Leches concentradas y condensadas

Leches concentradas
Dra. MSc. Rosario de los Santos
Productos de larga vida
• Son productos preservados por un
tratamiento térmico o mediante la
remoción de agua.
• Hay 2 grandes grupos
– líquidos
• crema UHT, leche evaporada UHT y leche y lácteos UHT
– polvos
• leche en polvo, yogur en polvo, suero en polvo
• Ventajas
– extienden vida util, preservan ingredientes de la
leche, posibilidad de stockear y y cubrir demandas
del mercado, disponer del producto en momentos
críticos, compensar fluctuaciones estacionales,
Tecnología
• Se basan en procesos térmicos
• Requieren instalaciones, inversión y
automatización
• Hay altos requerimientos de energía, sólo
el 13% de la leche es materia seca y
grandes cantidades de agua deben
extraerse
El agua en los alimentos
• Es el elemento más ubicuo de los
alimentos
– tiene gran efecto en la calidad propiedades
físicas e inocuidad de los mismos
– es el solvente donde se hallan disueltos sales,
azúcares, ácidos, peptidos y moléculas
hidrofílicas
– Las moléculas lipofílicas no se hallan
disueltas en agua pero ésta participa en las
emulsiones
– Las grandes moléculas no están disueltas en
agua pero el agua juega un rol importante en
la estructura, función y propiedades de éstas
Agua en los alimentos
• el agua interactúa con extensas
macromoléculas formando geles
• le da plasticidad a las moléculas
ocupando un espacio donde éstas pueden
moverse haciendo que el sistema tienda a
fluir
• en alimentos semisólidos o que conforman
una red la mayor humedad disminuye la
firmeza
• al bajar la humedad se tiende a formar
cristales de azúcares y sales
Evaporación
• Es un proceso que consiste en calentar un
líquido hasta su punto de ebullición a fin
de quitar el agua como vapor.
• El producto concentrado puede ser el
producto final o una primera fase de
preconcentración para elaborar leche en
polvo.
• Debido a que la leche es sensible al calor
es conveniente minimizar el daño térmico
del proceso evaporando bajo vacío
bajando el pto de ebullición
Componentes básicos del evaporador
•
Intercambiador
de calor o calandria transfiere calor desde el
medio calefaccionante (vapor a baja presión) al producto, en forma
indirecta( através de superficies de contactotubos)
• Fuente de vacío
• El vacío mantiene la temperatura del producto baja y la dif de temp
entre el producto y el medio calefaccionante alta
• La temperatura del producto depende del vacío pero el pto de
ebullición depende de la concentración de los solutos y aumenta a
medida que la evaporación es mayor
• Separador de vapor y producto> quita el vapor del producto
concentrado
• Condensador de vapores
En el sistema más simple
evaporador opera bajo 1 sola presión que
controla el pto de ebullición inicial del liquido
*heat exchanger encerrado en una cámara,
transfiere calor del medio*(vapor)al producto
El calor se emplea a través de la condensación
del vapor en el otro lado del intercambiador de
calor.
* vacuum mantiene la temp del producto baja
la diferencia entre temp alta
La temp del producto asciende hasta el pto de
ebullición* segun P vacio)
El vapor se extrae del producto y se condensa
en el extremo inferior.
* vapour separator quita los solidos
arrastrados con el vapor, lleva solidos
nuevamente al heat exchanger y los vapores
al condensador
La energía de condensación del vapor se transmite al producto para calentarlo hasta el
punto de ebullición dando el calor latente para la evaporación.
condenser condensa los vapores desde dentro del heat exchanger y actúa como
fuente de vacío. El vapor que emana del producto aún tiene calor remanente
El n~ro de efectos está limitado por el costo y requerimientos de los mismos
Intercambiadores de vapor
• poseen distintas configuraciones siendo el falling film el
más frecuente en las instalaciones modernas
• consisten en tubos intercambiadores de calor de 10 a 15
m de longitud contenidos en una carcasa que se calienta
con vapor
• el liquido baja por los tubos calentadores la fina capa de
líquido se mueve hacia abajo por la gravedad
• El producto se sigue concentrando hasta alcanzar el
grado deseado
• el tiempo de residencia es de 20/30 seg
• el separador de vapor esta en el fondo
• los tubos tienen10/12 m de longitud y 3/5cm de diámetro
Múltiples efectos
• 2 o más evaporadores pueden asociarse
para lograr múltiples efectos
• Cada efecto consiste en una superficie de
tansferencia de calor y un separador una
fuente de vacío y un condensador
• Los vapores del efecto anterior sirven de
fuente de calor del efecto siguiente
• Los evaporadores de efecto múltiple son
más eficientes energéticamente
• Cada efecto opera a menor presión y
temperatura que el efecto precedente para
mantener delta T y que la evaporación
contin\ue
HISTORIA
• La concentración de la leche tuvo sus orígenes después de los
trabajos de Nicolás Appert
• En 1856, Gail Borden patentó el procedimiento para fabricar leche
concentrada estéril. Casi paralelamente se empezó a desarrollar
el proceso de elaboración de leche condensada utilizando
concentraciones del 45% de azúcar. Amiot et al. (1991).
• La leche evaporada y condensada se elaboran a partir de leche
entera, leche descremada ó leche semidescremada.
• Las leches concentradas o condensadas tienen una alta
concentración de sólidos, obtenidos por evaporación de la leche
normal. (en las leches concentradas este porcentaje se duplica o
triplica)
Características generales
• Es una leche homogenizada,
concentrada y esterilizada.
• Es un producto larga vida ( varios
meses incluso en climas tropicales)
• Es segura para el consumidor
• Puede almacenarse sin necesidad
de refrigeración
• Presenta color pardo (Reacción de
Maillard) y un sabor característico a
“cocido”
• Se utiliza como crema para adicionar
al café o diluída para tomar
directamente.
• Azucarada se utiliza para consumo
directo o como ingrediente.
Leches concentradas
(también se denominan leches condensadas o evaporadas).
Son leches que han sufrido una remoción parcial del agua
concentración de los sólidos
tratamientos de
esterilización
aumento de su vida útil
se pueden conservar
leches concentradas esterilizadas
adición de
azúcar
leches concentradas azucaradas
Derivados lácteos: Leche evaporada
• Definiciones para leche evaporada
16.2.1. Leche evaporada o concentrada. Es el producto resultante de
someter la leche a un proceso de evaporación a presión reducida
u otro método autorizado, hasta su deshidratación parcial.
• Disposiciones generales para leche evaporada
16.2.2. La leche evaporada deberá ser estéril. Después de la concentración y
homogenización deberá envasarse en envases metálicos u otros
esterilizables en autoclave.
• Disposiciones particulares para leche evaporada
16.2.3. La leche evaporada se clasifica, según el contenido de grasa.
Extracto seco total
Contenido de
materia grasa
Humedad
Leche concentrada
completa o entera
mín. 34%
mín. 10%
máx. 66%
Leche concentrada
descremada
mín. 31%
mín. 0.5%
máx. 69%
Leche evaporada
Envasado enlatas y esterilizado en autoclave
Esterilización de flujo contínuo y envasado
aséptico Aparece una coloración levemente
parda. Vida útil de 1 año
Proceso
Clarificación y
estandarización
de la leche cruda
Pre-calentamiento
93-100° C por 10 a 25
min o 115-128° C por
1 a 6 min.
Concentración a
bajas temperaturas
por evaporación bajo
vacío.
Ventajas del tratamiento:
 Incrementa la estabilidad
de la leche concentrada durante la sterilización
Decrece la probabilidad de coagular durante
el almacenamiento
La carga microbiana inicial se reduce
Modifica la viscosidad del producto final
La leche entra al evaporador ya caliente
Aumentar vida
útil del
producto
La grasa
se puede oxidar
y la carga microbiana
aumentar
Re- estandarización
El pto. de ebullición de un líquido baja
al exponerse por debajo de la presión
atmosférica en este caso unos 40/45ºC
Como resultado el sabor a cocido es
mínimo o inexistente.
La mezcla tiene una concentración de
sólidos de 30 a 40 %.
Homogenización para
mejorar la estabilización
de la emulsión grasa
para corregir el
balance salino(evitar
coagulación por
tratamiento térmico)
Ventajas:
Decrece la probabilidad
de coagular
Aumenta la viscosidad
Aumenta el color blanco
Elaboración de leche evaporada
• Recepción de la leche
– La leche debe ser recibida en excelentes
condiciones de calidad especialmente higiénica
( tratamiento térmico severo)
– Dentro de los análisis de calidad que cobran
importancia en este caso es la prueba del alcohol
– . En el proceso de elaboración de leche evaporada
no puede utilizarse leches ni siquiera débilmente
ácidas
Homogeneización.
• Una vez concentrada la leche en el evaporador; esta
pasa al homogeneizador.
• Esta operación tiene como objeto conseguir que la
emulsión de la grasa se mantenga estable durante el
almacenamiento.
• La homogeneización aumenta la viscosidad ( incremento
considerable de superficie que experimentan los
glóbulos grasos a los que se fijan partículas de caseína;
se agrupan para formar conglomerados).
• Equipo:el mismo que para el tratamiento de la leche .
Amiot et al. (1992)
Leche evaporada azucarada
Siembra de cristales y
enfriamiento con agitado
Clarificado y
estandarización
Tratamient
o térmico
(85-90°C
varios
segundos)
Ventajas del tratamiento:
• destrucción de microorganismos
•osmofílicos y termofílicos ,
•inactivación de lipasas y proteasas,
•decrece separación de las grasas
• inhibe oxidaciones .
Desventajas del tratamiento:
•afecta la viscosidad del
producto final
•puede promover la
gelación
Inducción de la
cristalización de la
lactosa
Adición de azúcar : se
recomienda post evaporacion
para evitar cambios en la
viscosidad durante el
almacenamiento
Concentración final:
45%
Concentración a
bajas temperaturas
por evaporación
bajo vacío.
Gelación. Fenómeno de agregación que afecta la vida útil de pproducto esterilizados, leches concentradas y
leches UHT luego de semanas de almacenamiento. Aumenta repentinamente la viscosidad con una visible
gelación y una agregación irreversible de las micelas en forma de cadenas longitudinales que forman una red
tridimensional. La causa no esclara aún,pero podría deberse a : la proteólisis enzimática (bacteriana o
plasmina nativa resistentes al tratamiento) Reacciones químicas: polimerización de la caseina y proteinas del
suero( reacciones de Maillard u otras), formación de complejos kappa-caseina-ß -lactoglobulina)
Refrigeración, siembra y cristalización
• Refrigeración es una operación relevante para obtener
una buena textura durante el enfriamiento se define el
número y tamaño de los cristales .
• Evitar la formación de grandes cristales de lactosa
– se siembran en la leche pequeños cristales
– Después de la siembra se debe seguir enfriando para lograr la
cristalización de la lactosa. El sistema de refrigeración es al
vacío. El enfriamiento de 50oC a 18oC.
– La velocidad de cristalización depende del grado de saturación
de la solución y de su viscosidad.
– Durante la refrigeración la solubilidad de la lactosa se reduce y
se aumenta la sobresaturación de la solución.
– Así mismo la viscosidad aumenta al descender la temperatura
pero cuando la temperatura aumenta se impide la migración de
lactosa hacia los cristales que se encuentra en suspensión en la
fase líquida.
– Temperatura óptima de cristalización que puede oscilar entre
30oC y 40 oC.
Leche condensada azucarada
• En la leche evaporada se usa la
esterilización para extender la vida útil ,
en la leche condensada azucarada se
agrega azúcar.
• La sacarosa, se agrega ya sea en forma
de cristales o en solución, aumenta la
presión osmótica y previene el
crecimiento de los microorganismos.
Derivados lácteos: leche condensada
•
Definiciones
– 16.2.4. Leche condensada. Es la
leche concentrada azucarada
obtenida a partir de la leche
completa. El producto no se
esteriliza estando protegido en cierta
medida por la concentración de
azúcar que contiene.
•
Disposiciones generales para leche
condensada
–
Extracto seco
mín. 32%
Contenido de
Humedad
mín. 9%
total materia grasa
máx. 26%
16.2.5. La leche condensada deberá
presentar las siguientes
características:
Proceso de elaboración de la leche
condensada azucarada
Etapas
• estandarización
• precalentamiento
• concentración
• refrigeración
• cristalización
• estandarización final (opcional)
• envasado.
Enfriado y cristalización
inducida de la lactosa .
Inoculación con cristales de lactosa en
polvo enfriamiento rapido con agitación.
La lactosa puede cristalizar sin la siembra
pero existe el riesgo de que se formen
cristales demasiado grandes y textura
defectuosa similar a la arenosidad del
helado, que afecta la sensación en boca
con la siembra el numero de cristales es
mayor pero el tamaño decrece.
La lactosa es un disacárido
formado por glucosa y galactosa
Debido a la carbono anomérico
en el lado derecho de la estructura
puede existir como dos isómeros alfa,
como en lafig, o beta (el hidroxilo del
carbono anomérico apuntaría hacia arriba
en la estructura de anillo)
Estructura de la lactosa
Envasado
conservación
• 3 grupos
– leches evaporadas y condensadas
– leches condensadas y azucaradas
– retentados obtenidos por ultrafiltración, microfiltración y osmosis
inversa
se caracterizan por
tener un contenido de agua reducido por evaporación
Estar estabilizados microbiologicmente por una combinación de
vallas
Tener tratamientos térmicos seguidos de adición de azúcar
Commercializarse en envases pequeos o al por mayor para
elaborar helados o productos de confiteria y panadería
permitiendo reducir costos de transporte y almacenamiento
Defectos de la leche evaporada
•
Defectos de origen bacteriano
– Se deben principalmente a un mal sellado de las latas o un deficiente proceso
de esterilización, en ambos casos se produce el efecto de abombamiento de las
latas y pérdida del líquido.
•
Coagulación dulce
–
•
generalmente es de origen enzimático o a causa de la gelificación de las proteínas
cuando hay un almacenamiento muy prolongado y específicamente cuando la
temperatura de almacenamiento es demasiado alta.
Gránulos blancos
– Se debe a una deficiencia en la estabilidad de la leche que causa la aparición de
granos hasta de 3 mm de diámetro
•
Formación de una película superficial
– Este defecto se debe a deficiencias en el vacío en la lata y a un manejo inadecuado
de la agitación durante la esterilización.
•
Separación de la grasa
–
deficiente homogenización o también a la adición de una cantidad excesiva de agua
en la estandarización final de la leche, es decir cuando se reduce la viscosidad de la
leche.
Defectos de la leche evaporada
• Viscosidad
– Una viscosidad muy baja en la leche evaporada, produce la
separación de la grasa y del coágulo que redunda en el rechazo
por parte del consumidor. Pero si la leche presenta una
viscosidad alta entonces durante el almacenamiento aumenta
aún más formándose un gel que deteriora la apariencia del
producto. Por lo tanto es necesario que al fabricar la leche se
determine la viscosidad adecuada y se controle durante el
proceso de evaporación
•
Color
– La leche al ser evaporada cambia su color blanco a uno más
oscuro, cuya intensidad depende de: concentración del extracto
seco magro, tiempo de fabricación y la intensidad del tratamiento
de esterilización específicamente al tiempo de calentamiento.
Efectos del procesamiento sobre los
microorganismos
• Clarificacion quita particulas en suspensión y microorganismos
adheridos por centrifugacion.
• La agitacion durante la separacion y clarificacion puede romper
clusters bacterianos incrementando el numero aparent e de
bacterias capaces de formar colonias en un agar
• . Producto se
• concentra1:3 para alcanzar concentraciones de 10–12% grasa y
36% solidos totales , usualmente son consumidos luego de diluirlos
en agua
• El tratamiento térmico final es ligeramente más alto debido a que el
nivel de sólidos es mayor *Thermophilic microorganisms if the
hygiene is not optimal.
Cambios durantes la evaporación
• pH disminuye 0,3 unidades al remover la
mitad del agua y 0,5 cuando se quita la
tercera parte
• Pto. ebullición, densidad, reología y prop.
térmicas varían.
• La leche es sometida a un severo
tratamiento térmico y de concentración
que provoca cambios en la estructura de
la leche afectando principalmente los
equilibrios salinos y la estructura micelar
de la caseína.
• Estos efectos pueden contrarrestarse con
un precalentamiento de la leche Alais et al. (1985)
Defecto
• Textura arenosa
Este defecto se debe al tamaño y número de de los
cristales de lactosa.
• Una leche condensada con buena textura contiene
aproximadamente 400 millones de cristales por ml, con
un diámetro medio de 9.3micras.
• Por el contrario un producto arenoso contiene solo de 7
a 25 millones de cristales por ml con un diámetro de 23
a 25 micras. Este defecto se puede evitar, controlando
rigurosamente el enfriamiento.
Amiot et al. (1991)
Botones
Los botones son partículas coaguladas
que aparecen en la superficie del producto
de color amarillo rojizo y son producidas
por mohos del género Aspergillus. Amiot
et al. (1991). Para evitar este
inconveniente es necesario controlar en la
evaporación y envasado posibles
contaminaciones atmosféricas.
Precipitación de azúcar
Sucede cuando el producto se ha
refrigerado inadecuadamente y tiene poca
viscosidad almacenándose a
temperaturas altas lo que provoca que se
formen grandes cristales de lactosa que
se depositan en el fondo del envase.
Hinchamiento del envase
El hinchamiento del envase se produce
cuando hay una fermentación
generalmente por la acción de levaduras
sobre el azúcar. Para evitar su presencia
es importante verificar y controlar la
temperatura adecuada de
precalentamiento.
Sabor rancio
• El sabor rancio es ocasionado por las
lipasas que actúan sobre la materia grasa
de la leche.
• Para evitar su presencia es importante
verificar y controlar la temperatura
adecuada de precalentamiento y así
provocar la inactivación de las mismas.
Espesamiento
Puede tener origen bacteriano (m.o toleran concentraciones
altas de azúcar y el producto ha sido estandarizado por
debajo de la concentración de azúcar en la fase acuosa
adecuada)
Se observa:
un aumento de la viscosidad
desarrollo de acidez
aparición de mal sabor en el producto.
Debido a cambios fisicoquímicos ( coagulación de las
proteínas e inestabilidad de las sales de fosfato y calcio).
Este inconveniente se supera verificando el adecuado manejo
de temperaturas en el precalentamiento y evaporación
Coagulación dulce
• gelificación de las proteínas debido a
reacciones enzimáticas de las bacterias
proteolíticas que puedan estar presentes
en la leche.
• Generalmente hubo un precalentamiento
insuficiente.