacteria
esporulada aerobia y cuya actividad enzimática...
peligrosas como la salmonellas (bacilo tífico) y menos común la Shigella (bacilo
disentérico)
Achromobacteriaceae. Compren...
AUTOEVALUACION FINAL
1. Después de haber estudiado la unidad anterior, conteste de nuevo las
preguntas que se plantearon e...
UNIDAD II
LA CALIDAD EN LA INDUSTRIA LECHERA

La siguiente unidad tratará aspectos generales sobre los sistemas de calidad...
AUTOEVALUACIÓN INICIAL
Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, consulte la guía
didáctica y desarr...
2. ASPECTOS GENERALES
A partir de la leche se pueden obtener una gran cantidad de productos que
necesariamente deben ser p...
Mezcla/
reducción:
agitación,
atomización
,homogenización,
recombinación
Separación de fases: desnatado, batido, separació...
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
M tecnologia de lacteos
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

M tecnologia de lacteos

3,088 views

Published on

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,088
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
110
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

M tecnologia de lacteos

  1. 1. FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA Sede José Celestino Mutis Calle 14 Sur No. 14 – 23 Telefono : 3443700 Ext. 434 Fax : Ext. 438 fingenieria@unad.edu.co UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD TECNOLOGÍA DE LACTEOS MARGARITA GOMEZ DE ILLERA Bogotá, octubre 12, 2005
  2. 2. TABLA DE CONTENIDO UNIDAD I Ciencia de la leche 1. Definición, composición , estructura de la leche 1.1 Definición de la leche 1.1.1 Definición legal 1.1.2 Definición dietética 1.1.3 Definición física y propiedades 1.1.4 Definición química y propiedades 1.1.5 Otras propiedades importantes en la leche 1.1.6 Fases de la leche 1.2 Propiedades físicas y químicas de los componentes de la leche 1.2.1 Lípidos 1.2.2 Proteínas 1.2.3 Carbohidratos 1.2.4 Sales y minerales 1.2.5 Vitaminas 1.2.6 Enzimas 1.3 Efectos en los tratamientos térmicos de la leche 1.4 Microbiología de la leche 1.4.1 Principales grupos de bacterias en la leche 1.4.2 Levaduras y mohos UNIDAD II La calidad en la industria lechera 2. Aspectos generales 2.1 Aseguramiento de la calidad lechera 2.1.1 Medidas higiénicas 2.1.2 ARYCPC (HACCP) 2.1.2. 1 Calidad de la leche cruda 2.1.2.2 Estandarización de la leche LECTURA COMPLEMENTARIA “Algunas reflexiones sobre la calidad de la leche en colombia” UNIDAD III Tecnología de los productos lácteos 3.1 Tratamiento de la leche para consumo directo 3.1.1 Enfriamiento 3.1.2 Almacenamiento Margarita Gómez de Illera 2
  3. 3. 3.1.3 Higienización 3.1.4 Descremado 3.1.5 Pasteurización 3.2 Leches concentradas o evaporadas 3.2.1 Descripción general 3.2.2 Proceso de elaboración de la leche evaporada 3.2.3 Defectos en la leche evaporada 3.2.4 Leche condensada azucarada 3.3 Leche en polvo 3.3.1 Proceso de fabricación de la leche en polvo 3.3.2 Defectos de la leche en polvo 3.3.3 Aspectos higiénicos LECTURAS COMPLEMENTARIAS A. Transferencia de calor B. Ingeniería industrial de la leche C. Aplicación de calor en la industria lechera 3.4 Leches fermentadas 3.4.1 Generalidades 3.4.2 Valor nutritivo 3.4.3 Características de las bacterias lácticas 3.4.4 Tipos de cultivos 3.4.5 Clasificación de los productos fermentados 3.4.6 El yogurt 3.5 Tecnología de la fabricación del queso 3.5.1 Aspectos nutricionales del queso 3.5.2 Clasificación de los quesos 3.5.3 Materias primas 3.5.4 Materias primas secundarias 3.5.5 Principios tecnológicos en la fabricación del queso 3.5.6 Tecnología de los quesos colombianos 3.5.7 Defectos de en los quesos 3.5.8 Aprovechamiento del suero lácteo 3.5.9 Equipos en la fabricación del queso 3.6 Otros productos derivados de la leche 3.6.1 La mantequilla 3.6.2 El helado Margarita Gómez de Illera 3
  4. 4. GUIA PARA EL COMPONENTE PRÁCTICO Práctica 1. Manejo y control de la leche cruda 1.1 Objetivos 1.2 Aspectos generales 1.3 Pruebas de plataforma 1.3.1 Toma de muestra 1.3.2 Determinación de la temperatura 1.3.3 Determinación de las características organolépticas 1.3.4 Prueba lactométrica 1.4 Pruebas de laboratorio 1.4.1 Prueba del alcohol 1.4.2 Acidez titulable 1.4.3 Determinación del pH 1.4.4 Tiempo de reducción del azul de Metileno 1.4.5 Tiempo de Reducción de la Resazurina 1.4.6 Prueba de lactofermentación 1.4.7 Determinación del contenido de grasa ( método Gerber) INFORME TRABAJO DE CONSULTA BIBLIOGRAFÍA CIBERGRAFIA Práctica 2. Elaboración del arequipe y del manjarblanco Objetivos 1. Fundamento teórico 2. Materiales, servicios y equipos 3. Procedimiento PREINFORME INFORME TRABAJO DE CONSULTA Práctica 3. Leches fermentadas 3.1 Producción del yogurt 3.1.1 Fundamento teórico 3.1.2 Materiales, servicios y equipos 3.1.3 Procedimiento Margarita Gómez de Illera 4
  5. 5. PREINFORME INFORME TRABAJO DE CONSULTA Práctica 4. Productos grasos. Mantequilla 4.1 Objetivos 4.1.1 Fundamento teórico 4.1.2 Materiales, servicios y equipos 4.1.3 Procedimiento 4.1.3.1 Elaboración artesanal de la mantequilla 4.1.3.2 Elaboración industrial de la mantequilla PREINFORME INFORME TRABAJO DE CONSULTA Práctica 5. Elaboración de quesos Objetivos 5.1 Fundamento teórico 5.1.1 Producción del queso fresco no ácido, tipo queso campesino 5.1.1.1 Descripción del queso 5.1.1.2 Materiales, servicios y equipos 5.1.1.3 Procedimiento PREINFORME INFORME TRABAJO DE CONSULTA 5.1. 2 Producción de queso fresco ácido. Tipo queso doble crema 5.1.2.1 Descripción del queso 5.1.2.2 Materiales, servicios y equipos 5.1.2.3 Procedimiento PREINFORME INFORME TRABAJO DE CONSULTA 5.1.3 Producción del queso pera 5.3.1 Descripción del queso 5.3.2 Materiales, servicios y equipos 5.3.3 Procedimiento ANEXO : Normas productos lácteos. Ministerio de Salud República de Colombia. Resolución 02310 de 1986 Margarita Gómez de Illera 5
  6. 6. LISTA DE TABLAS 1. Composición química de la leche en diferentes especies 2. Composición lípidos saponificables y no saponificables de la leche 3. Efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche 4. Tiempo de muerte térmica de algunas bacterias patógenas 5. Conservación de los cultivos congelados 6. Aminoácidos esenciales en la caseína 7. Valor nutricional de algunos aminoácidos 8. Clasificación de los quesos según la humedad 9. Clasificación de los principales quesos colombianos 10. Características de las dos formas de coagulación de la leche 11. Características físicoquímicas de la cuajada 12. Caracterísiticas físicoquímicas del queso campesino 13. Características físicoquímicas del queso costeño 14. Características físicoquímicas del queso antioqueño 15. Características físicoquímicas del queso doblecrema 16. Características físicoquímicas del quesillo huilense 17. Características físicoquímicas del queso pera 18. Características físicoquímicas del queso paipa 19. Defectos de los quesos 20. Utensilios y equipos de quesería Margarita Gómez de Illera 6
  7. 7. LISTA DE FIGURAS 1. Modificación de la leche a temperatura ambiente 2. Molécula de un triglicérido 3. Membrana del glóbulo graso 4. Aminoácido alfa amino carboxílico 5. Cadena peptídico 6. Proteína Nativa 7. Proteína desnaturalizada 8. Micela de caseína 9. Circulación en un intercambiador de calor 10. Diagrama de Flujo para la elaboración de la leche evaporada 11. Proceso de estandarización de la leche 12. Elaboración de la leche condenada azucarada 13. Elaboración de la leche en polvo 14. Diagrama de flujo para el proceso de elaboración del yogurt 15. Adición del cuajo 16. Corte de la cuajada 17. Diagrama de liras y sistemas de corte de la cuajada 18. Agitación de los granos de la cuajada 19. Salazón 20. Moldes para quesos 21. Diagrama de prensa mecánica para quesos 22. Cuajada 23. Diagrama de Flujo para la elaboración de la cuajada 24. Queso campesino 25. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso campesino 26. Queso costeño 27. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso costeño 28. Quesito antioqueño 29. Diagrama de Flujo para la elaboración del quesito antioqueño 30. Queso doble crema 31. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso doble crema 32. Diagrama de Flujo para la elaboración del quesillo huilense 33. Queso pera 34. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso pera 35. Quesos madurados y queso paipa 36. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso paipa 37. Diagrama de Flujo para la elaboración de la mantequilla INTRODUCCIÓN Margarita Gómez de Illera 7
  8. 8. La industria lechera en Colombia, ha tenido un gran auge en el país debido a la implantación de tecnología en la producción de leche desde el manejo del ganado lechero, el ordeño y su elaboración de leche para el consumo directo, apareciendo varios tipos de leche como la pasterizada, la ultrapasterizada, leche larga vida y últimamente la leche deslactosada, cada uno de estos tipos de leche presentan sus ventajas con respecto a su tecnología, sus características físicas y químicas pero igualmente conservan su valor nutritivo y sus características organolépticas. Sin embargo en algunas regiones del país todavía se comercializa la leche sin pasterizar, convirtiéndose en un gran riesgo para la población que la consume. La leche es uno de los productos de gran valor proteico pero también bastante perecedero por lo que la mayoría de las fábricas que producían leche para el consumo directo, hoy en día transforman la leche en una gran variedad de productos como, las leches concentradas (evaporadas y condensadas), la leche en polvo, las leches fermentadas ( yogurt, Kumis, Kefir, entre otras), una gran variedad de quesos, y otros productos como el helado, el arequipe, el manjar-blanco, y demás postres cuya materia prima principal es la leche. Con la obtención de dichos productos se puede lograr un conservación por períodos más prolongados de la leche y contribuir a la nutrición del hombre en la medida que aportan los mismos nutrientes de la leche y mejor aún se logra una mejor digestibilidad de esos nutrientes. El enfoque del presente material, es el de dar a conocer de una forma sencilla y comprensible los principios científicos y técnicos que se involucran en los procesos de elaboración de la leche para consumo directo como tal y de los productos obtenidos de su transformación industrial. Para lo cual se inicia con un capítulo dedicado a describir los diferentes aspectos de la ciencia de la leche, que comprende desde sus características físicas, químicas, y bioquímicas. Se describen las características de sus componentes mayores, para que el estudiante pueda comprender más adelante los efectos que los tratamientos térmicos ocasionan en los diferentes componentes de la leche y las diferentes cambios que sufre la leche en las etapas de la elaboración de los productos que se obtienen a partir de la misma. Se sabe que actualmente existen en el país grandes industrias que se dedican a producir y comercializar la leche pasterizada, con sus diferentes variedades (baja en grasa, de larga duración, deslactosada, entre otras) y los productos derivados de su transformación industrial, pero dichas fábricas se encuentran concentradas principalmente en las siguientes ciudades del país como: Bogota (Algarra, Alpina, Colanta, Nestlé, Alquería, Parmalat, Colácteos, Proleche entre otras); Palmira ( productos lácteos andina Ltda.) Medellín ( Prolácteos y Colanta), de las cuales se mencionan las marcas de mayor consumo, pudiéndose asegurar, que dichas empresas cuentan con gran tecnología en su producción y por ende ofrecen productos de buena calidad, que le permite competir en el mercado nacional e internacional. Margarita Gómez de Illera 8
  9. 9. Como se puede observar la producción tecnológica de la leche y sus productos derivados, está bastante centralizada, pero existe una gran mayoría de pequeños productores, que requieren de profesionales que los asesoren para darle a su producto la calidad óptima que se requiere, aún si contar con un buen desarrollo tecnológico y es el Ingeniero de alimentos, quien debe ser el profesional preparado para asesorar a los pequeños empresarios, por los conocimientos obtenidos sobre los fundamentos tecnológicos de la industria láctea, será quien podrá adoptar, adaptar tecnología que apunten a desarrollar nuevos productos o mejorar los que actualmente se ofrecen en el mercado. Además de poder trabajar en cualquier industria láctea. Por lo anterior el propósito de este material no es que los estudiantes, aprendan recetas ni procedimientos técnicos para obtener un producto, sino que a través del conocimiento y comprensión de los principios de transferencia de masa y calor que ocurren en los diferentes procesos tecnológicos que abarca la industria de la leche, de los cambios físicos y químicos que ocurren en las diferentes etapas del proceso para obtener un determinado producto, de los defectos que pueden ocurrir en los productos en proceso y terminado, cuando no se cumplen con los parámetros adecuados; al terminar su estudio, sean capaces de producir cualquier tipo de producto derivado de la leche, de desarrollar nuevos productos o productos mejorados, con la calidad exigida tanto desde el punto de vista técnico como nutricional y microbiológico. Este material abarca el estudio de los siguientes aspectos: En su primera unidad se dedica al estudio de la leche; la segunda unidad se trata en forma global la calidad en la industria lechera; en la tercera unidad, se trata todo lo relacionado con la tecnología de los productos lácteos específicamente para: la producción de leche de consumo directo, de leches concentradas, leche en polvo, leches fermentadas. Así mismo se dedica un capítulo a todo lo relacionado con la tecnología del queso. Finalmente se dedica otro capítulo específicamente a la tecnología de otros derivado de la leche. Este material cuenta además con una guía didáctica, que acompañará al estudiante durante el estudio de los diferentes capítulos a través de la propuesta de diferentes actividades de aprendizaje y de evaluación, que le permitirán obtener una mejor comprensión de las diferentes temáticas y el desarrollo de competencias como las cognitivas, comunicativas, valorativas y contextuales para lograr finalmente, una formación integral a través del estudio del curso. También se cuenta con la Guía para el desarrollo del componente práctico, en donde se darán instrucciones precisas sobre las prácticas mínimas a desarrollar, asimismo los análisis mínimos de control de calidad que se le deben hacer a la materia prima, productos en proceso y producto terminado, que se pueden desarrollar en las Plantas piloto y laboratorios de la UNAD. Margarita Gómez de Illera 9
  10. 10. OBJETIVOS DEL CURSO General: Lograr que los estudiantes sean capaces de aplicar los principios científicos y tecnológicos relacionados con la leche y los productos derivados de la misma para que propongan y desarrollen proyectos que implique el aprovechamiento de la leche como materia prima y den soluciones a problemas específicos que se detecten en su entorno relacionados con el la producción lechera. Objetivos específicos: • • • • • • • • • • Comprender lo relacionado con la ciencia de la leche, teniendo en cuenta su estructura, características físicas químicas bioquímicas y microbiológicas. Conocer los diferentes efectos de los tratamientos térmicos en la leche Reconocer la importancia de la leche y sus productos en la alimentación humana Conocer los diferentes etapas que se realizan sobre la leche para su industrialización Conocer los procesos tecnológicos para la obtención de: leches concentradas, leche en polvo, mantequilla, leches fermentadas, quesos, y helados. Conocer los diferentes defectos que se presentan en cada uno de los productos obtenidos a partir de la leche, identificar sus causas y la forma de corregirlos o evitarlos Aprender los cálculos matemáticos que se requieren en cada uno de los procesos para la estandarización de los diferentes productos Reconocer los principios de transferencia de calor y masa que ocurren en los procesos para obtener los productos Reconocer los principios sobre el balance de materia y energía como herramienta importante para la determinación del rendimiento del proceso y del cálculo del costo de energía respectivamente Conocer los aspectos generales de la calidad en la industria Margarita Gómez de Illera 10
  11. 11. UNIDAD I CIENCIA DE LA LECHE En esta primera unidad se tratará todo lo relacionado con la ciencia de la leche desde sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas con el propósito de que los estudiantes comprendan los cambios físicos, químicos y organolépticos que sufre la leche ante los diferentes tratamientos a que es sometida para su industrialización como leche para el consumo directo y como los productos que se derivan a partir de diferentes procesos de transformación. Objetivo general Conocer y comprender todos los aspectos relacionados con la ciencia de la leche desde sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas, las características de sus componentes y los diferentes cambios físicos, químicos, bioquímicos, microbiológicos que sufre la leche desde su obtención como materia prima (en el ordeño), su almacenamiento y en los procesos de industrialización. Objetivos específicos 1. Conocer y comprender las diferentes definiciones de la leche desde su calidad nutricional, sus propiedades físicas y químicas. 2. Conocer y comprender otras características de la leche como: variabilidad, complejidad y alterabilidad. 3. Conocer y comprender algunas modificaciones que sufre la leche desde el ordeño, almacenamiento y transformación, hasta el consumo final. 4. Conocer y comprender las diferentes fases de la leche 5. Conocer y comprender las propiedades físicas y químicas de los diferentes componentes de la leche. 6. Conocer y comprender los efectos en los tratamientos térmicos de la leche 7. Entender todo lo relacionado con la microbiología de la leche: bacterias, mohos y levaduras. 8. Conocer y comprender las diferentes medidas que se deben tomar para evitar el crecimiento de microorganismos causantes de alteraciones de la leche. Margarita Gómez de Illera 11
  12. 12. AUTOEVALUACIÓN INICIAL Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, primero que todo debe consultar la guía didáctica y desarrollar las actividades de reconocimiento planteadas. También es importante que usted trate de contestar las siguientes preguntas, para que analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber. 1. Defina con sus propias palabras ¿Qué es la leche? 2. ¿Cuáles son las propiedades físicas y químicas de la leche? 3. ¿Considera usted que la composición de la leche depende de la especie de donde provenga? ¿En que componentes serían esas diferencias? 4. ¿Cuáles son los factores que causan la variabilidad de la leche en su composición y propiedades? 5. ¿En qué consiste la complejidad de la leche? 6. ¿cuáles son las modificaciones que sufre la leche desde su ordeño, cambios de temperatura y durante su proceso tecnológico? 7. ¿Describa brevemente las diferentes fases de la leche? 8. ¿Cuáles son los componentes principales de la leche? Descríbalos brevemente. 9. Describa brevemente cuáles son los efectos que causan los tratamientos térmicos sobre la leche. 10. ¿Cuáles son las principales bacterias que se pueden encontrar en la leche ¿ 11. ¿Cuáles son las levaduras y los mohos que se pueden encontrar en la leche o en los productos obtenidos de los procesos de industrialización? 12. ¿Qué medidas se deben tener en cuenta para evitar la contaminación de microorganismos en la leche? Margarita Gómez de Illera 12
  13. 13. 1. DEFINICIÓN, COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LA LECHE 1.1 Definición de la leche Existe diferentes formas de definir la leche: la legal, la dietética, física química. y 1.1.1 Definición legal “Leche es el producto íntegro y fresco de la ordeña de una o varias vacas, sanas, bien alimentadas y en reposo, exenta de calostro y que cumpla con las características físicas y microbiológicas establecidas”1 La características principales que se tienen en cuenta para medir la calidad de la leche son.: densidad, índices crioscópicos y de refracción, acidez, grasa y sólidos no grasos, cantidad de leucocitos, gérmenes patógenos y presencia de antisépticos, antibióticos y sustancias alcalinas. El calostro, es el producto segregado por la glándula mamaria inmediatamente después del parto de la vaca, es una sustancia que presenta una composición muy diferente a la leche y contiene una cantidad de proteínas en el suero, especialmente inmunoglobulinas que son necesarias para la nutrición del ternero, pero que su presencia daña la calidad de la leche en la medida que se gelifica con el calentamiento de la leche por ejemplo a uno 80 0C, produciendo la coagulación de la leche. 1.1.2 Definición dietética La leche es uno de los alimentos más completo que se encuentra en la naturaleza, por ser rica en proteínas, grasas, vitaminas y minerales, necesarias para la nutrición humana,. La proteína de la leche, contiene una gran cantidad de aminoácidos esenciales necesarios para el organismo humano y que no puede sintetizar, la proteína que se encuentra en mayor proporción en la leche es la caseína. Entre la vitaminas que contiene están: la Vitamina B12 (riboflavina) la B1 (tiamina), y las vitamina A, D, E y K liposolubles. Entre los minerales de mayor cantidad están el calcio y el fósforo. Su contenido de grasa se debe principalmente a los triglicéridos, es básicamente La grasa de la leche está conformada principalmente por la combinación física de triglicéridos y éstos a su vez están formados por un alcohol (glicerol) y 14 o más ácidos grasos que en su mayoría son saturados excepto el ácido oleico que es insaturado y se encuentra en mayor cantidad. La combinación de éste ácido con el linoléico, el butírico y capróico es lo que hace que la gras de la leche tenga un bajo punto de fusión. 1 Manual de composición y propiedades de la leche. FAO, Margarita Gómez de Illera 13
  14. 14. 1.1.3 Definición Física y sus propiedades La leche es un líquido de color blanco opalescente característico debido a la refracción de la luz cuando los rayos de luz incide sobre las partículas coloidales de la leche en suspensión. Cuando es muy rica en grasa, presenta una coloración cremosa, debido al caroteno que contiene la grasa, la leche baja en grasa toma un color ligeramente azulado. • El olor o aroma, de la leche fresca es ligeramente perceptible, sin embargo la leche está ácida o contienen bacterias coniformes, adquiere el olor característico de un establo o a estiércol de las vacas, por lo cual se le da el nombre de “olor a vaca” • Sabor: la leche fresca tiene un sabor medio dulce, neutro debido a la lactosa que contiene. Otras propiedades físicas son: • Gravedad específica: oscila entre 1.028 – 1.034 expresada en grados de densidad. Al determinar la densidad de la leche con el lactodensímetro, ese valor debe ajustarse para una temperatura de 150C, adicionando o restando el factor de corrección de 0.0002 por cada grado centígrado leído por encima o por debajo de los 150C. • Densidad de la leche: esta relacionada con la combinación de sus diferentes componentes: el agua (1.000 g/ml); la grasa (0.931g/ml); proteína (1.346g/ml); lactosa (1.666 g/ml) minerales (5.500 g/ml) y Sólidos no grasos (S.N.G. =1.616 g/ml). Por lo anterior la densidad de una leche entera sería aproximadamente de 1.032 g/ml, una leche descremada de 1.036 g/ml y una leche aguada tendría una densidad aproximada de 1.029 g/ml. • PH (concentración de hidrogeniones). El pH es el logaritmo del inverso de la concentración de iones de hidrógeno. Cuando la concentración de iones de hidrógeno es de 10-1 a 10-7, corresponde a un pH de 1 a 7 es decir, medio ácido. Si la concentración de iones de hidrógeno es de 10-7 a 10-14 (pH 7 a 14) el medio será alcalino (el pH =7 es neutro). Dichas variaciones depende del estado de sanidad de la leche y de los microorganismos responsables de convertir la lactosa en ácido láctico. • Acidez: la leche cruda presenta una acidez titulable resultante reacciones, de las cuales las tres primeras corresponden a natural de la leche cruda y la cuarta reacción corresponde a que se va formando en la leche por acción de las contaminantes. Margarita Gómez de Illera 14 de cuatro la acidez la acidez bacterias
  15. 15. Acidez natural se debe a: 1. Acidez de la caseína anfótera, constituye cerca de 2/5 partes de la acidez natural 2. Acidez de las sustancias minerales, del CO2 y de ácidos orgánicos naturales, aproximadamente las 2/5 partes de la acidez natural. 3. Reacciones de los fosfatos, cerca de 1/5 parte de la acidez natura. La determinación de la acidez de la leche es muy importante porque puede dar lugar a determinar el grado de alteración de la leche. Regularmente una leche fresca debe tener una acidez de 0.15 a 0.16%, valores menores pueden indicar que es una leche proveniente de vacas con mastitis, aguada o que contiene alguna sustancia química alcalina. Porcentajes mayores del 0.16%, indican que la leche contiene bacterias contaminantes. • Potencial de oxidorreducción: El potencial de oxidorreducción (Eh), mide las propiedades oxidantes (+) o reductoras (-) de una solución, el cual se visualiza en la corriente eléctrica entre dos electrodos sumergidos en la solución. La leche tiene un Eh (+) entre los valores de 0.20 a 0.30 voltios. El Eh de la leche se debe al contenido de: oxígeno, sustancias reductoras naturales (reductasa aldehídica, ácido ascórbico y tratamientos tecnológicos). La contaminación por bacterias incrementa el poder reductor de leche, ya que cuando las bacterias se multiplican hay un mayor consumo de oxígeno y producción de sustancias reductoras, reduciéndose el Eh, hasta valores negativos. Este fenómeno se utiliza para el análisis que se le hace a la leche con azul de metileno y la resarzurina. La reducción del azul de metileno produce el leuco azul de metileno ( incoloro) a un Eh de +0.054V y con la reducción de la resarzurina (azul pizarra) se produce la resofurina (rosada) y la dihidrorresofurina (incolora), a un Eh de +018 y +0.19 V, la resarzurina, reacciona antes que el azul de metileno y detecta la presencia de leucocitos. Mediante este método se podrá evaluar los cambios en la calidad de la leche. • Viscosidad. La viscosidad de la leche indica la resistencia que se opone al fluído. La viscosidad es inversamente proporcional a la temperatura y depende de la composición del líquido, del estado físico de las sustancias coloidales dispersas, y del contenido de materia grasa. la leche es más viscosa que el agua y ello se debe al contenido de grasa en emulsión y a las proteínas que contiene en su fase coloidal. La viscosidad de la leche oscila entre 1.7 a 2.2 centipoises, siendo la de la leche completa de 2.2 y la de la leche descremada de 1.2. La leche homogenizada presenta un aumento en la viscosidad, entre 1.2 a 1.4 centipoises. La viscosidad de la leche y sus productos es un dato Margarita Gómez de Illera 15
  16. 16. importante en ingeniería para el cálculo de bombas que se requieren en el proceso, pero también es importante en la comercialización dado que el consumidor relaciona la viscosidad con el contenido graso de la leche. • Punto de congelación: Es una característica importante porque permite detectar la adición de agua en la leche. El punto de congelación de la leche debe oscilar entre un rango de –0.5130C a –0.565 0C. Los componentes que influyen en el punto de congelación de la leche son la lactosa y las sales coloidales. El aumento de la acidez de la leche reduce la viscosidad de la leche. • Calor específico: Es el número de calorías necesarias para elevar en un grado centígrado la temperatura de una unidad de peso de la leche. Dicho valor es más alto que el del agua. • Calor específico ( en cal / g. 0C) de: Leche completa....................................................... 0.93 – 094 Leche descremada.................................................. 0.94 –0.96 Suero de queso........................................................0.97 Grasa........................................................................ 0.40 –0.60 • Punto de ebullición. La ebullición de la leche se inicia a partir de los 100.170C, pero cuando se reduce la presión del líquido, la ebullición ocurre a una temperatura menor. Este efecto es aplicado en la producción de leches concentradas al evaporar la leche mediante la reducción de la presión utilizando el vacío, lográndose evaporar parcialmente la leche a temperaturas entre los 50 a 700C, sin causar ningún deterioro a los componentes de la leche. • Índice de refracción. Este valor expresa el fenómeno de desviación de la luz cuando atraviesa el aire e incide sobre la leche. Su valor oscila entre 1.3440 y 1.3485, siendo el resultado de la suma de los índices de refracción individual de los solutos o fase discontinua y del agua o fase continua de la leche. Cuando el valor de algunos de estos componentes se altera, cambia el valor del índice de refracción. Por ejemplo si se cambia la concentración de los solutos debido al aguado, el valor del índice de refracción se acercará al del agua, detectándose de esta manera el fraude. Para la determinación del índice de refracción se utilizan instrumentos como el refractómetro de Abbé que se utiliza para productos descremados y leches concentradas azucaradas o refractómetros de inmersión como el lactómetro “Bertuzzi” para medir el índice de refracción del suero obtenido de la coagulación de la caseína. • Propiedades ópticas: El color de la leche se debe a los efectos combinados de la caseína, sales coloidales, pigmentes y otros Margarita Gómez de Illera 16
  17. 17. componentes. La caseína y las sales coloidales le imparten el color blanco y opaco de la leche, en la medida que refleja totalmente la luz. Los pigmentos debido a los carotenos le imparte a la leche un color ligeramente amarillento y los pigmentos de la riboflavina son los que le dan un color amarillo – verdoso al suero producido en la elaboración del queso. Resumen de las propiedades físicas de la leche Densidad de la leche completa........................... Densidad de la leche descremada........................ Densidad de la materia grasa.............................. Calorías por litro................................................. PH....................................................................... Viscosidad absoluta............................................. Índice de refracción Punto de congelación......................................... Calor específico.................................................. 1.032 g/ml 1.036 g/ml 0.940 g/ml 700 calorias 6.6 – 6.8 1.6 –2.15 1.35 -0.550C 0.93 cal /g 0C 1.1.4 Definición química y propiedades Es un fluido bastante complejo, formado por aproximadamente el 80 a 87.5% de agua y el 12 a 12.5% de sólidos o materia seca total. Agua. Es la fase continua de la leche y es el medio de transporte para sus componentes sólidos y gaseosos. Se encuentra en dos formas, el agua libre y el agua de enlace. El agua libre es la de mayor cantidad y en ella se mantiene en solución la lactosa y las sales. El agua libre es la que sale en el suero de la cuajada. El agua de enlace, es la formada por la cohesión de los diferentes componentes no solubles, se encuentra en la superficie de estos compuestos y no forma parte de la fase hídrica de la leche por lo cual su eliminación es bastante difícil. Materia seca de la leche. Está formada por los compuestos sólidos de la leche pueden determinarse por el método directo mediante la evaporación de la fase acuosa de la leche, o por el método indirecto, mediante la relación de la densidad y su contenido de grasa y a partir de estos datos la cantidad de materia seca se puede calcular mediante las siguientes fórmulas: Richmond: %S.T. = (0.25 x D) + (1.21 x % G) + 0.66 De donde D es la densidad de la leche y para la cual se utilizan solo los valores decimales como enteros. Ejemplo si la densidad es de 1.033 entonces se debe usar como D el 33. Margarita Gómez de Illera 17
  18. 18. Queensville: Gramos/lt S.T. = (10.6 x %G) +2.75 (D – 1000) En este caso se utiliza el dato de la densidad D como una cifra entera o sea 1033. Fleischmann: %S.T. = (1.2 x%G) + 2.665 x (D – 1000) x 100 D En este caso también la densidad D se usa como número entero, o se igual a 1033. • Gilibaldo y Pelufo: %S.T.= 282 (D – 1) + (%G x 1.19) de donde la densidad D es exactamente el valor leído, para el ejemplo será 1.033. Composición de la leche de diferentes especies La composición de la leche varía según la especie, tanto en la proporción en que se encuentra sus componentes como también en su estructura en algunos casos. Se puede decir que existen: - Leches caseinosas. Son las que contienen un contenido mayor de caseína que de albúmina y globulina, como la leche de vaca, oveja y cabra. Leches albuninosas, que tienen un contenido de albúmina y globulina proporcional al de la caseína, como la leche de la mujer, yegua y burra. Esta calificación tiene importancia en el sentido que las leches albuminosas proporcionan una mayor digestibilidad para los lactantes que la leche caseinosa como la de la vaca, por ello la necesidad de que el niño se alimente en los primeros meses de vida con leche materna. 1.1.5 Otras características importantes de la leche Existen diferentes factores que influyen notablemente en las características físicas, químicas y de estructura de la leche y que determinan su variabilidad, su complejidad y alterabilidad. Margarita Gómez de Illera 18
  19. 19. 1.1.5.1 Variabilidad Como la leche es un producto netamente biológico es susceptible de variación en su composición y propiedades por diferentes factores como son. - Factores genéticos. La leche tiene diferente composición de acuerdo a la especie o raza del mamífero que provenga, se sabe que existe cerca de 150 especies y se observa que el contenido de extracto seco varía entre el 8 y el 65%, la materia grasa entre el 1 y 19%, los carbohidratos entre el 0,1 y el 10% y las cenizas entre el 0.1 y 2.0%. Las únicas especies que se crían especialmente para la producción de leche son los las especies de los rumiantes (vaca, cebú, búfalo, cabra y oveja).en el cuadro 1 se presenta el cuadro comparativo de composición de la leche según las especie. De acuerdo a los datos que se presenta en el cuadro, se observa que la leche de búfala y cabra, son las de mayor contenido de grasa y las de mayor contenido de caseína son las de oveja y búfala; las de mayor contenido de carbohidratos son las de asna y de yegua. Con respecto a la raza se sabe que existen razas para producción de leche y de carne, muy resistentes a condiciones climatológicas y de acuerdo a estas diferencias de raza, se tienen diferente rendimiento de leche y de su composición. Por ejemplo entre la Frisona (de Holanda), la Frisona en otras zonas, la Pardo Suiza y la Jersey, esta última es la que presenta un mayor porcentaje en extracto seco, grasa, proteína total y en lactosa. Tabla 1: Composición media aproximada de la leche procedente de diferentes especies (%p/p) Origen Estracto seco Materia grasa Caseína Proteínas del suero Carbohidratos Cenizas Vaca Yegua Asna Cabra Oveja Cebú Búfala 12.7 10.8 10.8 13.3 18.8 13.5 17.5 3.9 1.7 1.5 4.5 7.5 4.7 7.5 2.6 1.3 1.0 3.0 4.6 2.6 3.6 0.6 1.2 1.0 0.6 1.0 0.6 0.7 4.6 6.0 6.7 4.3 4.6 4.9 4.8 0.7 0.5 0.5 0.8 1.0 0.7 0.8 Fuente. CHARLES ALAIS.Ciencia de la leche y tecnología de los productos lácteos. - Factores fisiológicos. Como la etapa y el número de lactaciones, por ejemplo al inicio se presenta el calostro que tiene propiedades diferentes a la de la leche normal; Las etapas de lactación es un factor relevante, teniendo en cuenta que el número de lactaciones influye en la composición de la leche, especialmente en la grasa, proteína, lactosa, calcio, sodio y potasio. Margarita Gómez de Illera 19
  20. 20. Efectos patológicos de la vaca, en especial la mastitis, que como consecuencia de las bacterias patógenas disminuye considerablemente el rendimiento lechero, ocasionando un aumento en las células somáticas especialmente leucocitos, además se aumenta la actividad enzimática. La mastitis aunque no causa mucho problema en la producción lechera sí es causante de grandes pérdidas en el hato ganadero. - Factores ambientales y de manejo, como la alimentación, el clima y el sistema de ordeño. Estos factores influye principalmente en el rendimiento lechero pero es poco perceptible en la composición de la leches. Sin embargo la ración alimenticia puede modificar el contenido y la composición de grasa. Una dieta pobre en proteínas ocasiona una disminución en el contenido proteico, pero una dieta rica en proteínas aumenta el porcentaje de nitrógeno no proteico. - También es posible que la leche sea contaminada por sustancias extrañas como los antibióticos, pesticidas y otras sustancias contaminantes, ocasionando problemas en el proceso de la leche y también en la salud a los consumidores. Algunas variaciones importantes Las variaciones en la composición de la leche, son importantes en la medida que puede ocasionar problemas de índole tecnológica, entre los cuales los más importantes se mencionan a continuación: Variaciones en el rendimiento de los procesos de elaboración, por ejemplo el rendimiento de la mantequilla depende del contenido graso de la leche, el del queso del contenido de caseína y el de la leche en polvo del extracto seco sin grasa. La composición de los productos está relacionada directamente con la composición de la leche, es así como en la estandarización del queso es importante la relación entre la proteína y la grasa y en la producción de leche en polvo se debe manejar la relación entre la proteína y la lactosa. La cristalización de la grasa de la leche por acción del frío, depende del contenido de grasa y afecta la dureza de la mantequilla. La estabilidad del calor es una variable importante en la fabricación de la leche evaporada. Se presume que la precipitación de proteínas, la composición de sales, el contenido de inmunoglobulinas como el calostro son los causantes de formación de depósitos en los intercambiadores de calor que ocasionan problemas en la calidad microbiológica de la leche y en el adecuado funcionamiento del equipo. . La capacidad de coagulación depende de la actividad del calcio. El contenido de aglutininas de la leche, decrece en la lactación, ocasionando variaciones en Margarita Gómez de Illera 20
  21. 21. el desarrollo de los microorganismos presentes; el contenido de manganeso (Mn), afecta la fermentación del ácido cítrico por causa de algunos cultivos iniciadores. El flavor de la leche depende de las cantidades de sales disueltas en la lactosa que tiene que ver con el sabor salado de la leche. La actividad de la lipasa y la auto-oxidación aumenta al avanzar la etapa de la lactación. El color de la leche y en especial del de la mantequilla y del queso se debe a diferentes cantidades de B-caroteno en la grasa cuya cantidad depende de los pastos con los que se alimentan las vacas, pero también de la aptitud de la vaca de transformar el B-Caroteno en Vitamina A. Se sabe que la leche de la raza Jersey de las vacas contiene una grasa de pigmentación muy amarilla en comparación con la de la leche de búfala, oveja y cabra que es casi blanca. 1.1.5.2 Complejidad La leche es una sustancia bastante compleja debido a su composición química en compuestos como la lactosa, glicéridos de ácidos grasos, caseínas, albúminas entre otras y su equilibrio físico entre sus componentes. Desde el punto de vista físico coexisten varios estados, la emulsión, suspensión y solución. Se considera que la leche es una emulsión formada con la materia grasa globular disuelta en una solución acuosa y cuyo especto es muy parecido al plasma sanguíneo. La solución acuosa contiene también material proteico en suspensión en un suero cuyo contenido principal es la lactosa y sales minerales. Su Heterogeneidad se debe a que cuando la leche es expuesta a temperatura ambiente se separa progresivamente en tres partes (fig 1) La crema que es una capa de glóbulos grasos integrados por efecto de la gravedad La cuajada, caseína coagulada por la acción microbiana El suero, que contiene los productos solubles y que se separa de la cuajada, la cual se contrae a una velocidad que depende de la microflora presente. Fig. 1. Representación esquemática de las modificaciones de la leche a temperatura ambiente Leche fresca Leche descremada Cuajada Lacto- suero (Blanco mate) Crema Crema Crema Leche Coágulo (homogé-neo) (blanco azulado) Lacto suero amarilloverdoso) Cuajada Reproducción modificada. CHARLES ALAIS. Ciencia de la leche. Margarita Gómez de Illera 21
  22. 22. 1.1.5.3 Alterabilidad Debido a las características nutricionales de la leche, se pueden desarrollar una gran cantidad de microorganismos entre los cuales están los que producen la fermentación de la lactosa obteniéndose el ácido láctico que conduce a la floculación debido al componente proteico, que en términos caseros se le denomina “leche cortada” La leche fresca tiene un período de duración muy corto por lo que se considera un alimento de alta perecibilidad, ello obliga a tener especiales medidas sanitarias y de Buenas prácticas de manufactura (B.P.M.) para evitar la proliferación de microorganismos patógenos que afecten su calidad así mismo permitir la inactivación de enzimas, durante su procesamiento. Modificaciones importantes de la leche. Por ser la leche un sistema inestable, esta sujeta a sufrir cambios desde que se encuentra en la ubre, durante el ordeño, con los cambios de temperatura y durante el proceso tecnológico. Los principales cambios que tienen lugar en la leche son: Cambios físicos. Por la incorporación del aire durante el ordeño, lo cual ocasiona la incorporación de oxígeno y nitrógeno. También se pueden deteriorar los glóbulos grasos, al dañarse su membrana, paro también por la acción del frío los glóbulos grasos se aglutinan. Al enfriarse la leche se produce la cristalización de la materia grasa y se puede llegar a desestabilizar la emulsión. Cambios químicos. Por acción del oxígeno muchos de los componentes de la leche se oxidan actuando la luz como catalizador de muchas reacciones que producen aromas indeseables en la leche. Cambios bioquímicos. Debido a las enzimas que contiene la leche se produce la lipólisis por acción de la lipasa, la proteólisis por acción de la proteasas y la hidrólisis de los ésteres fosfóricos por la acción de las fosfatasas. Cambios microbiológicos. El más frecuente es la fermentación de la lactosa con la producción de ácido láctico, acompañado de la disminución del pH. Ciertos microorganismos también actúan sobre las proteínas produciendo la proteólisis y sobre las grasas produciendo lipólisis. Cambios en el proceso. Evidentemente las operaciones tecnológicas a que es sometida la leche producen cambios en la composición y propiedades de la leche, de acuerdo al producto que se quiere obtener, pero algunas veces se producen efectos indeseables tal es el caso de un flavor poco deseable que se produce ante un tratamiento térmico severo, debido a la desnaturalización de las proteínas. Margarita Gómez de Illera 22
  23. 23. Los tratamientos térmicos a los cuales se somete la leche, dependiendo de la temperatura y tiempo utilizado, producen cambios físicos, químicos y microbiológicos. Por ejemplo en el caso de: La pasterización lenta, donde se somete la leche a una temperatura de 72 –740C durante 15 segundos, se destruye la mayoría de los microorganismos y se inactivan algunas enzimas, sin embargo no se efectúan cambios significativos en las propiedades de la leche. La pasterización alta donde se somete la leche a temperaturas de 900C, durante 15 segundos destruye todas las formas vegetativas de los microorganismos, parte de las proteínas del suero se desnaturalizan quedando sus grupos SH- disociados. La esterilización es un tratamiento todavía más severo donde se utiliza la temperatura de 1180C durante 20 minutos lográndose la destrucción de los microorganismos, incluyendo sus esporas, se inactivan las enzimas y se logra cambios químicos como las reacciones de pardeamiento y la producción de ácido fórmico. Para evitar estos efectos y lograr una mejor calidad de la leche tanto de índole microbiológica como de sus características físicas y químicas, se utiliza el tratamiento UHT (UltraHigh-Temperature), donde se somete la leche a una temperatura de 145oC durante uno o dos segundos con el propósito de esterilizar la leche, sin ocasionar mayores modificaciones químicas ni bioquímicas. La centrifugación es una operación que se utiliza para el desnatado de la leche, que se lleva a cabo en una desnatadora o centrifugadora de operación continua, para producir una leche con poca cantidad de grasa ( 0.05 –0.08%). La homogenización, donde se somete la leche a altas presiones en un homogenizador, reduce de tamaño los glóbulos grasos de la leche. En general todos los productos lácteos son sometidos a la homogenización. La evaporación de la leche se realiza para eliminar parte del agua y obtener una leche más concentrada, con características diferentes a las de la leche fresca, con mayor cantidad de sólidos totales y un pH menor. La fermentación mediante la cual se cultiva la leche con bacterias lácticas, ocasiona cambios significativos en la leche, debido a que la lactosa se convierte en ácido láctico, disminuyendo su pH y aumentando la viscosidad de la leche. 1.1. 6 Las fases de la leche La leche se considera como un medio homogéneo formado básicamente de tres partes o fases: Margarita Gómez de Illera 23
  24. 24. La emulsión del material graso en forma globular La suspensión de la caseína ligada a sales minerales La fase hídrica o solución como el medio general continuo 1.1.6.1 La emulsión de materia grasa Los lípidos de la leche, los fosfolípedos y otras sustancias insaponificables, se encuentran dispersos en forma globular en estado inestable. El grado de dispersión de la materia grasa forma una superficie que representa aproximadamente 80m2 en un litro de leche. El tamaño de los glóbulos grasos varías entre 1.5 y 10 µ (1µ = 0.001 mm), esta variación se debe a factores como la raza y la etapa de lactancia. Las leches obtenidas de vacas de raza Jersey y Guernsey contiene los glóbulos de mayor tamaño que las leches de la raza Holstein y Ayshire. Cuando más avanza la época de lactancia el tamaño de los glóbulos grasos disminuyen. Este hecho tiene gran importancia en la elaboración de productos grasos como la mantequilla, puesto que el tiempo de batido es mayor cuando los glóbulos grasos son de menor tamaño. El tamaño de los glóbulos grasos disminuye en la operación de homogenización hasta llegar a un tamaño de 0.002 mm produciéndose una emulsión más estable. La separación de la fase globular se debe a la diferencia de densidad que tienen los glóbulos grasos y la del líquido en que están emulsionados, siendo menor la densidad de los glóbulos grasos. Esta diferencia ocasionada por la fuerza de gravedad, hace que los glóbulos grasos asciendan y ocurra la separación de la crema. Esta fuerza es la que actúa en el descremado por la acción centrífuga. Para calcular la velocidad teórica en que asciende un glóbulo graso se utiliza la fórmula de Stokes: V = 2 r2 (dm – dl) g 9η Donde: v r dm dl g η = velocidad de ascenso = radio del glóbulo = densidad del medio = densidad de la grasa = aceleración por la fuerza de gravedad = viscosidad Margarita Gómez de Illera 24
  25. 25. Con esta fórmula se puede calcular que un glóbulo graso de 5 micrones de diámetro ascenderá 2 mm aproximadamente en una hora. La aglutinación de los glóbulos grasos en racimos explica la diferencia entre la velocidad de descremado promedio calculada con la fórmula de Stokes y la velocidad real de separación de la crema. Las temperaturas entre 7 – 8oC ayudan al descremado espontáneo por causa de la aglutinación de los glóbulos grasos y temperaturas mayores de los 60 oC ocasionan problemas en la aglutinación porque modifica la proteína soluble, la aglutinina, que es la que produce la agregación de los glóbulos grasos. La acidez también influye en la aglutinación de los glóbulos grasos acelerándola al reducir las cargas eléctricas del glóbulo graso. Por lo anterior en el descremado se prefieren temperaturas entre32 – 35oC por ser la más adecuada para separar la grasa al ser mayor la diferencia entre el dm y dl y menor el coeficiente de viscosidad. La separación de la materia grasa de la crema mediante la operación de batido, en la elaboración de mantequilla, se debe a la incorporación de aire en microburbujas, que ocasionan el agrupamiento de los glóbulos grasos en la superficie de las burbujas, comprimiéndolos a medida que aumenta el batido. Es así como los granos de la mantequilla se separan del plasma o suero de la mantequilla produciéndose una inversión de la emulsión inicial “grasas en agua a “agua en grasa, específica de la mantequilla. Cuando la leche se encuentra sin los glóbulos grasos se forma el plasma lácteo que es un líquido donde se encuentra en emulsión los glóbulos de grasa. 1.1.6.2 La suspensión de la caseína Contiene el complejo de fosfocaseinato de calcio como partículas que se denominan “micelas” las cuales tienen un movimiento browniano. La dispersión de las micelas de caseína en la leche es bastante estable y resistente a operaciones de concentración, congelación, secado y reconstitución. Dicha estabilidad es de suma importancia en la industrialización de la leche. El complejo caseinato contiene el 8% de calcio y fósforo inorgánico, aproximadamente, además de otras sales como los citratos. Se cree que existe un equilibrio entre la caseína de la fase dispersa y de la fase hídrica, pero tanto este equilibrio como la estabilidad del complejo depende de las concentraciones de sales de las leches y del pH, observándose que las concentraciones mayores de Ca disminuye la solubilidad del complejo de caseinato y la reducción de Ca++ logra el efecto inverso. También se observa que la estabilidad es máxima a un Ph de 6.6 – 6.7 y mínima a un pH de 6.7 – 6.9- . Margarita Gómez de Illera 25
  26. 26. La leche que está desprovista de glóbulos grasos y de micelas de caseína, se llama lactosuero y es la sustancia donde están dispersas las micelas. La proteína del suero se encuentra en forma molecular y en forma de agregados muy pequeños. Se han encontrado tres clases de Caseína las caseínas Alfa (α)y Beta(β) que son sensibles al calcio y las caseínas Kappa (Κ), insensibles al calcio. Las células que se encuentran en mayor cantidad en la leche son los leucocitos, representando el 0.01% del volumen de la leche procedente de vacas sanas. 1.1.6.3 La fase hídrica El agua de la leche se encuentra en forma libre y en forma ligada, en la primera actúa como disolvente y en la segunda nó, porque está atrapada por sustancias insolubles. El agua ligada por la caseína cambia por efecto de la temperatura, del pH y por la concentración de sales que la reducen considerablemente. El efecto de las caseínas es bastante significativo en las cuajadas descremadas o que provienen de leches pasterizadas, siendo difíciles de desuerar. Las cuajadas grasas retienen del 12 al 15% menos de agua. En el agua libre, la fase hídrica está formada por un grupo de sustancias disueltas en el agua entre las cuales se encuentra aproximadamente un 6% de proteínas, sales (fosfatos), cloruros, sulfatos y bicarbonatos de calcio, magnesio, sodio y potasio y lactosa. En la fase hídrica se presenta en mayor proporción las β- lactoglobulinas y las α- lactoalbúminas junto a otras proteínas menores y enzimas. Las sales presentes están en equilibrio entre la fase coloidal y la solución, excepto con los cloruros y sulfatos. El calcio, magnesio, sodio y potasio están combinados con los grupos aniónicos de la caseína. Margarita Gómez de Illera 26
  27. 27. 1.2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICA DE LOS COMPONENTES DE LA LECHE. 1.2.1 Lípidos Se clasifican en sustancias saponificables y no saponificables. Las sustancias saponificables comprenden principalmente los triglicéridos y los fosfolípidos. Las sustancias insaponificables comprenden loas vitaminas y carotenoides. Su proporción en la leche se presenta en la siguiente tabla: Tabla 2.Composición de lípidos saponificables y no saponificables en la leche. Lípidos Porcentaje del total Saponificables Triglicéridos Diglicéridos Monoglicéridos Glicéridos de los ácidos cetónicos Acidos grasos libres Esteroles fosfolípedos Insaponificables Vitaminas A – D- E- K Carotenoides 97.0 –98.0 0.25-0.48 0.016-0.038 0.85-1.28 0.10-0.44 0.22-041 0.20-1.0 0.0007-0.0009 Fuente. FAO. Manual de composición y propiedades de la leche. 1.2.1.1 Triglicéridos. Los ácidos grasos de la leche al combinarse con un alcohol (glicerol) forman los triglicéridos su mezcla conforman la grasa de la leche. A manera de ejemplo un triglicérido puede estar formado por el glicerol combinado con el ácido butírico – oleico y estéárico (ver figura 2) Los triglicéridos constituyen cerca del 98% del contenido de los lípidos de la leche y por lo tanto son los responsables de las características de la grasa láctea. Estas características varían según la composición de los ácidos grasos. Existen un número grande de triglicéridos en la leche de acuerdo a las diferentes combinaciones de los grasos ácidos grasos que puedan ocurrir. El ácido graso más abundante es el oleico que al combinarse con el linoléico y los ácidos grasos de cadena más corta como el butírico y el caproico, influyen en el bajo punto de fusión de la leche. Los ácidos grasos responsables de la oxidación de la mantequilla son los saturados debido a su fácil reacción con el oxígeno. Otros factores que activan la oxidación son la radiación ultravioleta, iones de cobre, hierro y la acidez. Esto ocasiona el sabor rancio de la mantequilla. Margarita Gómez de Illera 27
  28. 28. H2 - C – O 0 C-(CH2)2—CH3 Glicerol H2 – C - O H2 – C - O O oléico C –(CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 - CH3 3CH Esteárico O C – (CH2)16 – CH3 Butírico Esteárico Oleico Figura 2. Molécula de un triglicérido. Los ésteres de los ácidos grasos, pueden descomponerse por hidrólisis, en ácidos grasos y en glicerol, esta hidrólisis puede ser causada por la lipasa produciéndose el enranciamiento de la materia grasa. Esta enzima puede ser inactivada durante la pasterización de la leche, pero cuando la lipasa es originada por bacterias psicrotróficas, puede ocurrir la rancidez en la leche así esté pasterizada, ya que dichas bacterias son resistentes a los tratamientos térmicos. Por otra parte la rancidez de la leche depende de otros factores como la alimentación del animal, ya que una mala dieta alimenticia potencia el deterioro de la leche por rancidez. En el caso de los quesos la lipólisis es un proceso normal debido a las lipasas de microorganismos como las bacterias y hongos que actúan en el proceso, aumentando el contenido de ácidos grasos libres de la leche alrededor de un 0.25 a 6%, tal es el caso de los quesos tipo Camembert y Roquefort. Teniendo en cuenta el porcentaje de los ácidos grasos que se encuentran en la leche se puede determinar a través de un análisis de éstos si el producto ha sido adulterado, para lo cual se tienen como referencia los valores de las siguientes variables: Punto de fusión 29 –32oC Punto de solidificación 19 - 23 oC Indice de refracción 40.5 - 46 (en 40 oC) Índice de yodo 26 – 40. Como ya se mencionó anteriormente la composición de la materia grasa de la leche depende de factores como la alimentación, el estado de lactancia, entre otros y está asociado a la variación en el punto de fusión de la grasa. En la tabla 2 se presentan algunas de las características de la materia grasa de las leches de diferentes especies comparada con la de otras grasa comunes. Margarita Gómez de Illera 28
  29. 29. 1.2.1.2 Fosfolípedos o fosfátidos. Los fosfolípidos, son grasas que contienen fósforo y aminas y son los lípidos compuestos más abundantes en la leche. La mayoría presentan dos grupos cargados, uno ácido y otro básico por lo tanto son bastante polares y por ende, hidrófilos, es decir que tienen la capacidad de absorber agua y como consecuencia de ello hincharse, sin embargo no son totalmente solubles. Por ser agentes altamente emulsionantes, influyen en la estabilidad de la materia grasa. Son bastante tensoactivos y se asocian con las proteínas para formar las lipoproteínas, las cuales algunas se encuentran en la membranas de los glóbulos grasos y otras se encuentran en el plasma de la leche formando “los microsomas de la leche”. En el batido de la crema para producir la mantequilla gran parte de los fosfolípedos se quedan en el suero proporcionándole un sabor fuerte característico. Los fosfolípedos de la leche están constituidos por: lecitina en un 30%; cefalina en un 45%; y esfingomielina en un 25%. Los ácidos grasos insaturados de la lecitina y la materia grasa al oxidarse forman la trimetilamina N(CH3) que le imparte un aroma a pescado. Este es uno de los defectos que se presentan especialmente en la mantequilla y en la leche en polvo. Membrana del glóbulo graso Como ya se había explicado anteriormente los glóbulos grasos se encuentran envueltos en una capa proteica en donde se encuentran diferentes sustancias entre las cuales están los fosfolípedos y proteínas, dando lugar a diferentes reacciones químicas vivas. (Ver figura 3 membrana del glóbulo graso. Pág.3.3 FAO) Figura.3 Membrana del glóbulo graso. Grasa Triglicéridos Lipoproteína Seudocreatina Fosfolípidos Lipoproteínas diferentes Glicoproteínas Fosfolípidos Enzimas Plasma de la leche Fosfolípidos Aglutininas Proteínas diferentes La membrana del glóbulo graso se destruye parcialmente por diferentes tratamientos que se realizan en la leche, por ejemplo, en la homogenización, Margarita Gómez de Illera 29
  30. 30. ocurre con mayor frecuencia la oxidación, produciendo un sabor metálico y la hidrólisis, que le imparte un olor a rancio. Así mismo, ciertos tratamientos como la incorporación de aire en el bombeo, la agitación, la formación de espuma y variaciones de temperatura durante el almacenamiento de la leche cruda, pueden producir la rancidez hidrolítica debido a la alteración de la lipasa que se encuentra en la membrana. Mediante la pasterización alta de la crema (82 –92oC) se desnaturaliza parcialmente las proteínas de la membrana, liberando las proteínas que contienen cobre, contribuyendo de esta manera a mejorar las condiciones de almacenamiento de la mantequilla producida. 1.2.2 Proteínas Las sustancias nitrogenadas de la leche se pueden clasificar den tres grupos: caseínas o sustancias que forman el queso propiamente, las llamadas proteínas del suero, y las sustancias nitrogenadas no proteicas. El grupo de las caseínas conforman del 78 al 80% de las proteínas de la leche. Las proteínas del suero que contienen fracciones de globulina y albúmina no pueden obtenerse en forma de queso sino como su nombre lo indican se encuentra en el suero y constituyen el otro 20% del contenido de la leche. Las proteínas están constituidos por cadenas de aminoácidos o más concretamente por los ácidos L - α - amino carboxílicos. A partir de un número de aminoácidos se forma una cadena peptídica linear, que si es corta, se llama péptido y si es larga se denomina polipéptido, la unión de los polipéptidos forman las proteínas. La mayoría de la proteína contiene por lo menos 100 radicales de aminoácidos. Existen 20 aminoácidos diferentes y por lo tanto 20 tipos diferentes de cadenas laterales, además los grupos de estas cadenas. Pueden presentar diferentes modificaciones a continuación se presenta la estructura de un aminoácido y la de una cadena peptídica. Fig.4 Acido L - α - amino Carboxílico NH2 R-----C------CO2H Fig 5. Cadena peptídica R1 H Rn NH2 ----C –CO--NH—C—CO……..NH—C--COOH H R2 H Margarita Gómez de Illera 30
  31. 31. 1.2.2.1 Estructura de las proteínas Las proteína de la leche tienen una estructura definida pero cuando la leche es sometida a diferentes tratamientos esta estructura puede cambiar. La estructura primaria está conformada por el ordenamiento de la cadena peptídica y su estabilidad se debe al enlace peptídico o de covalencia entre los aminoácidos de la cadena. La estructura secundaria o espacial constituye las cadenas de aminoácidos que se unen formando una especie de hélice, su estabilidad se debe en parte a las uniones con los átomos de hidrógeno. La estructura terciaria está conformada por varias cadenas replegadas sobre sí mismas. Su estabilidad se debe a los puentes de bilsufuro existentes entre los aminoácidos sulfurados como la cistina y las fuerzas hidrofóbicas. La estructura cuaternaria es una unión muy frágil de monómeros o pequeñas unidades moleculares, con enlaces poco energéticos. La desnaturalización de las proteínas se debe a una modificación limitada de la estructura secundaria y terciaria de las proteínas, sin rompimiento de sus enlaces covalentes, ni separación de fragmentos lo que hace que se reagrupen las cadenas dando lugar a una estructuración diferente de la proteína. Un ejemplo de este se puede observar en la desnaturalización o inactivación de las enzimas por efecto del calor y la separación o precitación de las proteínas del suero. Ver esquema de una proteína nativa y una desnaturalizada. Fig. 6. Proteína nativa desnaturalizada . Figura 7. Proteína Reproducción de. FAO. Manual técnico de composición y propiedades de la leche. 1.2.2.2 La caseína. Este componente proteico esta conformado por diferentes clases o tipos de caseína que se denominan con letras griegas, las más importantes son las caseínas α, β, y γ, así como la caseína Kappa. Las caseínas α, β, y γ, reaccionan con el calcio formando compuestos que precipitan produciéndose la coagulación de la leche, pero como la leche en forma natural contiene calcio, ocurriría en cualquier momento la coagulación, Margarita Gómez de Illera 31
  32. 32. sin embargo para que esta precipitación no suceda la caseína K que es insensible al calcio, forma un especie de revestimiento protector en torno de las caseínas α, β, y γ, e impiden que reaccionen con el calcio, manteniendo de esta manera la estabilidad de la proteína de la leche. Estructura de la caseína. Las caseínas α, β, y γ, ocupan el centro de una formación esferoidal, cuyo exterior está formado por la capa protectora de la caseína K, que tiene una parte hidrófila ( que atrae y fija el agua) cargada negativamente llamado “glucomacropéptido”, orientado hacia fuera. Debido a ello las micelas de la caseína están en condiciones normales rodeadas por una capa de agua que se constituye en una capa protectora. Dicha capa de agua y la parte negativa de la caseína K son las responsables de la fina distribución de la caseína en la leche. Por estar todas las micelas de las caseínas rodeadas de cargas negativas y repelerse entre sí, la caseína, es decir la proteína está permanentemente en suspensión. Fig.8. Micela intacta de caseína rodeada de calcio. Ca Ca Ca Ca α γ β Ca Ca K Ca 1.2.2.3 Estabilidad de las proteínas El sistema coloidal de las proteínas de la leche se debe a dos grandes fuerzas que son: las cargas eléctricas y el agua de hidratación. La principal fuerza de estabilidad de la caseína se debe a las cargas eléctricas del radical ácido COO- y básico (NH3) de los aminoácidos. Los cuales ayudan a mantener separadas las micelas de la caseína. En el pH normal de la leche las cargas negativas del aminoácido son las que predominan. H CH3 -- C -- (C-- H2) n --- COO+ NH3 Las propiedades anfóteras de los aminoácidos H+ Margarita Gómez de Illera OH- 32
  33. 33. R-CH –COOH R—CH---COO- NH3+ pH más ácido que el punto Isoeléctrico NH3+ R –CH—COO- +H2 O NH2 pH 4.6 pH: 6.6 – 6.7 La caseína como sustancia coloidal asociada a un complejo de calcio y fósforo se coagula por acción de los ácidos, el cuajo o el alcohol. Cuando la leche se acidifica ocurre la disminución de las cargas eléctricas y del agua de hidratación, reduciendo así mismo la capacidad de las micelas de caseína para separarse y es cuando la leche se coagula. La caseína puede ser coagulada por acción del ácido cuando se baja a un pH de 4.6 a 4.7. Cuando la leche ha sufrido previamente, alguna acidificación puede ser coagulada por acción del alcohol que en este caso actúa como deshidratante. Es en este fenómeno, que se basa la prueba de estabilidad de la leche. Al precipitar la caseína por acción del ácido se ocasiona su desmineralización y entonces el calcio coloidal migra hacia la solución. Produciéndose las siguientes reacciones: Caseinato de calcio + 2 Ac. Láctico Fosfato tricálcico + 2 Ac. Láctico (Coloidal) Caseína + lactato de calcio (Insoluble) (Soluble) Lactato de calcio + fosfato monocálcico (Soluble) (Soluble) La lactoalbúmina y lactoglobulina permanecen en solución frente a la acción del ácido y del cuajo debido a una fuerza estabilizadora que se debe al agua de hidratación, sin embargo, cuando se le agrega alcohol o se somete al calor, estas proteínas coagulan debido a su acción deshidratante. A ello se debe que estas dos proteínas se encuentren en el suero de las leches obtenido después de su coagulación. La caseína coagula por acción del calor a una temperaturas de 130 a 138oC, ligeramente acidificada pero, la lactoglobulina coagula a temperaturas alrededor de 72oC. Coagulación por cuajo La coagulación de la caseína por acción del cuajo se debe a una reacción proteolítica parcial donde la caseína actúa como sustrato de la enzima separando la llamada “proteasa de Hammarsten” que constituye cerca del 6% de la caseína. Dicha reacción se puede representar así: Fosfocaseinato de Ca +cuajo (soluble) Margarita Gómez de Illera Fosfoparacaseinato de Ca + Proteasa (Insoluble, cuajada) (soluble) 33
  34. 34. La coagulación de la leche por el cuajo es una acción bastante compleja donde ocurren los siguientes fenómenos: Hidrólisis enzimática parcial de la Kappa caseína, esta ocurre entre los aminoácidos fenil alanina y metionina. Esta reacción puede ocurrir también a bajas temperaturas. Modificación de las micelas y su posible degradación por acción del fosfato de calcio. Enlace de micelas y formación del coágulo o fase secundaria bajo temperaturas de 20oC o más. La cantidad de calcio iónico que se requiere para la coagulación es inversamente proporcional a la de fosfato cálcico. Sinéresis del coágulo por retracción del retículo e inicio de la separación del suero. Proteólisis lenta de los componentes de la caseína o fase terciaria. La acción del cuajo depende principalmente de la temperatura y del pH. El tiempo de coagulación se prolonga a temperaturas de 20oC y es menor a temperaturas entre 40 - 42 oC. A pH superiores de 7.5 la coagulación no ocurre pero a medida que desciende del pH 6.7 normal el tiempo de coagulación se acorta. El cuajo es un preparado de una enzima que contiene microfactores proteolíticos, que en condiciones adecuadas producen la coagulación de la caseína K (Kappa) de la leche. El cuajo o la enzima más antiguo, es la quimosina que se utiliza en la fabricación del queso y es obtenida de los terneros lactantes por lo que se conoce con el nombre de “cuajo de ternero” en capítulos posteriores, sobre la elaboración del queso, se tratará más ampliamente este tema. 1.2.3 Carbohidratos El carbohidrato principal de la leche es la lactosa, éste es un glúcido neutro, cuya fórmula general es (CH2O)n. También se pueden encontrar además de la lactosa otros glúcidos como los nitrogenados entre los cuales se encuentran la glucosamina N – acetilada, que se encuentra ligada a los glúcidos neutros y los glúcidos ácidos como el ácido siálico, ligado a los glúcidos neutros o nitrogenados. Margarita Gómez de Illera 34
  35. 35. 1.2.3.1 La lactosa Representa el 97.5% de los glúcidos de la leche. Es un disacárido formado por glucosa y galactosa. Se encuentra totalmente en solución en la fase acuosa de la leches. C12 H22 O11 + H2 O lactosa C6 H12 O6 + C6 H12 O6 glucosa galactosa El poder reductor de la lactosa se debe a la presencia de un grupo aldehido libre en la mitad de la glucosa. La lactosa reduce el reactivo de Fehling, lo cual es una de las reacciones que permite la identificación de la lactosa.. Hidrólisis y fermentación de la lactosa. La lactosa por acción de un enzima, la lactasa, que puede encontrarse en el intestino o producirla una bacteria, actúa sobre la lactosa desdoblándola en galactosa y glucosa, estas por acción de bacterias lácticas (Streptococcus, lactobacillus y leuconostoc) es fermentada produciendo ácido láctico principalmente. C12 H22 O11 . H2 O 4CH3 CHOH -COOH En la fermentación de la lactosa, además del ácido láctico se producen algunos compuestos aromáticos y volátiles como el acetil – metil carbinol y el diacetilo; el ácido láctico a su vez puede ser transformado por algunas bacterias como: el Propiobacterium Shermanii (en queso Gruyere) a ácido propiónico, ácido acético y CO2. 3CH3 _-- CHOH – COOH 2C H3 - CH2 - COOH + CH3 –COOH + H2 O + CO2 Las sustancias volátiles que se producen en la fermentación le imparte el olor agrio a la leche. El ácido láctico puede también transformarse en ácido butírico por acción de las bacterias anaerobias esporuladas (Clostridium butyricum) que causa la hinchazón tardía del queso. 2 CH2 -CHOH –COOH C H3 - CH2 - CH2 - COOH + 2 CO2 + 2 H2 O. Solubilidad de la lactosa. Es poco soluble en agua, su máxima solubilidad es de 16.9 gramos en 100 gramos de agua a 15oC. Uno de los defectos de arenosidad en las leches azucaradas y en helados se debe a que la cantidad de la lactosa sobrepasa en nivel de saturación, formándose los cristales que se Margarita Gómez de Illera 35
  36. 36. detectan al paladar. En la leche una concentración de volumen mayor de 3:1 producirá la cristalización espontánea de la lactosa. Existen dos formas químicas de la lactosa: la Alfa lactosa (37%) y la Beta lactosa (63%), la cristalización ocurre cuando se sobrepasa en contenido de la Beta lactosa, transformándose la diferencia en alfa lactosa que es la que se cristaliza propiamente. Pardeamiento. El calor afecta a la lactosa a temperatura por encima de 110 C, Ocurriendo la pérdida de agua de la Alfa lactosa para transformarse en una lactosa anhidra. A temperaturas superiores a los 130 oC se produce la caramelización, al combinarse con los compuestos nitrogenados de la leche, este fenómeno de conoce con el nombre de “Reacción de Maillard” que se produce principalmente en las leches esterilizadas y en los dulces de leche. En esta reacción ocurre la destrucción de aminoácidos como la lisina y la histidina. o Dulzor de la lactosa. La lactosa tiene un poder edulcorante menor que la sacarosa, mientras que el de la sacarosa es de 100 el de la lactosa es de 15, siendo una ventaja muy grande para la elaboración de leches concentradas con sabor moderadamente dulce. Refractometría. Una propiedad física de la lactosa es su índice de refracción cuyo valor medido en el suero de la leche varía proporcionalmente a la concentración de la lactosa. Esta propiedad permite determinar el aguado de la leche. De acuerdo a la lectura del refractómetro se puede determinar el porcentaje de lactosa en el suero de la leche y si este porcentaje resulta menor al normal, entonces se puede detectar el fraude por aguado. 1.2.4 Sales y minerales Las sales de la leche se encuentran en dispersión iónica en una proporción entre 0.6 - 1.0%... las que se encuentran en mayor cantidad son: Fosfato de potasio, calcio y magnesio................ 0.33% Cloruros de sodio y potasio................................. 0.20% Citrato de sodio, potasio, calcio y magnesio........ 0.32% Sulfato de potasio y sodio..................................... 0.018% Carbonatos de potasio y sodio...............................0.025% Entre lo minerales que contiene la leche unos están en mayor cantidad y representan los constituyentes mayores entre los cuales están: calcio, fósforo, potasio cloro y sodio que tienen una gran importancia nutricional y a nivel industrial. Los minerales que se encuentran en menor cantidad o constituyentes menores son: zinc, cobre, hierro, yodo y manganeso, estos aunque están en menor cantidad son también importantes en la dieta alimenticia y algunos como el cobre y el zinc actúan como catalizadores en la reacciones de oxidación de las grasas. Margarita Gómez de Illera 36
  37. 37. Los minerales se encuentran en la leche en una proporción entre 0.6 – 0.8% del peso de la leche. Estos se pueden determinar mediante las cenizas obtenidas de la incineración de la leche a temperaturas muy altas. Sin embargo los compuestos obtenidos después de la incineración sufren una reacción de oxidación que hace que cambien su forma química natural, lo que se demuestra, reacción alcalina de las cenizas y en la reacción ácida de la leche. Otro ejemplo es que el fósforo en la leche se encuentra en formas de fosfatos, o fosfolípedos como el de la lecitina y el de la ceniza está en forma de anhídrido fosfórico (P2O5). Los minerales que se encuentran en mayor cantidad en las cenizas son: K2 O................................... 25.02% P2 O5..................................................... 24.30% CaO......................................20.00% Cl..........................................14.30% Na2O................................... 10.00% El contenido de calcio es necesario para la coagulación de la leche con el cuajo, reacción que ocurre en la elaboración del queso. 1.2.5 Vitaminas. La leche contiene todas las vitaminas importantes para la vida, cada una en mayor o menor cantidad. Estas vitaminas se clasifican en: Liposolubles como: A............................................. Provitamina D3....................... E.............................................. K.............................................. (100 - 500 mg/lt) (1mg/lt) (500 - 1000 mg/lt) (Trazas) Hidrosolubles: B1………................................................................... B2……………………………………. B12……… ……………………… C…….. ………………………… (400 - 1000mg/lt) (800 - 300 mg/lt) (Trazas) (10 - 20 mg/lt) Las vitaminas de la leche tienen la tendencia a destruirse debido a diferentes factores entre los cuales los más importantes son: los tratamientos térmicos, la acción de la luz, las oxidaciones entre otros. Las vitaminas como la Vitamina C, Margarita Gómez de Illera 37
  38. 38. A, procarotenos, y E o tocoferol tienen un gran poder antioxidante y por lo tanto es utilizado en la industria como agentes antioxidantes de la grasa de la leche. Las Enzimas. Las enzimas son sustancias orgánicas, complejas de naturaleza proteica y que actúan como iniciadoras de reacciones químicas permaneciendo intactas después de producir las reacciones. Entre las enzimas existentes en la leche se encuentran: Las hidrolasas: lipasa, fosfatasa, amilasa y lactasa Las oxidoreductasas: peroxidasa y catalasa. La acción de cada una de las enzimas es específica y actúan a un pH y una temperatura óptima. Lipasas Esta enzima produce la hidrólisis de la grasa descomponiendo los glicéridos en glicerol y ácidos grasos. La liberación del ácido butírico es una de las causas del sabor rancio en la leche La lipasa nativa de la leche es termosensible y se inactiva con la pasterización lenta a bajas temperaturas, pero la lipasa que producen las bacterias como las Pseudomonas, Alcalígenes y Bacillus, principalmente, son termorresistentes y solo se inactivarán sometiendo la leche a altas temperaturas, tal es el caso de la alta pasterización. Las lipasas están ligadas fuertemente a la caseína de la leche y se puede extraer de la cuajada formada por el cuajo, tratándola con soluciones tampones. Fosfatasas La leche dos enzimas que hidrolizan los ésteres fosfóricos, la fosfatasa alcalina cuyo máxima actividad es a un pH de 8 y las fosfatasa ácida cuya actividad máxima es a un pH de 4. La fosfatasa alcalina es la de mayor importancia por su sensibilidad al calor. Esta es una metaloproteína que contiene en su molécula Zinc (Zn) y esta ligada a la materia grasa. La resistencia al calor de esta enzima es un poco superior a la de las bacterias patógenas que pueden existir en la leche por lo que se usa en la industria para el control de la pasterización de la leche, así sea la pasterización alta o lenta. Cuando la Fosfatasa se destruye lo hacen también las bacterias patógenas. La prueba fosfatasa consiste en valorar colorimétricamente el fenol que se libera del fenilfosfato - disódico por la acción de la enzima. C 6H5 –O –PO3Na2 + H2 O = C6 H5 OH + PO4 Na2 H Margarita Gómez de Illera 38
  39. 39. Amilasa La acción principal de esta enzima es la sacarificación del almidón cuya reacción se puede identificar con la prueba del yodo. 100 ml de leche normal a 25oC hidrolizan 22.5 g de almidón soluble. Si se calienta a 60 oC por 1 hora o a 65 oC por 30 minutos la enzima se destruye. Lacto – peroxidasa Fue la primera enzima que se descubrió en la leche, su contenido en la leche representa un 0.2% del total de contenido proteico. Es una proteína hémica por contener en su molécula un átomo de hierro. Es bastante resistente al calor pues solo se destruye sometiéndola a 70oC por 30 minutos o a 80 oC por 30 segundos. Es una enzima de oxidación indirecta, porque libera el oxígeno atómico de los peróxidos como el agua oxigenada (H2O2). Catalasa Esta enzima reacciona con el peróxido de hidrógeno liberando agua y oxígeno molecular. Debido a que los leucocitos producen catalasa se utiliza para detectar el origen de leches mastíticas ya que el volumen de oxígeno producido es proporcional a la cantidad de leucocitos en la leche. Se encuentran tablas que relacionan ambos factores. Sin embargo esta prueba no se puede utilizar en leches muy contaminadas porque los resultados podrían confundirse con el efecto producido por la catalasa de las bacterias. Así mismo la cantidad de catalasa varía según la raza, la alimentación y el momento de ordeño de la vaca, por lo que el uso de esta prueba ha disminuido apreciablemente. 1.3 EFECTOS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN LA LECHE El calentamiento es el tratamiento más importante al que se somete la leche y los productos lácteos, las variables principales son tiempo y temperatura, y se cambian de acuerdo a diferentes propósitos tales como: Mejorar la calidad higiénica de la leche y su conservación debido a la dest5rucción de bacterias y enzimas a partir da la esterilización y pasterización de la leche, de la crema, mezcla de helados, entre otros. Eliminar el agua por concentración o desecación de la leche del lactosuero, entre otros, obteniéndose productos con alta capacidad de conservación. En los diferentes procesos tecnológicos, por ejemplo en la obtención de la cuajada a temperaturas moderadas, para la fabricación de quesos de “pasta dura”, fusión del queso con sales, preparación del aceite de mantequilla, modificaciones de las propiedades físicas (viscosidad y color) de las leches concentradas, entre otros. Margarita Gómez de Illera 39
  40. 40. Sin embargo debido a la gran complejidad química y física de la leche los tratamientos térmicos también ocasionará otras modificaciones que producen efectos desfavorables, que se deben conocer previamente antes de iniciar cualquier tratamiento térmico, para tomar las precauciones del caso. Cambios en sus componentes termolábiles: Cuando la leche es sometida a diferentes temperaturas sus componentes termolábiles como las proteínas y el estado fisicoquímico de sus sales sufren cambios de acuerdo a la intensidad de los tratamientos térmicos, afectando su estabilidad, pH, poder de oxidorredución, características organolépticas y nutritivas. Efectos sobre las proteínas. Cuando la leche se somete a unas temperatura máxima de 85o C por 30 minutos, las proteínas se deshidratan, efecto que es favorable para la producción de las leches en polvo descremado en la medida que aumenta su conservación de almacenamiento y en las leches descrmadas y azucaradas aumenta su viscosidad. A temperaturas de 75 o C, por 30 minutos se producen efectos negativos sobre el tiempo de coagulación por cuajo, efecto, que va acompañado de un sabor desagradable a cocido, al producir la precitación de proteínas solubles de la caseína perjudicando su acción; paralelamente, se produce la reducción del calcio y fosfatos solubles y aumento de la acidez por descomposición de la caseína (50%) y desfosforilización de la lactosa (30%) y alteración del equilibrio de los fosfatos (20%) , también se disminuye su potencial de oxidorreducción y se aumenta la hidratación de las proteínas. El aumento de acidez como consecuencia del tratamiento térmico, da lugar a la aparición de un color café debido principalmente a pigmentos de melanoidinas, como resultado de las reacciones de Maillard entre el grupo aldehido de la lactosa y las proteínas. A continuación se presenta un cuadro donde se resume los principales efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche y sus consecuencias. Tabla 3: Efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche. SUSTANCIAS MODIFICADAS Lactosa PRINCIPALES CONSECUENCIAS Descomposición con formación Crecimiento de las bacterias de lácticas. Ácidos grasos Disminución del pH. Caramelización. Lactosa + proteínas Reacción entre los grupos Reducción del valor nutritivo aldehídicos y aminados de las proteínas, (reacción de Maillard) especialmente la Lisina. Formación de compuestos reductores y descenso del potencial Redox, dificultando la oxidación de las grasas. Margarita Gómez de Illera MODIFICACIONES 40
  41. 41. Proteínas solubles lactoglobulina) (Beta Aparición de grupos SH y de compuestos sulfurados libres. Desnaturalización e Inactivación de aglutininas. Proteínas solubles y caseína Formación de amoníaco. Formación de complejos de caseína K y Beta – lactoglobulina. Caseína Materias minerales Materia grasa Vitaminas Enzimas Gases Fuente: FAO. 1981 Oscurecimiento. Sabor a “cocido” Floculación o coagulación Se dificulta la formación de la crema. Alteración del sabor, formándose la llamada “capa de la leche” Estabilización por precalentamiento. Degradación de la molécula (desfosforilización y ruptura de los enlaces peptídicos) y modificación del estado micelar de la leche. Desplazamiento del equilibrio Ca/P soluble Ca/P insoluble. Modificación de la capa superficial de las micelas. Floculación de las suspensiones de caseína a alta temperatura. Floculación y gelificación de la leche. La estabilización por precalentamiento. Insolubilización de las sales de calcio y descenso del pH. Retraso en la coagulación por cuajo. Efectos en la estabilización de las micelas. Formación de lactonas por los Sabor desagradable en las ácidos monoenos de cadena leches concentradas y en corta. polvo. Destrucción de las vitaminas Reducción del valor nutritivo. B1 y C Inactivación a temperaturas Inactivación enzimática entre particularmente de la lipasa y o 60 – 100 C proteasa. Control de la pasterización. Pérdida de CO2 Ligero aumento del pH. 1.4 MICROBIOLOGÍA DE LA LECHE Debido a su composición y a sus propiedades físicas la leche es una fuente rica en nutrientes y en energía tanto paro los mamíferos como para gran cantidad de microorganismos, que encuentran las condiciones óptimas para crecer en un medio como la leche. Estos microorganismos son fundamentalmente las bacterias pero también pueden desarrollarse algunos mohos y levaduras. 1.4.1 Principales grupos de bacterias que se encuentran en la leche. Se pueden distinguir dos grandes categorías de bacterias de acuerdo al método de coloración de Gram, las bacterias Gram + que se caracterizan por necesitar más componentes nutritivos y una mayor sensibilidad a los agentes bactericidas. Margarita Gómez de Illera 41
  42. 42. 1.4.1.1 Bacterias Gram + Bacterias lácticas: son las que fermentan la lactosa, produciendo una cantidad elevada de ácido láctico, pertenece a la familia de las Lactobacteriaceae . Micrococos. Son bacterias generalmente aerobias que no fermentan la glucosa sino que la degradan de forma oxidante, reduciendo ligeramente el pH . Estos no son patógenos, porque están desprovistos de coagulasa y hemolisisna dos factores importantes de infección.. Constituyen la flora inocua que contamina la leche principalmente después del ordeño, debido a que su crecimiento óptimo es a temperaturas alrededor de los 37oC por lo cual no representa problemas con respecto a la conservación y tratamiento de la leche. Estafilococos Son anaerobios facultativos, y reaccionan con la glucosa, fermentándola y produciendo una reducción del pH de la leche entre 4.3 – 4.5. las bacterias más importante pertenece al género del Staphylococcus aureos o estafilococcus dorado, que comprende al grupo de las bacterias que poseen coagulasa y algunas hemolisina. Estas bacterias permiten determinar la calidad higiénica de la leche. Bacterias esporuladas (Bacillaceae). Se llaman así porque forman una endospora que tiene la propiedad de resistir temperaturas por encima de 100oC, a diferencia de las otras bacterias, que se destruyen por debajo de 80 oC. Por lo tanto es un factor importante en los procesos tecnológicos, que conducen a la obtención de productos sin adición agentes químicos conservantes, y que pueden ser medios aptos para la contaminación de este tipo de bacterias, por lo cual que se deben manejar la temperatura apropiada para su conservación. La mayoría de estas bacterias son mesófilas, o sea que su crecimiento óptimo ocurre a una temperatura de 30 oC. y se inhibe a temperaturas mayores de 45 o C, pero otras son termófilas o sea que su desarrollo óptimo es a una temperatura mayor de 60 oC. Algo muy importante que caracteriza a este tipo de bacterias es que no crecen en medios que no sufren calentamiento, como el caso de la leche cruda y de algunos productos lácteos, pro si pueden alterar productos que no han tenido el tratamiento térmico adecuado, tal es el caso de las leches pasterizadas o esterilizadas, quesos fundidos, quesos de pasta cocida, leches concentradas, entre otros. Margarita Gómez de Illera 42
  43. 43. Entre este tipo de bacterias se encuentran: el Bacillus que es una bacteria esporulada aerobia y cuya actividad enzimática ocasiona la acidificación, coagulación y proteólisis. El clostridium, que es anaerobia (que se desarrolla en medios sin oxígeno), peligrosa por su producción de gas y de algunas toxinas que causan el deterioro del alimento, ocasionando daño al consumidor especialmente el clostridium perfringes. Existen otras bacterias Gram + como las del género del corynebacterium, que no revisten especial importancia por sus actividades debido a que su crecimiento óptimo es a una temperatura de 37 oC. Estas bacterias se encuentran en la leche fresca. Otras bacterias como las propiónicas que se desarrollan en los quesos madurados de pasta dura y otras como las del género del Brevibacterium, que crecen en materias de animales o vegetales en descomposición. Estas no fermentan la lactosa. 1.4.1.2 Bacterias Gram – Entrobacterias Existe una gran cantidad de bacterias que pertenecen a esta la familia de las Enteobacteriaceae que da lugar a infinidad de grupos, que no son tema de este estudio. La mayoría se encuentran en el intestino de los mamíferos y su presencia en el agua o la leche puede ser origen fecal. Las especies más comunes en los productos lácteos son las que fermentan la lactosa. Estas bacterias son menos abundantes que las otras bacterias Gram + pero su importancia se analiza desde dos aspectos: el higiénico que radica en que la mayoría son causantes de enfermedades infecciosas que pueden llegar a ser epidémicas, tal es el caso de las salmonelas que contaminan los productos lácteos. El tecnológico debido a que la acción bioquímica de las enterobacterias es la fermentación de los azúcares con formación de gas carbónico y ácido. Entre las enterobacterias de mayor importancia están: Escherichia Coli que es productora de Indol, de gas y ácidos orgánicos como el láctico, acético succínico, entre otros y reduce los nitritos a nitratos. Se diferencia de otras bacterias lácticas en que es su acción es menos acidificante. Cloaca, o enterobacter. Entre esta se encuentra el C.aerogenes, gran productor de gas en los productos lácteos originando un débil acidificación, estas no son patógenas pero algunas cepas se consideran sospechosas. Además de las coliformes se encuentran en la leche enterobacterias que no fermentas las lactosa y que son especies inocuas como la Serratia y Proteus que son proteolíticas sin embargo se pueden encontrar algunas bastantes Margarita Gómez de Illera 43
  44. 44. peligrosas como la salmonellas (bacilo tífico) y menos común la Shigella (bacilo disentérico) Achromobacteriaceae. Comprende las bacterias saprofitas en su mayoría aerobias que no fermentan los azúcares, no coagulan la leche, aunque se vuelve alcalina. Su importancia radica en que forman parte importante de la microflora sicrófila que crece en la leche conservada a bajas temperaturas. Otras bacterias Gram – como: Las Pseudomonas que contaminan a la leche por adición de aguas sin tratamiento o impotables son también psicrófilas y nocivas por su acción proteolítica y lipolítica. La Brucella que es una bacteria patógena para el hombre y los animales y es causante de la enfermedad de “brucelosis”. 1.4.2 Levaduras y mohos en los productos lácteos. Levaduras. Las que se encuentran en la leche cruda son del género Cándida llamada también Torula lactosa y t. Cremoris, son levaduras no esporulante que producen gas y poca cantidad de alcohol, en condiciones normales no se encuentran en la leche pero cuando la contaminan son causa de la “leche espumosa” En la leche también se pueden encontrar otras levaduras esporulantes como la Sacharomyces Fragilis y S. Lactis que fermentan la lactosa con producción de alcohol por ejemplo en el Kefir, leche fermentada oriental . En general las levaduras pueden contaminar diferentes productos lácteos principalmente cremas de granja, cuajadas frescas de quesería caseras que pueden ocasionar alteraciones como las fermentaciones gaseosas y sabores indeseables. Algunas levaduras pueden estar presentes en los quesos de corteza húmeda ocasionando la apariencia pegajosa de los mismos. Mohos Realmente no se presentan en la leche cruda y en algunos productos lácteos solo atacan la parte superficial que está en contacto con el aire. Pero sí tiene importancia a nivel industrial, y entre los mas importantes están: Penicillium, como el P. Candidum que se encuentra en los quesos de corteza blanca como el camembert y el P. glaucum var. Roqueforti en los quesos azules. Geotrichum candidum, que invade las cuajadas frescas. Pero la sal se retarda su desarrollo. Tanto las levaduras como los mohos se destruyen con la pasterización. Margarita Gómez de Illera 44
  45. 45. AUTOEVALUACION FINAL 1. Después de haber estudiado la unidad anterior, conteste de nuevo las preguntas que se plantearon en la autoevaluación inicial y compare sus respuestas con las iniciales. Si todavía tiene dudas, consulte de nuevo el texto, y si no logra aclarar la duda, consulte con el tutor del curso. 2. Lea la guía didáctica y desarrolle las actividades planteadas para esta unidad. Margarita Gómez de Illera 45
  46. 46. UNIDAD II LA CALIDAD EN LA INDUSTRIA LECHERA La siguiente unidad tratará aspectos generales sobre los sistemas de calidad en la industria lechera, partiendo del significado de calidad de la leche, los aspectos relacionados con el aseguramiento de la calidad y sus principios fundamentales, el método de análisis de riesgos y control de puntos críticos que se presentan en las operaciones de almacenamiento de la leche cruda, y finalmente lo relacionado a la estandarización de la leche. Este estudio pretende dar al estudiante una visión muy general de los aspectos de calidad en la leche pues en el curso de Gestión de Calidad, se tratarán este tema con mayor profundidad y en el curso de Práctica Integral de Tecnología de lácteos, se tratará con más detenimiento los aspectos relacionados con el control de calidad de la leche para el consumo directo y de sus productos derivados de su transformación industrial. OBJETIVO GENERAL Reconocer los principios fundamentales del aseguramiento de la calidad de la leche, del ARYCPC (HACCP) y de la estandarización de la leche. Margarita Gómez de Illera 46
  47. 47. AUTOEVALUACIÓN INICIAL Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, consulte la guía didáctica y desarrolle las actividades planteadas. Es importante que usted trate de contestar las siguientes preguntas, para que usted mismo analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber. 1. ¿Qué entiende usted por calidad de la leche? 2. ¿Cuáles son los principios fundamentales del aseguramiento de la calidad de la leche? 3. ¿Qué entiende por el Análisis de riesgos y control de puntos críticos en un proceso industrial? 4. ¿Cuáles con las condiciones necesarias para que un control de riesgos sea eficaz y eficiente? 5. ¿Qué aspectos se deben tener en cuenta para el control de la calidad de la leche cruda? 6. ¿A qué se refiere la estandarización de la leche? Margarita Gómez de Illera 47
  48. 48. 2. ASPECTOS GENERALES A partir de la leche se pueden obtener una gran cantidad de productos que necesariamente deben ser procesados en centrales lecheras o industrias lácteas, o en pequeñas plantas de producción a pequeña escala, que si bien no produce grandes volúmenes de productos, si cumplen las normas de buenas prácticas de manufactura y utilizan la tecnología adecuada pueden producir productos de tan excelente calidad que el de las grandes industrias. Todo proceso de elaboración de un producto parte de las características de la leche cruda que es la principal materia prima, entre las cuales se pueden mencionar las siguientes: La leche es líquida y homogénea o en su defecto deberá ser homogenizada de tal manera que pueda transportarse y almacenarse fácilmente para ser sometidas a procesos continuos Las condiciones de la leche pueden variar de acuerdo a su lugar de acopio, sus condiciones de conservación y almacenamiento, lo que requiere que se debe tomar las medidas necesarias para estandarizar la leche con el fin de procesarla Por ser la leche cruda y sus productos intermedios muy perecederos, se requiere tomar las medidas de higiene, sanidad y conservación necesarias durante su procesamiento. La leche cruda puede ser contaminada por bacterias patógenas que se pueden desarrollar fácilmente deteriorando su calidad, por lo tanto se debe establecer un control higiénico estricto y de las variables durante su procesamiento. La leche es un medio heterogéneo cuyos componentes se pueden separar en: nata y leche desnatada, extracto seco (leche en polvo) y agua o en cuajada y lactosuero, así mismo puede sufrir muchas transformaciones físicas que dan lugar a una gran variedad de productos. En la fabricación de varios productos se puede realizar una misma operación unitaria, por ejemplo, la transferencia de calor en el tratamiento térmico, la refrigeración la separación de la nata y la homogenización. Prácticamente en la industrialización de la leche para obtener los diferentes productos se utilizan todas las operaciones unitarias, las cuales se pueden resumir así: Transferencia de masa: bombeo y circulación Transferencia de calor: calentamiento (termización, pasterización, esterilización) y enfriamiento (refrigeración, congelación) Margarita Gómez de Illera 48
  49. 49. Mezcla/ reducción: agitación, atomización ,homogenización, recombinación Separación de fases: desnatado, batido, separación de la leche en polvo del aire de secado Separación molecular: evaporación , secado procesos de membrana, cristalización Transformación física: formación del gel ( por coagulación enzimática o ácida de la leche), elaboración de helados, proceso de la mantequilla. Además se presenta otros tipos de transformaciones como: las transformaciones microbianas y enzimáticas, tal es el caso de los productos fermentados y de los quesos. Todas estas operaciones requieren de un control de variables en las diferentes etapas del proceso de elaboración de acuerdo a cada uno de los productos que se quieren obtener, con la calidad técnica, nutricional y organoléptica exigida por las normas de calidad. Así mismo en todo proceso de elaboración de los productos se debe realizar el análisis de riesgos para implementar un sistema de calidad que permita la obtención de productos inocuos y seguros para el consumidor es decir con calidad microbiológica y libre de todo tipo de sustancia contaminante que pueda atentar contra su salud. Por lo tanto en todos los procesos lácteos es importante tener en cuenta los siguientes aspectos. Seguridad del producto para el consumidor. La salud del consumidor debe primar sobre todo los demás aspectos, no basta con obtener un producto con características organolépticas agradables y cuya presentación sea atractiva al consumidor. Se debe tener en cuenta que la leche es un medio de cultivo especial para el desarrollo de bacterias patógenas, como ya se estudió en capítulos anteriores y como tal se debe realizar el manejo sanitario y técnico adecuado para evitar toda contaminación de índole microbiana. Calidad del producto. Se refiere a: o o o o o Valor nutritivo Calidad de consumo: sabor, aroma y sensación al tacto Aspecto: color, textura Conservación o vida útil (en almacenamiento) Formas de uso: capacidad de untado de: la mantequilla o queso fundido, batido de la nata, dispersión de la leche en polvo, entre otros. Calidad del proceso: Además de tener un manejo adecuado de las variables del proceso y los puntos críticos de control, se debe tener en Margarita Gómez de Illera 49

×