TECNOLOGIA DE LACTEOS UNAD

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 301105 – TECNOLOGIA DE LACTEOS
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
301105- TECNOLOGÍA DE LACTEOS
MARGARITA GOMEZ DE ILLERA
(Director Nacional)
CLEMENCIA ALAVA VITERI
Acreditador
BOGOTA Junio _2010
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TABLA DE CONTENIDO
Pag.
UNIDAD I. CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD DE LA LECHE
6
Objetivos
10
Autoevaluación inicial
11
Capítulo 1. Definición, composición, estructura de la leche
12
Lección 1. Definición legal y dietética
Lección 2. Definición física y propiedades
Lección 3. Definición química y propiedades
Lección 4. Otras propiedades importantes en la leche
Lección 5. Fases de la leche
12
13
16
18
23
Capítulo 2. Propiedades físicas y químicas de los componentes
de la leche
27
Lección 6. Lípidos
Lección 7. Proteínas
27
30
Lección 8: Carbohidratos
Lección 9. Sales y minerales y Vitaminas y Enzimas
Lección 10: Efectos en los tratamientos térmicos de la leche
35
37
40
Capítulo 3: Microbiología y Calidad de la leche
43
Lección 11. Principales grupos de bacterias en la leche
43
Lección 12. Levaduras y mohos
46
Lección 13. Aseguramiento de la calidad lechera: Medidas higiénicas
ARYCPC (HACCP)
46
Lección 14. Calidad de la leche cruda
51
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Lección 15. Estandarización de la leche
56
LECTURA COMPLEMENTARIA
“Algunas reflexiones sobre la calidad de la leche en Colombia”
58
UNIDAD II Tecnología de los productos lácteos: leche cruda
65
Leche evaporada- leche fermentada
Capitulo 1. Tratamiento de la leche para consumo directo
Lección 16.
Lección 17.
Lección 18.
Lección 19.
Lección 20.
Enfriamiento
Almacenamiento
Higienización
Descremado
Pasteurización
69
69
69
70
72
LECTURAS COMPLEMENTARIAS
73
80
Capítulo 2: leches concentradas y evaporadas
83
Lección: 21 Descripción general
Lección 22. Proceso de elaboración de la leche evaporada
Lección 23. Defectos en la leche evaporada
Lección 24. Leche condensada azucarada
Lección 25. Leche en polvo
83
84
92
94
98
Capitulo 3. Leches fermentadas
107
Lección 26. Generalidades y Valor nutritivo
Lección 27 Características de las bacterias lácticas
107
Lección 28: Tipos de cultivos
Lección 29. Clasificación de los productos fermentados
Lección 30. El yogurt
109
111
112
115
LECTURAS COMPLEMENTARIAS
123
A. Transferencia de calor
B. Ingeniería industrial de la leche
123
124
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C. Aplicación de calor en la industria lechera
UNIDAD III. Tecnología de los productos lácteos: fabricación de
Quesos y otros productos lácteos.
128
136
Capítulo 1. Tecnología de la fabricación del queso
136
Lección 31.
Lección 32.
Lección 33.
Lección 34.
Lección 35.
Aspectos nutricionales del queso
Clasificación de los quesos
Materias primas
Materias primas secundarias
Principios tecnológicos en la fabricación del queso
Capítulo 2. Tecnología de los quesos colombianos
Lección 36: Quesos frescos no ácidos
Lección 37. Quesos ácidos
Lección 38: Quesos madurados
Lección 39: Defectos de los quesos
Lección 40: Aprovechamiento del suero lácteo y Equipos en
La fabricación del queso
Capítulo 3. Otros productos derivados de la leche
140
140
145
153
159
185
185
197
204
210
213
218
Lección 41. La mantequilla
Lección 42. Defectos de la mantequilla
Lección 43. El helado
Lección 44. Defectos del helado
Lección 45. El Arequipe y el manjar blanco
220
227
229
238
240
BIBLIOGRAFIA
247
CIBERGRAFIA
248
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LISTADO 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 fisicoquímicas de la cuajada
12. Características fisicoquímicas del queso campesino
13. Características fisicoquímicas del queso costeño
14. Características fisicoquímicas del queso antioqueño
15. Características fisicoquímicas del queso doble crema
16. Características fisicoquímicas del quesillo huilense
17. Características fisicoquímicas del queso pera
18. Características fisicoquímicas del queso paipa
19. Defectos de los quesos
20. Utensilios y equipos de quesería
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LISTADO DE GRÁFICOS Y 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 peptídicos
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
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ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO
El contenido didáctico del curso académico: Tecnología de Lácteos fue diseñado
inicialmente en el año 2005 por la Ingeniera Margarita Gómez de Illera docente
de la UNAD, ubicada en la sede José Celestino Mutis en Bogotá . Es Ingeniera de
Alimentos y especialista en Pedagogía para el Desarrollo del Aprendizaje
Autónomo, egresada de la UNAD. Se ha desempeñado como tutora en la
modalidad tradicional de la UNAD desde el 1991 hasta el año 2000 y como
docente en Planta provisional desde el año 2005 al año 2010, desempeñándose
como directora de los cursos de Tecnología de Lácteos y de Introducción a la
Ingeniería de Alimentos.
El contenido didáctico ha tenido tres actualizaciones: una en el año 2008, otra en
el año 2009 y otra en el año 2010. Todas desarrolladas por la Ingeniera Margarita
Gómez de Illera.
La versión del contenido didáctico que actualmente se presenta tiene como
características: 1) Reestructuración y actualización dde contenidos de las
diferentes unidades.
La Ingeniera Clemencia Alava Viteri del Cead de Pasto, Ingeniera de Alimentos,
tutora de la UNAD y experta en la industria de productos lácteos ha colaborado en
el proceso de revisión de contenidos y ha hecho aportes disciplinares, didácticos
y pedagógicos en el proceso de acreditación del material didáctico desarrollado en
el mes de Julio de 2009.
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INTRODUCCIÓN
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 ultra pasterizada, 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, Kéfir, entre otras), una gran
variedad de quesos, y otros productos como el helado, el arequipe, el manjarblanco, y demás postres cuya materia prima principal es la leche. Con la
obtención de dichos productos se puede lograr una 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
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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: Bogotá (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.
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 ciencia de la leche, desde el estudio de sus
componentes químicos, sus propiedades físicas y químicas y la microbiología y
calidad de la leche. La segunda Unidad trata sobre los principios tecnológicos de
en la elaboración y estandarización de los productos lácteos como: leche cruda –
leche concentrada y evaporada y leche fermentada. La tercera unidad trata los
principios tecnológicos
en la producción quesera y especialmente en la
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producción de los quesos colombianos y finalmente se dedica otro capítulo
específicamente a la tecnología de otros derivados de la leche.
Este material cuenta además con una guía didáctica, con la cual se apoyará 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.
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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
Definición, 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
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UNIDAD I. CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD 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. Se trata los aspectos
relacionados con la calidad de la leche cruda, enfocado en el sistema de
aseguramiento de calidad, desde las medidas higiénicas, estudio de la
microbiología de la leche, estudiando las bacterias que pueden estar presentes en
la leche cruda, o que pueden contaminar la leche por un mal manejo. Asimismo se
trata el sistema de control de los puntos críticos o análisis de los riesgos que
pueden presentarse en las diferentes etapas del proceso de producción de la
leche para consumo directo, tomando como referente el sistema HACCP.
Justificación
Para poder entender los principios tecnológicos en todos los tratamientos de la
leche desde la leche cruda para obtenerla como producto de consumo directo
hasta todos los tratamientos a que es sometida la leche para obtener todos los
productos derivados es necesario conocer la ciencia de la leche enfocado al
estudio de sus propiedades físicas y químicas de los diferentes componentes de la
leche y los efectos que sobre sus propiedades causan todos los tratamientos
térmicos para conservarla. Por otra parte la calidad de la leche fresca y de todos
sus productos es fundamental para que los productos que se obtiene de la leche
sean aptos para el consumo humano.
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.
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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.
CONTENIDO
Capítulo 1. Definición, composición, estructura de la leche
Lección 1. Definición legal y dietética
Lección 2. Definición física y propiedades
Lección 3. Definición química y propiedades
Lección 4. Otras propiedades importantes en la leche
Lección 5. Fases de la leche
Capítulo 2. Propiedades físicas y químicas de los componentes
de la leche
12
12
13
16
18
23
27
Lección 1. Lípidos
Lección 2. Proteínas
27
30
Lección 3: Carbohidratos
Lección 4. Sales y minerales y Vitaminas y Enzimas
Lección 5: Efectos en los tratamientos térmicos de la leche
35
37
40
Capítulo 3: Microbiología y Calidad de la leche
43
Lección 1. Principales grupos de bacterias en la leche
Lección 2. Levaduras y mohos
Lección 3. Aseguramiento de la calidad lechera: Medidas higiénicas
ARYCPC (HACCP)
Lección 4. Calidad de la leche cruda
Lección 5. Estandarización de la leche
43
46
LECTURA COMPLEMENTARIA
“Algunas reflexiones sobre la calidad de la leche en Colombia”
58
46
51
56
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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 qué 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?
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CAPITULO 1. DEFINICIÓN, COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA Y PROPIEDADES
DE LA LECHE
Este capítulo abarcará el estudio de las siguientes temáticas:
Lección 1. Definición legal y dietética
Lección 2. Definición física y propiedades
Lección 3. Definición química y propiedades
Lección 4. Otras propiedades importantes en la leche
Lección 5. Fases de la leche
LECCIÓN 1. Definición Legal y Dietética de la leche
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.
1.2 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
1
Manual de composición y propiedades de la leche. FAO,
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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.
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 caproico es lo que hace que la grasa de la leche tenga un
bajo punto de fusión.
LECCION 2. 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 inciden 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.
2.1 Características organolépticas
•
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.
2.2 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).
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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 de cuatro
reacciones, de las cuales las tres primeras corresponden a la acidez natural
de la leche cruda y la cuarta reacción corresponde a la acidez que se va
formando en la leche por acción de las bacterias contaminantes.
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 natural.
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
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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 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.
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•
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
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
LECCION 3. 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.
3.1 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
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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.
3.2 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.
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.
3.3 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.
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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.
LECCION 4. 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.
4.1 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.
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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
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
10.8
10.8
13.3
18.8
13.5
17.5
Fuente. Alais Charles Alais. Ciencia de la leche y tecnología de los
productos lácteos. 2000
-
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.
-
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
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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 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.
4.2 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
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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
(Blanco mate)
Leche descremada
Cuajada
Lacto- suero
Crema
Crema
Crema
Leche
(blanco
azulado)
Coágulo
Lacto
(ho-
suero
mogé-neo)
amarilloCuajada
Fuente. Charles Alais. Ciencia de la leche. 2000
4.3 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.
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4.4 Modificaciones importantes de la leche. Por ser la leche un sistema
inestable, está 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.
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.
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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 (Ultra-HighTemperature), 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.
LECCION 5. Las fases de la leche
La leche se considera como un medio homogéneo formado básicamente de
tres partes o fases:
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
5.1 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.
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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
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
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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.
5.2 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- .
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.
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5.2 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 βlactoglobulinas 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.
CAPITULO 2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICA DE LOS COMPONENTES
DE LA LECHE
Este capítulo abarca el estudio de los siguientes temas:
Lección 6. Lípidos
Lección 7. Proteínas
Lección 8. Carbohidratos
Lección 9. Sales y minerales, vitaminas y enzimasLección 10. Efectos en los tratamientos térmicos de la leche.
LECCIÓN 6. Lípidos
Se clasifican en sustancias saponificables y no saponificables. Las sustancias
saponificables comprenden principalmente los triglicéridos y los fosfolípedos. Las
sustancias insaponificables comprenden
las 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
Saponificables
Triglicéridos
Diglicéridos
Monoglicéridos
Porcentaje del total
97.0 –98.0
0.25-0.48
0.016-0.038
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Glicéridos de los ácidos cetónicos
Acidos grasos libres
Esteroles
fosfolípedos
Insaponificables
Vitaminas A – D- E- K
Carotenoides
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.2000
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.
0
H2 - C – O
C-(CH2)2—CH3
Glicerol
H2 – C - O
O
H2 – C - O
Butírico
C –(CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 - CH3 3CH
O
Esteárico
C – (CH2)16 – CH3
Oleico
Figura 2. Molécula de un triglicérido. Tomada de Charles Alais. 2000
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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
psicotrópicas, 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.
Fosfolípedos o fosfátidos.
Los fosfolípedos, 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.
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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 membranas del glóbulo graso. Pág.3.3
FAO)
Figura.3 Membrana del glóbulo graso. FAO. 2003
Grasa
Triglicéridos
Lipoproteína
Seudocreatina
Fosfolípidos
Lipoproteínas diferentes Glicoproteínas
La membrana del glóbulo graso se destruye parcialmente por diferentes
tratamientos que se realizan en la leche, por ejemplo, en la homogenización,
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.
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LECCION 7. 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
Fuente. FAO. Manual técnico de composición y propiedades de la leche. 2000.
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.
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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 precipitación de las proteínas del suero. Ver
esquema de una proteína nativa y una desnaturalizada.
Fig. 6. Proteína nativa
Desnaturalizada
Figura 7. Proteína
Fuente. FAO. Manual técnico de composición y propiedades de la leche. 2000.
.
La caseína. Este componente proteico está 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, 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
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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
α γ
β Ca
Ca
Ca
K
FAO. Manual técnico de composición y propiedades de la leche. 2003
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
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Las propiedades anfóteras de los aminoácidos
R-CH –COOH
H+
R—CH---COO
NH3+
NH3+
pH más ácido que el punto
Isoeléctrico
pH 4.6
-
OHR –CH—COO- +H2 O
NH2
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:
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Fosfocaseinato de Ca +cuajo
(soluble)
Fosfoparacaseinato de Ca + Proteasa
(Insoluble, cuajada)
(soluble)
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.
LECCION 8. 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.
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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.
3 C H 3-- 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
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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 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 oC,
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.
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.
LECCION 9. Sales, minerales, vitaminas y enzimas
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
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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.
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.
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)
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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, 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
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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 + H2O = C6 H5 OH + PO4 Na2 H
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.
LECCION 10. 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.
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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.
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.
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Tabla 3: Efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche.
SUSTANCIAS
MODIFICADAS
Lactosa
MODIFICACIONES
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.
Oscurecimiento.
Proteínas
solubles
(Beta Aparición de grupos SH y de Sabor a “cocido”
lactoglobulina)
compuestos sulfurados libres. Floculación o coagulación
Desnaturalización
e Se dificulta la formación de la
Inactivación de aglutininas.
crema.
Proteínas solubles y caseína
Formación
de
amoníaco. Alteración
del
sabor,
Formación de complejos de formándose la llamada “capa
caseína
K
y
Beta
– de la leche”
lactoglobulina.
Estabilización
por
precalentamiento.
Caseína
Materias minerales
Materia grasa
Vitaminas
Enzimas
Gases
Fuente: FAO. 1981
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
enzimática
Inactivación a temperaturas Inactivación
particularmente de la lipasa y
entre
o
proteasa.
60 – 100 C
Control de la pasterización.
Pérdida de CO2
Ligero aumento del pH.
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CAPÍTULO 3. MICROBIOLOGÍA Y CALIDAD DE LA LECHE
Este capítulo abarca el estudio de las siguientes temáticas:
Lección 1. Grupos de bacterias que se encuentran en la leche
Lección 2. Levaduras y mohos
Lección 3. Aseguramiento de la calidad lechera
Lección 4. Calidad de la leche cruda
Lección 5. Estandarización 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.
LECCION 11. 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.
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
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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 oC,
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.
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.
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
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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 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”.
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LECCION 12. 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.
LECCION 13. Aseguramiento de la calidad
Es una de los temas de mayor interés hoy en día en todo proceso que tenga que
ver con manipulación de alimentos. Consiste en un sistema secuencial y
organizado que involucra todas las actividades necesarias para cumplir con las
normas de calidad propias de un producto inocuo y seguro para el consumidor, en
esta parte se tratarán los aspectos más generales, puesto que este es un tema
que se tendría que tratar para cada uno de los productos lácteos, desde el mismo
tratamiento de la leche cruda, y que se contemplará en el curso respectivo de
Gestión de Calidad Alimentaria como las actividades de aplicación a diferentes
procesos de la industria de alimentos.
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Principios fundamentales
Calidad. Pueden existir diferentes definiciones de calidad, como por ejemplo,
“calidad es la adecuación para el uso” (J.M.Jurán) podría complementarse esta
definición como la “calidad es la adecuación para el uso de un producto o
servicio”, También se dice que calidad es un conjunto de características internas y
externas que un producto debe tener para su uso. Pero estas definiciones darían
lugar a otras interpretaciones, puesto que ese adecuado uso dependería de los
gustos o necesidades de cada consumidor y su enfoque sería a las condiciones
en que se va a comprar o utilizar el producto o el servicio. Pero el concepto de
calidad debe ir más allá, de esas condiciones y por lo tanto generar diferentes
enfoques que ahora, no son objeto de estudio. Lo que interesa ahora es el
concepto de calidad desde el punto de vista de un alimento seguro para el
consumidor.
Para el tecnólogo o Ingeniero de alimentos la calidad de un producto es
necesariamente u concepto que involucra “la calidad total de un alimento” es decir
debe obedecer a diferentes criterios que permitan determinar si el producto es
apto para el consumo humano, pero por otra parte si cumple con las normas de
calidad técnica, física y comerciales para ser atractivo y competitivo en el
mercado.
Entonces para asegurar la calidad de un producto, además de establecer los
criterios de control y de inspeccionar si se cumplen o no es necesario determinar
las medidas de control y motivar al personal que interviene en todo el proceso
sobre la importancia del cumplimiento de todas las medidas que conllevan a la
obtención de un producto de alta calidad. Por lo que actualmente se habla de
calidad integral o total.
La calidad total o integral en la industria de la leche implica la integración de tres
niveles:
La cadena de industrialización de la leche desde el manejo en la granja, en
la etapa del ordeño, el proceso para obtener los diferentes productos, su
almacenamiento transporte y distribución hasta llegar al consumidor final,
en todas estas etapas se debe implementar un sistema de monitoreo y
control, que conlleve a la calidad óptima del producto terminado y por
ende a la satisfacción total del consumidor.
Para el producto terminado, incluido el servicio, se debe tener en cuenta la
presentación del producto para ofrecer al consumidor y el uso que dará del
mismo.
A todos los niveles del personal tanto administrativo como el de planta de
producción; se debe fomentar el concepto de calidad desde el principio lo
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cual comprende: definición del producto y su posicionamiento en el
mercado; proceso de elaboración; diseño de los equipos; especificaciones
de la materia prima; logística para la distribución de los productos y
finalmente planificar y establecer un sistema de control, en donde prime
como regla general ”Es mejor prevenir que curar” por lo cual la seguridad
del consumidor debe prevalecer, sobre cualquier otro aspecto de calidad
del producto.
Debido a la poca viabilidad de controlar cada unidad de producto obtenido
de un proceso industrial se deben tomas las siguientes precauciones:
Tratamiento de la leche cruda en condiciones óptimas, para destruir
todos los microorganismos patógenos que se puedan desarrollar.
Evitar la recontaminación de los productos intermedios y finales,
mediante la aplicación de las buenas prácticas de manufactura y de
medidas de saneamiento en las maquinarias y equipos.
Para la transformación de un producto se deben eliminar
previamente todo riesgo de contaminación por patógenos para ello
se requiere tener en cuenta las medidas higiénicas que se deben
aplicar para evitar la contaminación de la leche, las cuales se
tratarán a continuación.
Medidas higiénicas para evitar la contaminación de la leche
Las medidas higiénicas tienen el propósito de eliminar los gérmenes patógenos e
inhibir el desarrollo de los microorganismos que producen alteraciones
indeseables en la leche o productos lácteos. Dichas medidas son:
Protección del consumidor frente a los microorganismos patógenos.
Consiste en evitar del todo las principales causa de contaminación de la leche
cruda por patógenos y evitar el crecimiento de estos microorganismos durante su
almacenamiento, por lo cual se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
El crecimiento microbiano en la leche cruda conduce a la formación de
toxinas resistentes al calor.
Tener en cuenta que algunos patógenos como los esporulados son
resistentes a tratamientos térmicos como la pasterización, por lo tanto se
debe dejar un margen de seguridad en el manejo de las variables de
temperatura y tiempo.
Evitar al máximo la contaminación de la leche cruda con microorganismos
patógenos, tanto durante las operaciones del ordeño como después del
ordeño y después de su tratamiento.
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Debido a la imposibilidad de evitar cualquier tipo de contaminación de la
leche cruda con microorganismos patógenos hoy en día las leyes obligan a
que la leche debe ser sometida a tratamiento térmico tanto para ser
consumida directamente como para su industrialización, donde debe ser
sometida previamente a la pasterización.
El consumo de loas quesos semiduros tiene menos riesgos que consumir
la leche cruda debido a que las bacterias lácticas hidrolizan la lactosa
produciendo el ácido láctico que no es fuente de carbono utilizable por los
microorganismos patógenos además al descender el pH y el potencial de
redox hasta –150 V se convierte en un medio donde estos no pueden
desarrollarse.
Teniendo en cuenta las medidas higiénicas y los tratamientos adoptados
para evitar el crecimiento de los microorganismos que alteran la leche,
conducen a detener el crecimiento de las bacterias patógenas capaces de
producir toxinas resistentes al calor, por lo que se puede dar como seguro
el consumo de la leche pasterizada.
Medidas contra los microorganismos causantes de alteraciones de la leche y de
los productos lácteos
Lo más importante para evitar la contaminación microbiana es tomar las medidas
preventivas de higiene desde las operaciones del ordeño, que exige por una parte
la limpieza e higiene de las vacas, del ordeñador si es manual y de los equipos
lecheros. Todo tratamiento debe tender a destruir las bacterias.
La refrigeración retarda el crecimiento de las bacterias de la leche y el tiempo de
almacenamiento de la leche depende de la temperatura utilizada, sin embargo es
importante tener en cuenta que la refrigeración por sí sola no mejora la calidad
higiénica de la leche ni destruye las bacterias patógenas.
En la mayoría de las industrias lecheras además de refrigerar la leche a menos de
4oC, cuando se recibe, se somete a termización que consiste en un tratamiento
en el cual se calienta la leche a 65oC por 15 segundos, de esta manera se
destruyen las bacterias psicrótrofas, que no son temorresistentes. Este tratamiento
eliminará el riesgo de aumentar la flora bacteriana a un número peligroso durante
el almacenamiento en frío antes de su industrialización y evitará también el
desarrollo de enzimas termorresistentes como las lipasas y proteasas.
La utilización de las tres medidas al tiempo reducirá considerablemente todo
riesgo de contaminación de los productos pero además es necesario aplicar las
medidas de control adecuadas mediante un análisis cuidadoso de los riesgos que
pueden existir en cada etapa del proceso y de un manejo adecuado de las
variables en los puntos críticos de la producción.
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ARYCPC (HACCP)
Se define como el método basado en el análisis de riesgos y control de puntos
críticos, que determina cuáles con las medidas de control fundamentales que se
deben tomar en un proceso industrial, para garantizar la seguridad del producto
obtenido. Este método debe aplicarse a cada una de las diferentes alternativas de
productos que se obtienen en una industria y su principio es identificar los riesgos
potenciales, determinar los puntos críticos en cada etapa del proceso de
producción y establecer los sistemas de control.
El método también contempla las diferentes medidas correctivas, para mejorar un
proceso, o un producto, a través de la rectificación de variables de control en una
determinada etapa del proceso una vez identificada como la causante de los
resultados no esperados sobre la calidad del producto. Por ejemplo cuando
después de la pasterización de un producto se observa contaminación en el
producto por algún tipo de microorganismo, ello implica que se debe hacer un
análisis en el manejo de variables como la temperatura y tiempo e identificar el
problema para poder determinar la acción correctiva que implique cambios en el
proceso.
Todo ARYCPC
en un proceso industrial debe generar un manual de
procedimientos que parte del diagrama de flujo para la elaboración del producto,
donde se identifican los puntos críticos de control de cada etapa, para estandarizar
el proceso ( por ejemplo: temperatura, tiempo, pH, densidad, viscosidad, grados
Brix, entre otros), así mismo del análisis de riesgos y su posterior identificación de
esas etapas en donde existe cualquier tipo de riesgo de tipo microbiológico o
contaminantes de otro tipo que afecte la seguridad del producto para el
consumidor.
Después de las actividades anteriores se determinan las medidas de control que
deben adoptarse para reducir o eliminar el factor de riesgo y se establecen los
criterios que permitan establecer los puntos críticos para montar todo un sistema
de monitoreo cuya esencia es la frecuencia del control. También se debe diseñar y
desarrollar un plan de acciones correctivas para cada uno de los parámetros que
resultaron fuera de las especificaciones normales y que afectaron la calidad y la
inocuidad del producto.
Todo lo anterior conlleva a la creación de todo un sistema de aseguramiento de la
calidad del producto. Es importante resaltar que el ARYCPC, es diferente para
cada industria porque obedece a los procesos que aplica el industrial en la
obtención de sus productos, de las características de sus productos y de la misma
planta de producción, que presenta diferentes condiciones externas e internas de
trabajo. En el caso de la leche cruda se tendrán en cuenta los siguientes
aspectos:
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LECCION 14. Calidad de la leche cruda
La calidad en la industria lechera
La siguiente parte 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
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.
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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)
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
siguientes aspectos.
lácteos es importante tener en cuenta los
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.
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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
cuenta la seguridad del personal que opera en la planta y del resto del
personal que de alguna manera está próximo a la misma. También se debe
tener presente la conservación del medio ambiente mediante un manejo
adecuado de los residuos y desechos de la planta. Así mismo de la
optimización de los recursos naturales como agua y energía
Costos: considerar los costos de equipos y materiales, las materias primas,
de los aditivos, de los empaques o envases, de energía, agua, mano de
obra necesaria, almacenamiento, distribución y mercado, todos estos
elementos influyen en la calidad, en el rendimiento del proceso y finalmente
en su rentabilidad, claro está sin reducir la calidad del producto.
La calidad de la leche comprende toda la cadena de producción desde su acopio,
transporte, almacenamiento y distribución, hasta llegar al consumidor final bien
sea como leche pura o transformada en sus derivados.
Entre los aspectos que tienen que ver con la calidad de la leche los más
relevantes son la composición natural de la leche y su calidad higiénica. El primer
aspecto está relacionado con la cantidad de grasa y proteína de la leche cruda,
teniendo en cuenta su composición en grasa y proteínas se determina
normalmente el precio de la leche. La calidad higiénica de la leche es más difícil
de determinar en el sentido de que las medidas de control dependerá de las
condiciones locales y de la normalización, pero, de todas formas debe analizarse
muestras de leche con regularidad, y la eficacia de este control dependerá de
condiciones tales como:
•
Concientización a los productores sobre los riesgos de contaminación y de
la medidas preventivas que debe tomar par producir una leche con
excelente calidad. Ello implica el desarrollo da campañas de capacitación y
motivación.
•
Estímulos económicos al productor de leche de buena calidad y a los
productores que producen leche de mala calidad higiénica o leche
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adulterada, sanciones drásticas desde multas hasta cárcel y por supuesto
la prohibición de su mercadeo.
•
Apoyo a los productores de leche que presenten dificultades para elaborar
leche de buena calidad especialmente cuando ocurre accidentes en alguna
etapa de la cadena de producción.
•
En caso de presentarse algún problema en el proceso de producción de la
leche, (por ejemplo en la refrigeración), que redunde en la mala calidad de
la leche, el productor debe informar a la central lechera para suspender la
producción de ese lote de leche. En otras palabras toda leche que no
cumpla con la calidad higiénica adecuada debe desecharse
inmediatamente.
Almacenamiento y transporte de la leche
El propósito durante las operaciones de almacenamiento y transporte es ante todo
obtener leche cruda de excelente calidad evitando todo riesgos de contaminación
tanto en lo que se refiere a microorganismos patógenos como a otras sustancias
químicas que puedan ser dañinas al hombre. La meta final es minimizar pérdidas
de la leche. Para lograr este propósito se deben utilizar unos equipos de fácil
limpieza y hechos de materiales adecuados a para este tipo de producto y
finalmente realizar un balance continuo sobre la composición de la leche y un
registro de pérdidas con el fin de dar la solución oportuna a cualquier problema
que se presente.
Las operaciones de transporte y almacenamiento comprenden las siguientes
operaciones:
Recogida y recepción de la leche
Consiste en que la leche se recoge en cantinas, bidones o en camiones cisterna
para ser transportada a la central lechera. Para este transporte de la leche en
cantina, es refrigerada previamente en la granja en tanques refrigerantes o se
transporta directamente en las cantinas sin previa refrigeración.
Cuando se transporta la leche en cantinas sin previa refrigeración, la temperatura
de la leche puede llegar a 10oC o inclusive aumentare a 23 oC, según las
condiciones de climatológicas de la región por donde es transportada, esta leche
tiene el riesgo de ser contaminada por bacterias mesófilas que normalmente
producen la fermentación láctica y ello dependerá de las medidas de higiene que
se tomaron donde su ordeño. Cuando la leche llega a la central debe ser
refrigerada a menos de 6 oC para ser almacenada por máximo dos días.
Cuando la leche ha sido mantenida en tanques refrigerantes ( en los camiones
cisterna), puede ser contaminada por microorganismos psicrótrofos y por lo tanto
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requiere de un tratamiento diferente que el de la leche transportada en cantinas
pero de todas formas esta leche tendrá mejor calidad higiénica que la que ha
sido transportada en cantinas.
En el muelle de recepción la leche que ha sido transportada en el camión cisterna
debe ser sometida en forma rutinaria a examen organoléptico y de la temperatura
para que no se deteriore su calidad y mantener un riguroso sistema de limpieza
para evitar toda contaminación. Lo ideal es mantener la leche a menos de 5 oC.
Teniendo en cuenta las anteriores condiciones es posible conservar la calidad de
la leche antes de ser procesada en la planta.
Almacenamiento de la leche
La leche almacenada generalmente proviene de diferentes lotes con variada
composición y calidad que pueden en un momento dado afectar las variables en
los procesos y por ende la calidad de los productos finales obtenidos, pero
utilizando silos de almacenamiento de mayores cantidades (aprox. de de 300.000
Kg.) se reduce significativamente las variaciones entre los lotes de leche recogida
durante 1 o 2 días.
Durante el almacenamiento de la leche en silos de refrigeración pueden ocurrir los
siguientes riesgos de alteración de la leche: crecimiento de microorganismos
psicrótrofos, actividad enzimática, cambios químicos y cambios físicos.
Crecimiento por psicrótrofos
Cuando el número de bacterias es superior a 5 x 105/ml existe el riesgo de que
estas bacterias hayan producido enzimas termorresistentes como las lipasas y
las proteasas que pueden deteriorar el producto final. Para evitar estos efectos
es necesario someter la leche a un tratamiento adecuado de almacenamiento
de la leche según el tiempo en que va a ser procesada en la planta. Cuando la
leche va a ser procesada en máximo dos días es suficiente con mantenerla a
una temperatura menor de 4 oC, pero, cuando la leche no se alcanza a
procesar en esos días se requiere someter la leche al tratamiento de
termización (65 oC por 15 segundos) y su posterior refrigeración, así es posible
conservar la leche por 4 días más sin que aumente su carga bacteriana y sin
afectar las enzimas ni aglutinas de la leche.
Actividad enzimática
La actividad enzimática de la lipasa, ocurre especialmente en la leche fresca,
también otras enzimas como las proteasas y fosfatasas ocasionan algunos
cambios. Para inactivar dichas enzimas se deben evitar las variaciones de
temperatura entre 5 y 30 oC y los daños en la membrana de los glóbulos
grasos.
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Cambios químicos
Ocurren por la exposición a la luz lo cual ocasiona sabores extraños, así
mismo por la utilización de aguas contaminadas (aguado de la leche) y el uso
de desinfectantes que contienen Cu porque catalizan la oxidación de los
lípidos.
Cambios físicos
Los cambios físicos más comunes son: Separación de la nata en la leche cruda
termizada o refrigerada, esto se puede evitar agitando regularmente la leche;
lesiones en los glóbulos grasos, ocasionada por las fluctuaciones de
temperatura e incorporación del aire ocurriendo la cristalización de parte de la
grasa; parte de la caseína beta se solubiliza y pasa al suero, ocasionando el
aumento de la viscosidad del plasma y reduciendo la capacidad de coagulación
de la leche. La capacidad de coagulación se restablece al someter la leche a
un calentamiento temporal a temperaturas alrededor de 50 oC o superiores.
.
LECCIÓN 15. Estandarización
Se refiere a la estandarización de la composición de un producto lácteo con el fin
de cumplir las normas técnicas legales u obtener unas determinadas
características que el fabricante le quiere dar a sus productos finales. La mayoría
de las veces se estandariza el contenido graso y en otras ocasionas el contenido
de proteínas u otro componente. La medida de densidad o turbidez sirve para
determinar el contenido graso y el índice de refracción o densidad para determinar
el extracto seco.
La estandarización de la leche básicamente consiste, en modificar la relación
materia grasa / extracto seco magro de la leches para obtener la cantidad deseada
en el producto final. Es la primera operación que se debe realizar en todo proceso
de industrialización de la leche. Cuando la estandarización es discontinua o por
cochadas, entonces, la leche se desnata o se le adiciona nata dependiendo del
resultado de los análisis. Cuando se hace por el método continuo o automático,
se utiliza un aparato llamado estandarizador, que esta provisto de dispositivos
programados para realizar el muestreo, el análisis y la corrección respectiva.
Para interpretar los resultados es necesario conocer las relaciones entre turbidez y
contenido graso y entre la densidad y extracto seco, en la leche original. También
se utiliza el método de reflexión infrarroja para analizar el contenido de agua en la
leche en polvo. Después de la estandarización se debe comprobar si se ha
alcanzado el rango deseado.
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LECTURA COMPLEMENTARIA
Algunas Reflexiones sobre la Calidad de la Leche en Colombia
Cotrino B. Víctor D.M.V Médico Veterinario, DMV.
Director Científico LMV Ltda.
[email protected]
Gaviria. Blanca Cecilia, Bact.
Gerente LMV
[email protected]
Contenido
¿Por qué existe gran diferencia entre la calidad de la leche cruda de
los países industrializados y los nuestros?
¿Cuál sería entonces la norma a proponer para la leche cruda?
Con periodicidad, en el ámbito nacional se habla de la calidad de la
leche y sus derivados, que consumimos, unas veces por
modificación de la composición o el volumen, otras por la presencia
de adulterantes y las más frecuentes e importantes por la sanidad e
inocuidad para el consumidor. En todas estas circunstancias se dan
explicaciones, se buscan responsables entre los participantes de la
cadena de producción, se fijan propósitos, se insinúan nuevas
medidas, pero al final los resultados no han aportado una solución
que garantice la calidad e inocuidad.
Cuando se trata de leche líquida los problemas de composición y
medida son fácilmente controlables pero, para solucionar lo
relacionado con la inocuidad se requiere procesar leche cruda de
óptima calidad. En este concepto de tipo microbiológico se
fundamente la premisa “ningún proceso mejora la calidad de la
leche, simplemente la conserva y prolonga en el tiempo”.
Los países que hoy ofrecen en el mercado leche líquida de óptima
calidad tienen parámetros para leche cruda del siguiente orden:
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Recuento de Bacterias Mesófilas < 100.000 UFC/mL
Recuento de Células Somáticas < 450.000 / mL
Punto Crioscópico
- 0.540
Residuos de Antibióticos
Ausencia
Allí, la industria ha sido la más interesada en el mejoramiento de la
calidad de la leche cruda y es así que hoy las mejores bonificaciones
se tienen cuando el recuento de Mesófilos es inferior a 20.000/ mL y
el de Células Somáticas inferior a 250.000/mL. Estas exigencias de
la leche cruda como materia prima les permite ofrecer leche
pasteurizada envasada en cartón o plástico que dura hasta tres
semanas en mostrador, razón por la cual la ultrapasteurización
(UHT) y el uso de envases asépticos se destinan a otros derivados
diferentes a leche líquida.
Aceptando que en Colombia se ha notado, en los últimos años, una
mejoría en la calidad de la leche cruda, el porcentaje que llega a las
plantas con menos de 100.000 UFC/mL difícilmente supera al 20 % y
que con la norma contemplada en el Acuerdo de Competitividad, con
un Tiempo de Reducción de Azul de Metileno, TRAM, mayor a 3
horas, se están aceptando leches que pueden tener hasta
10.000.000 de microorganismos por mL.
En un trabajo realizado en Colombia sobre 119 muestras de leche en
una planta de la sabana de Bogotá, se encontró que un TRAM de
dos horas equivale a 27 millones de bacterias por mL, 4 horas a 5
millones, el de 6 horas a 2 millones y el de 8 horas a 1.100.000
bacterias/mL.
La deficiente calidad bacteriológica de la leche cruda que entra al
pasteurizador, produce como resultado una leche pasteurizada con
muy pocos días de duración, con cambios en sus características
organolépticas y lógicamente con riesgos sobre la salud del
consumidor.
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¿Por qué existe gran diferencia entre la calidad de la leche
cruda de los países industrializados y los nuestros?
Diferentes factores explican estas diferencias:
•
•
•
•
Los
países
industrializados
generalmente
producen
excedentes para exportar, lo que les permite aplicar normas
más estrictas al productor ante la mayor oferta de leche.
Adicionalmente deben producir derivados de máxima calidad
que sean competitivos en el mercado internacional, mientras
en los países de producción deficitaria el productor siempre
tiene un comprador y las exigencias de calidad por parte de
los procesadores, no son uniformes y los consumidores
locales, como en el caso colombiano, nos hemos
acostumbrado a unos niveles de calidad relativamente bajos,
o como el de aceptar que una leche pasteurizada dure
solamente tres días en el mostrador.
Los sistemas de producción en grandes hatos o aún en
pequeños pero que en su totalidad están dotados con
sistemas de refrigeración, contrasta con los nuestros donde
predomina el pequeño productor con bajos recursos para la
implementación de frío. Esto está agravado por los problemas
de infraestructura vial y eléctrica, grandes distancias,
diversidad de zonas productoras y temperatura ambiente.
Mientras que la industria láctea en los países desarrollados se
caracteriza por pocas pero grandes empresas, con los
mismos niveles de exigencia en calidad y en muchos casos
con un sistema de integración vertical donde el productor
participa en los beneficios de la transformación, contrasta con
la existencia de muchas empresas de pequeña capacidad en
nuestro medio casi siempre con subutilización de la
infraestructura instalada y sobre todo sin unificación en los
criterios de calidad que varían de acuerdo con la alta o baja
oferta.
El cumplimiento de las normas para el productor en esos
países es una cultura y un compromiso social, que de no
hacerlo le representa grandes pérdidas por precio, rechazo
del producto y aún la responsabilidad de la leche que se dañe
cuando se mezcla. Aún no tenemos en Colombia una norma
de cumplimiento obligatorio para la leche cruda y la
contemplada en el Acuerdo de Competitividad está muy lejos
de la ideal y no estimula a los productores para mejorar la
calidad. Todos los países que han establecido los sistemas de
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pago con bonificación y sanción por calidad han tenido una
respuesta efectiva y relativamente rápida en la calidad de la
leche cruda.
¿Cuál sería entonces la norma a proponer para la leche cruda?
Lo ideal sería una norma ÚNICA, lo más cercana posible a los
estándares internacionales pero las grandes diferencias de los
factores ya comentados, hace difícil la aplicación y cumplimiento de
una norma única ya que si esta es muy laxa para que pueda ser
cumplida, no estimulará la producción de calidad por parte de otros y
si es muy estricta, un altísimo porcentaje de productores no tendrían
opción de mercado.
En Latinoamérica se han empleado distintas alternativas para
impulsar la calidad de la leche cruda, por ejemplo, Uruguay,
Argentina y Chile, liderados por la industria, establecieron sistemas
de pago con el método bonificación/sanción y el estado actúa como
ente de control para el cumplimiento de las normas. En el caso
concreto de Uruguay, el Ministerio de Agricultura vigila la exactitud y
precisión de los laboratorios encargados de los análisis bajo la
modalidad de rondas interlaboratorios con 20 muestras mensuales.
Brasil acaba de promulgar una norma única para el mejoramiento de
la leche cruda donde se espera que para el 1o de Enero de 2005,
toda la leche cruda que se comercialice, tenga menos de 1.000.000
de UFC/mL y menos de 1.000.000 de Células Somáticas/mL, norma
que se mantendrá vigente hasta el 2.008 cuando se reducirá a
750.000 para cada parámetro y espera llegar en el 2011 a menos de
100.000 Bacterias/ mL y menos de 450.000 Células Somáticas. Este
modelo puede ser cuestionado porque los que hoy producen leche
de calidad similar a la que esperan en el 2.11 no se encuentran
incentivados. De otra parte queda la incertidumbre de lo que pasará
el día que se cambie el parámetro y muchos productores aún no lo
cumplan cuando muy posiblemente se dará una prórroga, situación
similar a lo que ha pasado en Colombia con la venta directa al
consumidor, de la leche cruda.
Tomando como ejemplo las experiencias de algunos países
latinoamericanos que han mejorado la calidad de la leche cruda y
teniendo en cuenta nuestros sistemas de producción, una
normatividad con categorías podría ser la mas apropiada para
nuestro medio porque desde el momento de su aplicación, premia la
buena calidad y sanciona la mala, se puede ir ajustando en el tiempo
y aún se podría orientar la utilización de la leche cruda según el
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producto que se elabore, donde la de mejor calidad se usaría para
leche fluida y la de menor para transformación industrial.
A manera de ejercicio se pueden plantear tres categorías:
Grado A: Con parámetros internacionales, es decir, Recuento de
Bacterias: menos de 100.000 UFC/mL; Recuento de Células
Somáticas: Menos de 450.000/mL, Punto Crioscópico de -0.540, y
Ausencia de Residuos de Antibióticos
Grado B: Recuento de Mesófilos: Menor de 1.000.000 UFC/mL,
RCS menos de 750.000/mL. Punto Crioscópico y Residuos de
Antibióticos: Igual a Grado A.
Grado C: Mas de 4 horas de TRAM o menos de 5.000.000 de
bacterias mesófilas por mL; Menos de 1.000.000 de Células
Somáticas. Parámetros iguales a Grado A, para Residuos de
antibióticos y Punto Crioscópico.
La leche Grado B tendría el precio base, con un porcentaje de
bonificación para el grado A y de sanción para el Grado C y entre
más amplio sea, mayor estímulo tendrá el ganadero para pasar de
una categoría a otra. También se podrían dar plazos para estrechar
cada uno de los parámetros en los distintos grupos con el fin de
mejorar más rápidamente.
A pesar de la flexibilidad de las normas especialmente para la
Categoría C, quedaría por resolver la conservación de la leche cruda
que se maneja a temperatura ambiente. Estudios que hemos
realizado demuestran que la velocidad de multiplicación de la carga
microbiana en la leche es de 30 minutos cuando se mantiene a 30ºC
, una hora cuando se conserva a 20 º C, 4 horas cuando se mantiene
a 10ºC y 12 horas cuando se le da la refrigeración óptima de 3 – 5ºC.
Esto quiere decir que en los tiempos mencionados, la población
bacteriana duplica su número.
Microbiológicamente hablando no es posible que una leche cruda
caliente, a temperaturas por encima de 20ºC llegue a una planta
procesadora con una acidez titulable inferior a 0.19 % y una prueba
de Alcohol Negativa. Esta afirmación se desprende del hecho que
para tener una leche recién ordeñada con menos de 10.000 UFC/mL
se requiere de muy buenas prácticas de ordeño donde se garantice
la limpieza y desinfección de pezones, manos o máquinas y que el
hato tenga una prevalencia de mastitis clínica y subclínica inferior al
10 % de pezones. Condiciones que se dan en pocas fincas del país
razón por la cual es muy frecuente encontrar cargas microbianas
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superiores a 100.000 UFC/mL en la leche recién ordeñada, que
cuando se mantengan a 20ºC durante 4 horas, la población final será
de 1.600.000 /mL y si es a 30ºC superará los 35 millones/mL.
Para nadie es un secreto que en el país existen zonas y sistemas de
producción con pequeño productores que tienen en la leche, el único
medio de sustento, que por las distancias, temperatura ambiente,
carencia de refrigeración y tiempo de transporte, no podrían entregar
su producción sino se les ofrece una alternativa de conservación
diferente a la refrigeración. Algunos países en vía de desarrollo han
aceptado propuestas de conservación de la lecha cruda como
complemento a la refrigeración utilizando la estimulación de la
enzima lactoperoxidasa.
Cualquier decisión a que se llegase sobre la aplicación de un
preservante
debe
estar
sustentada
en
evaluaciones
multidisciplinarias y posteriormente en un proceso de capacitación
para que el productor ponga en práctica una Rutina de Ordeño y un
manejo de la leche cruda donde se minimice el riesgo de
contaminación y no permitir que se aplique para enmascarar
deficiencias en la calidad higiénica.
Nota. ¿Qué conclusiones podría usted sacar de esta lectura?
¿Qué aportes podría dar a la misma?
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AUTOEVALUACION FINAL
Apreciado estudiante:
Después de haber estudiado el capítulo anterior, trate nuevamente de dar
respuestas a las preguntas planteadas al inicio de la Unidad, si todavía le quedan
dudas vuelva a repasar la temática respectiva.
Para el logro de las metas de aprendizaje usted debe consultar la guía didáctica y
desarrollar las actividades planteadas para este capítulo.
Recuerde “Sólo en la medida que se aplique
el conocimiento y se transfiera para explicar,
resolver problemas o a casos reales, este
adquiere significado y por ende se convertirá
en un aprendizaje permanente” (Margarita G.
de Illera, julio 2005)
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BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
Almanza F. y Barrera Eduardo, Tecnología de Leches y Derivados. 1995, UNISUR.
ICTA Universidad Nacional de Colombia, 1994. Guía para producir quesos colombianos.
Amiott J, 1995, Ciencia y Tecnología de la leche. Principios y aplicaciones. Editorial
Acribia Zaragoza (España)
P.Walstra and R. Genes, Dairy Chemistri and Phisics, Wiley , New York, 1984. Editada en
español (Química y Física Lactológica, Acribia, Zaragoza, 1987).
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
R. Genes, in: B.L.Larson and V.R. Smith, eds., Lactation: A comprehensive Treatise, vol 3
Academic Press, New York, 1974, Chapter 1.
R.G.Jensen, ed., Handbook of milk Composition, Academic Press, San Diego, 1995
P. Walstra , in: O:R: Fennena, ed., Food Chemistry, 3rd ed., Marcek Dekker, New York,
1996
Flavour empairment of milk and milk products due
Federation, Documente 118, Brussels, 1980.
to lipolysis, International Dairy
R.K.Robinson, ed. Dairy Microbiology, vol I, Microbiology of milk, and vol 2 Microbiology of
milk productos, 2nd ed., Elsevier. London 1990M.D. Pearson and D.A. Gorlett, HACCP: Principles and Applications, avi, New York, 1992.
S. Leaper, ed., HACCP: A Practical Guide, Technical Manual 38, Cambden Food and
Drink Research Association, Camden, 1992
CIBERGRAFIA
CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD DE LA LECHE Y SUS PRODUCTOS
Sierra Rodríguez P.A, 2009. Los Factores inmunológicos y los otros componentes de la
leche materna, extraído el 24 de Julio de 2009 desde,
http://www.encolombia.com/pediatria35300factores.htm
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El Consejo Europeo de Información sobre Alimentación, EUFIC, 2009. Alergias e
intolerancias Alimentarias, Alergia a la proteína de la leche de vaca, Extraído el 24 de julio
de 2009 desde,
http://www.eufic.org/sp/food/pag/food18/food184.htm
Magariños H, 2000. Producción higiénica para la leche cruda, una guía para la pequeña y
mediana empresa, extraído el 24 de julio de 2009, desde,
http://www.science.oas.org/OEA_GTZ/LIBROS/LA_LECHE/le_html/cap11_leche.htm
Madrid A, y otros, 2001. Normas de Calidad de Alimentos y bebidas, extraído el 24 de julio
de 2009 desde,
http://www.amvediciones.com/nca.htm
FAO, 2004. Nuevas normas aseguran la trazabilidad y calidad de la leche cruda. Extraído
el 24 de julio de 2009, desde,
http://www.consumaseguridad.com/web/es/normativa_legal/2004/02/09/10754.php
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UNIDAD II
TECNOLOGIA DE LOS PRODUCTOS LACTEOS:
Leche cruda – leche evaporada – leche fermentada
Introducción
En esta unidad se tratan los siguientes aspectos: Los principios tecnológicos del
procesamiento de la leche para consumo directo y los principios tecnológicos de
los productos obtenidos a partir de la leche como: leches concentradas, leches en
polvo y leches fermentadas.
El propósito de esta unidad, es que el estudiante conozca y se apropie de los
principios tecnológicos que intervienen en los diferentes tratamientos de la leche
para consumo directo y para la obtención de los productos derivados de ella. Así
mismo que comprenda la necesidad de un buen control de todos los parámetros
involucrados en los diferentes procesos que apunten a la obtención de un
producto con buena calidad higiénica, técnica y nutricional.
Justificación
La transformación de la leche para la obtención de productos como las leches
concentradas, las leches evaporadas, leche en polvo y leches fermentadas,
requieren del estudio de los principios científicos y tecnológicos que permitan
conocer y comprender los cambios físicos, químicos y bioquímicos, que ocurren
en cada una de las etapas de los diferentes procesos para obtener un productos
con la calidad requerida tanto técnica como microbiológica y nutricional. Por otra
parte la comprensión de estos principios le permitirá a los estudiantes adquirir las
conocimientos necesarios para estandarizar procesos y para desarrollar nuevos
productos o mejorar los existentes.
Objetivo General
Conocer, comprender y aplicar las diferentes operaciones que se realizan para la
obtención de la leche para consumo directo y para su procesamiento industrial
que conlleve a la obtención de productos con la calidad técnica, higiénica y
nutricional requerida para que un producto sea apto para el consumo humano.
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Objetivos específicos
1. Conocer y comprender en que consiste la operación de enfriamiento de la
leche y el equipo utilizado para dicha operación.
2. Conocer y comprender los parámetros que se deben tener en cuenta para
el almacenamiento de la leche.
3. Conocer y comprender en qué consiste la operación de higienización de la
leche
4. Conocer y comprender en qué consiste la operación del descremado y cuál
es su función.
5. Conocer y comprender cuales son los diferentes tipos de tratamiento
térmicos que se puede realizar en la leche, identificando sus ventajas y
desventajas.
6. Aplicar las diferentes etapas del proceso de la leche para su
industrialización
7. Comprender y aplicar los procesos tecnológicos para la obtención de:
leches concentradas, leche en polvo, leches fermentadas. Identificar y
analizar los diferentes defectos que se presentan en cada uno de los
productos obtenidos a partir de la leche, determine las causas y la forma de
corregirlas o evitarlas
8. Comprender y aplicar los cálculos matemáticos que se requieren en cada
uno de los procesos para la estandarización de los diferentes productos
9. Aplicar los principios sobre de balance de materia y energía como
herramienta importante para el cálculo del rendimiento y costos de los
diferentes procesos tecnológicos.
10.Conocer y aplicar lo relacionado con el control de calidad para cada uno de
los productos obtenidos de acuerdo a las características técnicas,
nutricionales y microbiológicas específicas para cada producto según las
normas establecidas.
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CONTENIDO
Capítulo 1. Tratamiento de la leche para consumo directo
Lección 16. Enfriamiento
Lección 17. Almacenamiento
Lección 18. Higienización
Lección 19. Descremado
Lección 20.Pasterización
Capítulo 2. Leches concentradas y evaporadas
Lección 21. Descripción general
Lección 22. Proceso de elaboración de la leche evaporada
Lección 23.Defectos en la leche evaporada.
Lección 24. Leche condensada azucarada
Lección 25. Leche en polvo.
Práctica 2: Elaboración de: arequipe, manjar blanco o panelitas
Capítulo 3. Leches fermentadas
Lección 26. Generalidades y valor nutritivo
Lección 27. Características de las bacterias lácticas
Lección 28. Tipos de cultivos
Lección 29. Clasificación de los productos fermentados
Lección 30. El yogurt.
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AUTOEVALUACION INICIAL
Apreciado estudiante:
Es importante que trate de contestar las siguientes preguntas, para que usted
mismo analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber.
A. Tratamiento de la leche para consumo directo
1. ¿Cuáles son los tratamientos básicos que se realizan en la industrialización
de la leche para consumo directo?
2. ¿En qué consisten las operaciones de enfriamiento, almacenamiento,
higienización y descremado y cuál es la función de cada una?
3. Cuáles son las operaciones que involucra la higienización?. Describa cada
una de ellas.
4. ¿Cuál es la diferencia entre pasterización baja, alta y ultrapasterización?
Tenga en cuenta las siguientes variables: temperatura, tiempo y calidad
técnica, física y microbiológica de la leche.
B. Leche concentrada o evaporada
5. ¿Qué entiende usted por leche concentrada o evaporada?
6. Realice un diagrama de flujo para el proceso de elaboración de una leche
evaporada y describa brevemente cada una de las etapas, indicando los
diferentes parámetros o puntos críticos de control.
7. ¿En qué consiste el proceso de estandarización de la leche para la
obtención de sus productos?
8. Qué entiende por leche condensada azucarada?
9. Realice un diagrama de flujo para el proceso de elaboración de la leche
condensada azucarada y describa cada una de las etapas del proceso.
10. Describa los diferentes defectos que se pueden presentar en la leche
condensada azucarada, identificando las causas y la forma de prevenirlos.
C. Leche en polvo
11. ¿Qué entiende usted por leche en polvo?
12. ¿Cuáles son los métodos de desecación de la leche en polvo?
13. Elabore un diagrama de flujo para la elaboración de la leche en polvo
señalando los puntos críticos de control y describa cada una de las etapas
del proceso.
14. Describa los diferentes defectos que se pueden presentar en la leche en
polvo, identificando las causas y la forma de prevenirlos.
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D. Leches fermentadas
15. ¿Qué entiende por leche fermentada?
16. ¿Cuántos tipos de leches fermentadas conoce?
17. ¿Cuáles las características físicas, químicas y nutricionales de las leches
fermentadas?
18. ¿Cómo se elabora el yogurt?
19. ¿Qué defectos se pueden presentar en este tipo de productos?
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CAPÍTULO 1. TRATAMIENTOS DE LA LECHE PARA CONSUMO DIRECTO
La leche una vez recibida en la planta es sometida a una serie de tratamientos
físicos que son realizados en las secciones de recepción y de proceso y su
tratamiento depende del producto a elaborar. Este capítulo trata sobre los
diferentes tratamientos básicos que debe tener la leche cruda para hacerla apta
para el consumo humanoLos tratamientos básicos son:
Lección 16. Enfriamiento
Lección 17. Higienización
Lección 18. Descremado
Lección 19. Homogenización
Lección 20. Tratamiento térmico (pasterización, refrigeración)
LECCION 16. Enfriamiento
La leche que no vaya a ser procesada en un corto tiempo después de recibirse en
la planta, debe ser enfriada a unas temperaturas entre 4 y 5oC para almacenarla
hasta que inicie su procesamiento. Sin embargo si la leche va a ser utilizada par
la producción de quesos se debe mantener a una temperatura de 10 oC, ya que
temperaturas más bajas afectan las propiedades del Caseinato de Calcio,
componente básico para la producción de queso.
El enfriamiento de la leche se efectúa en un Intercambiador de calor de placas,
que consiste en un equipo provisto de placas en acero inoxidable colocadas
paralelamente unas de otras y separadas por empaques de goma, su disposición
en forma alterna permite que circule dos corrientes de flujo: el de la leche y el de
agua helada, que se encuentra a una temperatura entre 2 y 2.5 oC, encargándose
de absorber el calor de la leche y enfriarla. A las temperaturas óptimas para su
almacenamiento. (4 a 5 oC).
El intercambiador de calor también se utiliza para el tratamiento térmico de la
leche específicamente para la pasterización alta, por lo que se tratará con más
detenimiento en el numeral relacionado con la pasterización.
LECCION 17. Almacenamiento
una vez fría la leche se transporta a tanques de almacenamiento de donde se
enviarán a las diferentes secciones de proceso, normalmente la capacidad de los
tanques de almacenamiento de la leche se determina con base a la capacidad de
producción de la planta es decir a la capacidad que tiene la planta de producir un
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volumen determinado de productos. La capacidad adecuada del tanque de
almacenamiento será la diferencia entre el volumen de la leche que se recibe en
determinado período y el volumen de la leche que se industrializa, lo cual dará la
capacidad del tanque de almacenamiento de le leche que no se industrializará en
ese mismo período, sin embargo es importante dar un margen mayor en la
capacidad de los tanques para situaciones imprevistas.
Los tanques de almacenamiento deben cumplir con las siguientes
especificaciones: el material de construcción debe ser en acero inoxidable,
provistos de un sistema cerrado, puede estar en posición horizontal o vertical,
debe poseer un agitador tipo sanitario, tablero de control con indicadores de
medición de volumen y temperatura. Deben estar diseñados con las condiciones
necesarias para almacenar la leche a temperaturas entre 4 y 5 oC por un período
mínimo de 20 horas en climas fríos o templados pero en climas cálidos se les
debe instalar un material aislante. Su ubicación puede ser en la sección de
recepción o de proceso, en el último caso debe estar cerca de los clarificadores e
intercambiadores de calor.
LECCION 18. Higienización
Debido a que la leche cruda generalmente contiene macro y micro partículas o
cuerpos extraños que pueden haberse originado durante las operaciones antes y
después del ordeño, según las condiciones sanitarias con que se has realizado,
Es necesario entonces realizar las operaciones de filtración y centrifugación en la
etapa de recepción de la leche con el fin de eliminar toda impureza que traiga
antes de someterla a las otras operaciones para su industrialización. La operación
de centrifugación se realiza en unos equipos llamados clarificadores.
∆ Filtración
Esta operación consiste en pasar la leche por unos filtros de tela sintética o
algodón, en el momento de traspasar la leche que viene de su centro de acopio
(granja) al tanque de balanza donde se realiza la eliminación inicial de las
macropartículas o elementos extraños que trae la leche cruda. Normalmente se
realiza un segundo filtrado al precalentar la leche en el intercambiador de calor
que generalmente está provisto de filtros a presión.
∆ Clarificación o centrifugación
Esta operación consiste en llevar la leche a una clarificadora que funcionan por
centrifugación separando en la superficie de la pared interna del aparato todos
los contaminantes que quedan después de haberla sometido a la filtración el
diseño de este máquina es semejante al de una descremadora, con algunas
diferencias según sea el tratamiento de la leche a realizar.
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∆ Bactofugación
Es la operación mediante la cual la leche se somete a un equipo de
bactofugación para separar además de las partículas contaminantes de la
leche , cierto tipo de bacterias esporuladas como los bacilos y los Clostridium,
que producen efectos nocivos en la producción de algunos quesos como el
Gruyére y Emmenthal. Mediante esta operación se logra eliminar alrededor del
90% de las bacterias mencionadas con un pérdida máxima del 1.5% de leche.
Una mayor eficacia en el proceso se logra reduciendo la viscosidad de la leche
mediante el calor sometiéndola a unas temperaturas entre el 60 y 65 oC.
∆ Homogenización
Esta operación se aplica a la leche con el fin de reducir el tamaño de los
glóbulos grasos de la leche o la crema y evitar la aparición de la grasa en la
superficie al separarse la fase hídrica de la materia grasa.
El procedimiento consiste en someter la leche a unas presiones entre 250 a
350 kilogramos por centímetro cuadrado cuando se conduce a través de un
tubo cerrado por el orificio externo o salida de la leche con un tapón cónico de
acero, donde choca con gran fuerza lográndose el rompimiento de los glóbulos
grasos de la leche hasta obtener un tamaño entre 1 a 2 micras. La salida de la
leche por la abertura del tapón produciéndose una reducción rápida de la
presión de la leche ocasionando el estallido del glóbulo graso.
La operación de homogenización se puede realizar antes o después de la
pasterización y es importante analizar la ventaja de uno y otro proceso desde
el punto de vista microbiológico.
Cuando la pasterización se realiza antes, de la homogenización, en un leche
contaminada por bacterias entre las cuales se encuentran los Staphylococcus,
que se agrupan en forma de racimos, o las Sarcinas que se agrupan en
paquetes, al recibir la leche el tratamiento de pasterización se eliminan las
bacterias de la superficie y sobreviven las del centro, entonces cuando se
aplica la homogenización se rompen los racimos o paquetes produciéndose un
conteo mayor de células bacterianas.
Cuando se realiza primero la homogenización y después la pasterización, las
agrupaciones de bacterias mencionadas, se separan y se convierten en cocos
aislados, los cuales se destruyen más fácilmente por acción del calor. La
temperatura de homogenización aconsejable es de 65 a 70 oC; sin embargo un
efecto desfavorable en este procedimiento es que se aumenta la superficie de
materia grasa ( al reducirse el tamaño del glóbulo graso) lo que disminuye la
acción de los agentes químicos emulsificantes y protectores del glóbulo graso,
la lecitina y las proteínas de la membrana del glóbulo y con ello los triglicéridos
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quedan expuestos a la acción de la lipasa, ocasionando el efecto de rancidez
de la crema, efecto que se puede obviar si se somete la crema a una
pasterización alta, cuya temperatura sea de 90 oC por 15 a 20 segundos, con
el fin de inactivar o destruir la enzima.
LECCION 19. Descremado
Esta operación tiene como objetivo separar parcialmente o totalmente el contenido
de materia grasa de la leche. Para este se utiliza una descremadora que opera por
centrifugación. Y su diseño es parecido a la clarificadora. Para lograr un
descremado óptimo se debe someter la leche a una temperatura entre 30 y 35 oC.
El descremado total de la leche se utiliza para obtener una crema con un alto
contenido de materia grasa (aproximado a 40%) la cual se utiliza en la elaboración
de la mantequilla. El descremado parcial es utilizado para reducir el contenido
graso de la leche que se necesita en la elaboración de quesos, o productos tipo
light y dicha proporción dependerá del tipo de queso o producto a obtener.
La leche descremada tiene una variedad de usos entre los cuales se encuentra la
producción de quesos de diferente contenido graso, la producción de leche en
polvo descremada o para la producción de caseína,
•
Tratamiento Térmico
Cualesquiera que sea el tipo de leche de productos o subproductos a obtener se
requiere someter la leche a un tratamiento térmico previo. Este tratamiento tiene
varios objetivos a saber:
Destruir todos los agentes patógenos causantes de enfermedades
tales como bacterias, Rickettsias, virus, protozoarios
al hombre
Reducir los microorganismos saprofitos que son los que generalmente afectan la
calidad de la leche y sus productos.
Aumentar el período de conservación de la leche y sus productos.
El nombre de pasterización se debe al químico francés Louis Pasteur quien a
finales del siglo XXI descubrió a través de sus investigaciones la manera de
eliminar las levaduras indeseables en la fermentación del vino y de la cerveza,
mediante la aplicación de calor a una temperatura aproximada de 65 por 30
minutos logrando así que las levaduras fundamentales para la elaboración de
estos productos pudieran crecer. A fines del mismo siglo el procedimiento
realizado por Pasteur se aplicó a la leche obteniéndose los resultados favorables
con respecto a la conservación de la calidad microbiológica de la leche, sin alterar
su calidad organoléptica. Hoy en día se realiza este tratamiento en la elaboración
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de muchos productos que pertenecen a otros grupos de alimentos, como frutas,
hortalizas entre otros.
La pasterización es entonces un tratamiento térmico por debajo del punto de
ebullición del agua y en un tiempo mínimo que permita las destrucción total de los
microorganismos patógenos, se han realizados diferentes ensayos para
determinar las diferentes combinaciones de tiempo y temperatura a los cuales se
destruyen las bacterias patógenas que pueden crecer en el medio de la leche,
obteniéndose los resultados que aparecen en la tabla 3. El equipo más utilizado
hoy en día para la pasterización de la leche es el intercambiador de calor de
placas, más adelante se dará una breve descripción de este equipo.
Tabla 4. Tiempo (en segundos) de muerte térmica de algunas bacterias
patógenas
BACTERIAS
Mycobacterium
(tuberculosis)
Brucella
Melitensis (fiebre
malta)
Corynebacterium
(difteria)
Salmonella
typhosa
(fiebre
tifoidea)
Streptococcus
pyogenes
(intoxicación
alimentaria)
Escherichia Coli
o
60 C.
o
o
o
o
65 C.
17 –32 seg
70 C.
10 –17 seg
75 C.
5-8 seg
80 C.
2-3 seg
175–210seg
32-55
22-29
10-12
2-4
28-35
9-10
3
2
2
76-82
17-19
6-7
2-3
2
1080-1330
58-63
12-15
5-7
3-4
125
18
-
4
2
Fuente: Francis Keating Patrick. Introducción a la Lactología. 2000
Se distinguen tres métodos de pasterización: la pasterización lenta o baja, la
pasterización alta y rápida y la ultra pasterización.
LECCION 20. Pasterización.
•
Pasterización lenta o baja.
Mediante este tratamiento la leche se somete a temperaturas entre 63 a 65oC por
un tiempo de 30 minutos para luego someterla e enfriamiento. Este tratamiento por
se suave no produce mayores modificaciones en las características de aroma,
color y sabor de la leche y la separación de la crema es más ràpida. Desde el
punto de vista bacteriológico es un método eficaz para eliminar las bacterias
patógenas siempre y cuando no se trabaje grandes volúmenes y se evite la
formación de espuma, para que no se contamine la leche por bacterias
termorresistentes. Se aconseja este tratamiento para cantidades de leche hasta
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de dos mil litros, y con leches con escasa carga bacteriana. Para cantidades
mayores se aconseja el método de pasterización alta o rápida.
El equipo utilizado puede ser el de una tina quesera provista de doble pared por
donde se hace circular agua fría y agua caliente, por supuesto la operación de
transferencia de calor es bastante lenta pues además de los 30 minutos debe
tenerse en cuenta el tiempo que se necesita para ajustar la temperatura requerida
para el calentamiento y luego para el enfriar la leche.
•
Pasterización rápida o alta
Consiste en someter la leche a una temperatura de 72 oC, durante 15 segundos.
Es el tratamiento más utilizado actualmente. Esta pasterización se realiza en un
pasterizador propiamente dicho o intercambiador de calor de placas. (Figura 9).
El intercambiador de
calor de placas consiste en un equipo de placas
rectangulares y de superficie ondulada que se unen en forma vertical y en posición
paralela, mediante empaques de goma localizados en la periferia de las placas.
Entre los espacios de las placas circula en forma alterna la leche y el agua caliente
o fría, siendo el flujo de la leche continuo lo cual es una ventaja en tiempo y sobre
la calidad de la leche teniendo en cuenta que una de las características del equipo
es que es un sistema cerrado.
El cuerpo del intercambiador está divido en dos secciones una anterior (adelante)
o de calentamiento y otra posterior (atrás) o de enfriamiento. La primera sección
(anterior) está provista de dos áreas, la de recuperación y la de pasterización. En
la sección de recuperación fluye la leche fría, encontrándose con la leche que ha
sido pasterizada (área de pasterización a temperaturas de 72 - 73 oC por 15 a 20
segundos) y que fluye en sentido contrario. Es en esta sección donde ocurre el
intercambio de calor: la leche caliente cede calor a la leche fría, enfriándose y la
leche fría absorbe calor y se calienta, ocurriendo el precalentamiento.
La leche que sale de la sección de recuperación, pasa a la sección de
enfriamiento (posterior), que también está provista de dos áreas: una por la que
circula agua fría y que enfriará la leche que entra precalentada y la otra por la
que circula el agua helada y enfría aún más la leche hasta una temperatura de 4
o
C para pasar enseguida al tanque de almacenamiento.
En resumen la leche realiza el siguiente recorrido: precalentamiento (en la zona de
recuperación), pasterización (72 - 73 oC por 15 –20 segundos); enfriamiento con
leche fría en la zona de recuperación, y con agua fría y finalmente con agua
helada, en la zona de enfriamiento.
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Ventajas de este tratamiento con respecto a la pasterización baja:
Flujo de la leche continuo, permitiendo manejar grandes cantidades en una
misma jornada de trabajo.
Mayor ahorro de energía. Recuperándose hasta un 80% de calor
Mayor rapidez (de 2 a 3 minutos)
Ocupa menos espacio
Menor riesgo de contaminación de la leche
Mayor garantía de higiene ( más facilidad de limpieza)
•
Ultra pasterización
Consiste en someter la leche a temperaturas entre 110 - 115 oC por un tiempo
no mayor de 4 segundos. Para luego envasarla en empaques de cartón o
Tetrapak. Mediante este método la leche tiene un mayor período de
conservación sin aplicar ningún sistema de refrigeración ni en el transporte ni
en los almacenes o tiendas. Por lo tanto la leche podrá ser transportada y
distribuida a lugares lejanos sin sufrir deterioro alguno, así mismo ubicarla en
los anaqueles de los supermercados y tiendas a temperatura ambiente siempre
que se tengan en cuenta las condiciones requeridas para su transporte,
distribución y almacenamiento.
El proceso que implica la obtención de una leche ultra pasterizada es el de
inyectar directamente sobre la leche pasterizada una corriente de vapor
purificado, con lo que se logra la elevación de la temperatura deseada para
pasar a una cámara de vacío donde ocurre las expansión del líquido y como
consecuencia la separación de vapor, el cual es absorbido por la corriente del
agua que se utiliza para generar el vacío de la cámara.
•
Pasterización de la leche para la fabricación de quesos
Para la elaboración de quesos se debe pasterizar la leche a temperatura de 70 oC
durante 15 a 20 segundos, el tratamiento rápido o a 65 oC por 30 minutos en el
tratamiento lento. Un tratamiento térmico a temperaturas más elevadas produce la
precipitación del calcio como trifosfato de calcio que es una sal insoluble. Este
fenómeno descompensa el calcio iónico frente al calcio coloidal ocurriendo una
coagulación defectuosa. Esta pérdida se puede recuperar con la adición de
cloruro de calcio en un proporción entre 10 a 30 gr. Por 100 litros de leche.
•
Pasterización de la leche para elaborar mantequilla
La leche que se va a utilizar para obtener mantequilla debe someterse a un
tratamiento de 95 oC, durante 15 – 20 segundos y luego enfriarse a 60 a 65 oC,
para proceder a descremado. La crema por separado se debe pasterizar a 95 oC
por 15 a 20 segundos para inactivar la enzima lipasa, causante de la rancidez de
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la mantequilla. Luego se somete a enfriamiento hasta una temperatura de 21 oC o
a 7 – 8 oC (según índice de yodo de la grasa butírica)
•
Pasterización para la leche en polvo
El tiempo y la temperatura de pasterización dependerán del tipo de leche a
obtener. Para la leche descremada se debe precalentarse a 88 oC por 3 minutos y
para leche con materia grasa a 90 oC por 20 minutos con este precalentamiento
se garantiza la destrucción de la lipasa y por supuesto un menor riesgo de
contaminación b3.acteriana. Una vez sometida a cualquiera de los tratamientos
térmicos señalados se concentra la leche y luego se somete a secado a unas
temperaturas entre 250 - 300 oC
Refrigeración y congelación
•
Refrigeración
La finalidad de la refrigeración es enfriar la leche a una determinada temperatura
que modifique la velocidad de algún proceso, por ejemplo para retardar la
alteración, para provocar la cristalización de la materia grasa o para favorecer el
desnatado espontáneo de la leche. Al principio de este capítulo se trató el
enfriamiento de la leche con el fin de retardar la alteración o conservar la calidad
microbiológica de la leche con el fin de almacenarla en condiciones óptimas para
ser procesada.
Para la refrigeración de grandes cantidades de leche, se utiliza específicamente el
intercambiador de calor de placas que se utiliza también para la pasterización y
cuyo funcionamiento se basa en los mismos principios, pero en la refrigeración la
transmisión de calor es más lenta debido a que la viscosidad de un líquido, en
este caso la leche aumenta al bajar la temperatura y como consecuencia se
reduce el número de Reynolds (Re).
El cambio de la viscosidad de la leche, ocasiona algunos problemas
especialmente en la nata con un contenido alto de grasa porque causa la
agregación de los glóbulos grasos aumentando aún más la viscosidad de la nata
de la leche, lo cual, tendría un efecto negativo sobre el producto. También al
aumentar la viscosidad de la leche, se produce una mayor resistencia del líquido a
fluir en un intercambiador de placas por lo que se requiere utilizar otro tipo de
intercambiador de calor. Sin embargo en la industrialización de la leche, se retira
parte de la materia grasa (descremado) antes de someterla a refrigeración, para
resolver el problema anteriormente mencionado.
La refrigeración de productos envasados se prolonga por más tiempo
especialmente con los productos de mayor viscosidad, para los cuales se utiliza
normalmente la circulación de aire frío.
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•
Congelación
El punto de congelación de la leche es a –0.540C, siempre y cuando no ocurra un
sobreenfriamiento. Lógicamente la leche concentrada tendrá un punto de
congelación más bajo.
•
Control en el tratamiento térmico
Es importante resaltar que en todo tratamiento térmico, el control de dos variables
la temperatura y el tiempo, es clave, porque de ello depende la eliminación de las
bacterias patógenas que pueden deteriorar la leche y hacerla no apta para el
consumo humano, pero también este control debe ser adecuado para que las
características organolépticas y la composición de la leche no sufran cambios
desfavorables para el producto. Por lo tanto se debe tener en cuenta que este
control debe realizarse durante todo el proceso de producción teniendo en cuenta
los puntos críticos de los cuales dependerá las características del producto final,
pero también el producto terminado deberá tener un control adecuado para que
durante su almacenamiento y distribución no sufra ningún deterioro.
Los principales riesgos que se deben controlar en todo proceso térmico son:
La intensidad del calentamiento que en el caso de un intercambiador de calor es
el vapor caliente que circula por una de las placas el que calienta la leche, que
luego es desviada, por medio de una válvula de desviación de flujo, al tanque de
alimentación cuando la temperatura de pasterización desciende por debajo de un
valor límite. El riesgo de que el tiempo de calentamiento sea demasiado corto es
poco ya que los volúmenes de leche que circulan por el intercambiador de calor
son fijos y es poco probable, que la bomba que impulsa la leche cambie de
repente de velocidad. Sin embargo es posible que se incremente la formación de
depósitos en el equipo y esto reduzca la temperatura de calentamiento.
La recontaminación de la leche, que puede producirse cuando la leche cruda o
la leche calentada a temperaturas menores que la de la pasterización, se mezcla
con la leche tratada en las condiciones adecuadas debido a fugas en el
intercambiador o por error en conexiones. También se puede producir la
recontaminación cuando la leche fluye por un conducto o una máquina que no ha
tenido el debido tratamiento de limpieza. Esta recontaminación debe evitarse
realizando un buen tratamiento higiénico, sanitario, teniendo en cuenta que el
equipo pasterizador va directamente al equipo de envase aséptico.
Las bacterias pueden crecer en el equipo de calentamiento, es el caso de un
pasterizador discontinuo. En el caso de los tanques de regulación, por donde pasa
la leche a temperaturas bastante altas pueden crecer bacterias como el Bacillus
y el B.
stearothermophilus (temperatura óptima de crecimiento 65 –75oC)
o
Coagulus (máximo 55 a 60 C). Dichas bacterias regularmente son muy pocas en
la leche cruda pero la contaminación solo se percibe después de muchas horas.
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Es obvio que unas buenas operaciones de limpieza y desinfección del equipo evita
esta clase de problemas.
En el caso de que un pasterizador lleva funcionando varias horas sin ser sometido
a limpieza, especialmente en la sección de regeneración, en donde la leche se
enfría, puede contener bacterias que sobreviven al tratamiento de pasterización y
producir colonias en la superficie metálica de las placas o tubos en donde se ha
formado un depósito de componentes de la leche. Esta capa de bacterias toman el
nombre de “biofilm” cuyas colonias de bacterias, pueden crecer muy rápidamente
produciendo un alto recuento microbiano de la leche pasterizada que en la
mayoría de los casos se trata del Streptococcus thermophilus (temperatura óptima
de crecimiento de 53oC). En todo caso la limpieza adecuada y periódica del
intercambiador evitará este problema.
En resumen un buen control de temperatura, tiempo y unas buenas prácticas de
limpieza y desinfección de equipos evitará de todas maneras la contaminación por
bacterias de la leche y por ende obtener un producto de excelente calidad.
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LECTURA COMPLEMENTARIA
REVISTA DE PEDIATRÍA. Leche ultra pasteurizada en empaques de
cartón laminados con foil de aluminio. 27 de julio de 2009, Extraído de,
http://www.encolombia.com/pediatria34499-leche.htm
Uno de los parámetros de calidad de un producto ultra pasteurizado es el
empaque; en este caso el empaque juega un papel muy importante, ya que si no
brinda una hermeticidad total y una buena barrera a la permeabilidad del oxígeno
y de la luz, el esfuerzo realizado en las etapas anteriores puede perderse por
completo.
Actualmente en el mercado existen varios tipos de empaques para leches UHT,
pero desafortunadamente no todos garantizan los parámetros de calidad que se
exige en un producto de este tipo, afectando en gran medida la calidad nutricional
de la leche.
En el caso de los nutrientes como las vitaminas liposolubles de la leche (Ej.
Vitamina A), los altos valores de permeabilidad de oxígeno y de transmisibilidad de
luz a través de algunos materiales de empaque, producen grandes pérdidas en los
contenidos iniciales de dichas vitaminas, disminuyendo así la disponibilidad de
estos nutrientes en la leche. La consecuencia directa sobre la leche, de la
permeabilidad del oxígeno y de la transmisibilidad de luz, es que el contenido de
oxígeno disuelto en la leche se aumenta, generando reacciones de oxidación del
material graso catalizadas por la luz y en consecuencia pérdida de la vitamina A.
Estudios realizados han demostrado que la permeabilidad del oxígeno y la
transmisibilidad de luz a través del material de empaque efectivamente influyen en
gran medida en la calidad nutricional de los productos durante su almacenamiento.
Es así como se encuentran grandes diferencias entre materiales de empaque,
especialmente entre el cartón laminado y la bolsa plástica, envases utilizados para
leche UHT. En la tabla No. 1, se presentan los valores de barrera al oxígeno y a
la luz de cada materia.
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TABLA 1. Valores de barrera al oxígeno y a la luz de los materiales de empaque de la
leche UHT
Material de empaque
Caja de cartón con foil de
aluminio
Bolsa plástica con barrera de
PEBD
Permeabilidad al oxigeno
valor promedio
0.1
% Transmisibilidad de la luz
a 400/500nm
0.2/0.1
2.210
0.2/0.1
Análisis realizados por la Universidad de los Andes. Julio 99.
Mediante este análisis se encuentran diferencias muy significativas entre tipos de
empaques, ya que la permeabilidad del empaque con barrera de PEBD
(Polietileno de baja densidad) es 2210 veces mayor que la permeabilidad del
empaque con barrera de foil de aluminio.
Pérdidas generadas por efectos de la reacción de fotooxidación, en
la vitamina A, según tipo de material de envase
TABLA 2.
Tipo de
de envase
material
Caja cartón barrera
Foil - Aluminio
Bolsa plástica barrera
PEBD
5.571
4.653
%
de
pérdida
especto
a la vitamina inicial
17%
1.625
389
76%
Vitamina
inicial ui/l
A
Vitamina
15 días ui/l
A
Como se puede observar es muy importante desde el punto de vista nutricional
que el empaque cumpla con su función protectora, garantizando la calidad total del
producto. Las barreras al oxígeno son muy importantes en un envase para leche
ultrapasteurizada larga vida, ya que es un indicador de la permeabilidad a olores y
sabores, sobre todo en el caso de este tipo de productos que se distribuyen a
temperatura ambiente, leche UHT, situación que permite que el producto sea
exhibido junto con otros productos como los detergentes, jabones, cárnicos,
hortalizas, entre otros que poseen compuestos aromáticos,que fácilmente se
solubilizan en el aire y por lo tanto pueden contaminar la leche UHT si el empaque
no suministra una adecuada barrera, contaminando el producto y generando
olores y sabores desagradables no deseados en una leche de alta calidad, como
lo debe ser la leche UHT.
ENVASADO ASÉPTICO
El envasado aséptico consiste en sistemas de llenado en condiciones estériles y
en equipos herméticos, dotados de mecanismos de esterilización del empaque
antes del llenado, mediante el uso de peróxido de hidrógeno, el cual es removido
posteriormente mediante una corriente de aire caliente, logrando así crear un
ambiente libre de bacterias en la sección de llenado.
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La operación de llenado se desarrolla bajo estricta higiene y control de
desperdicios. En el caso de los envases de cartón laminado el llenado del envase
es total, sin dejar espacio para la introducción de aire que pueda contaminar
microbiológicamente el producto, ya que el empaque se sella por debajo del nivel
del líquido.
El peróxido de hidrógeno utilizado para la esterilización del empaque puede ser
retornado hasta 30 veces y cuando debe ser desechado, se diluye hasta lograr
concentraciones sin agresividad para el medio ambiente
CONCLUSIÓN
La leche ultra pasteurizada larga vida que cumple con las cuatro variables de
calidad (leche del mejor hato, procesamiento de esterilización, envasado aséptico
y un adecuado envase aséptico), es un producto que posee amplísimos beneficios
al consumidor, en términos de higiene y nutrición, especialmente en niños,
quienes se encuentran en estado de desarrollo y sus necesidades de nutrientes,
deben ser suplidas adecuadamente
¿Qué conclusiones puede sacar
usted de esta lectura?
Comparativamente ¿qué tipo de empaque utilizaría para garantizar la calidad de la
leche desde un punto de vista nutricional y de inocuidad?
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CAPITULO 2. LECHES CONCENTRADAS O EVAPORADAS
Las leches concentradas también se denominan leches condensadas o
evaporadas, teniendo en cuenta que son leches que han sufrido una remoción
parcial del agua ocurriendo la concentración de los sólidos y por ende el aumento
de su período de conservación, bien sea durante su almacenamiento o
distribución. Para que estas leches se puedan conservar, deben ser sometidas a
tratamientos de esterilización o adicionarles azúcar. De acuerdo al método de
conservación se clasifican en dos tipos: concentradas esterilizadas y concentradas
azucaradas.
La proporción original de los sólidos de la leche es aproximadamente del 12%
pero en las leches concentradas esta proporción puede ser duplicada o triplicada
llegando a una cantidad de 24 – 36% de sólidos totales.
La leche se concentra mediante la evaporación del agua al vacío con el fin de
eliminar el agua a unas temperaturas entre 45 –50oC, sin deteriorar la leche y
conservar sus características organolépticas.
El equipo utilizado para evaporar la leche es básicamente el evaporador y existen
diferentes tipos de evaporadores como los de efectos simples o múltiples con o sin
comprensión de vapor.
En este capítulo se tratan los siguientes temas:
•
•
•
•
•
Lección 21. Descripción General
Lección 22. Elaboración de la leche evaporada
Lección 23. Defectos de la leche evaporada
Lección 24. Leche condensada azucarada
Lección 25. Leche en polvo
LECCION 21. Descripción de la leche concentrada o evaporada
“La leche evaporada es una leche homogenizada, concentrada y esterilizada. Es
un producto de larga conservación (durantes varias meses incluso en climas
tropicales), es absolutamente segura para el consumidor y puede almacenarse sin
necesidad de refrigerarse.”2 .
El producto posee un color pardo, debido a las reacciones de Maillard y un sabor
característico a “cocido” .Debido al tratamiento de esterilización pierde hasta el
10% de la lisina y aproximadamente el 50% de las vitaminas del complejo B. Es un
2
WALSTRA. Ciencia y Tecnología de los productos lácteos. Editorial Acribia E/2001. pág., 429
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producto bastante viscoso y su viscosidad es 20 veces mayor que la de la leche
llegando a tener una viscosidad de 40 mPa. Cuando la leche evaporada es
sometida a el proceso de esterilización UTH las pérdidas de sus nutrientes es
menor presentando un color más claro y un sabor más agradable que el del
“cocido”
Usos: Se utiliza en la mayoría de los climas tropicales como crema para adicionar
al café o diluída para tomar directamente. Cuando es azucarada se utiliza para
consumo directo como golosina o como ingrediente para la preparación de gran
variedad de postres.
LECCION 22. Proceso de elaboración de la leche evaporada
Descripción del proceso de elaboración de la leche evaporada
Control de calidad de la leche
Para producir leches evaporadas, se requiere partir de leches de excelente
calidad. Una leche es de buena calidad cuando proviene de vacas sanas,
ordeñadas con las condiciones higiénicas apropiadas, libre de calostro y
compuesto químicos. La leche que se va a utilizar para procesar debe haber
sido sometida a enfriamiento previo.
La valoración de la calidad de la leche se inicia desde el andén o plataforma de
recepción y se complementa con análisis más específicos ya en el laboratorio
de la planta. Las pruebas que normalmente se realizan son las siguientes:
Pruebas para determinar las características sanitarias de la leche
principalmente con respecto a la mastitis infecciosa de la ubre, la cual puede
ser detectada en forma indirecta a partir de análisis colorimétrico utilizando la
resazurina o azul de bromotimol o en forma directa a partir del recuento de
colonias de bacterias a través del microscopio.
Pruebas para determinar las características higiénicas de los productos que se
utilizan en el manejo de la leche. Para estas pruebas se analiza la presencia de
residuos, el olor, color y sabor de la leche y finalmente se evalúa la presencia
de bacterias acidificantes por medio de la prueba del azul de metileno para
detectar la presencia de la enzima reductasa bacteriana.
Prueba para determinar la estabilidad de la leche al calor mediante la prueba
del alcohol (70.- 75%) que debe dar un resultado negativo. Otro método
consiste en someter la leche a un tratamiento térmico severo, para este la
leche se agrega a unos tubos capilares cuyos extremos son sellados al calor
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de la llama y luego se sumergen en un baño de aceite mineral pesado que
está a una temperatura de 140oC ± 1 oC. Cada tres minutos se observa si la
leche ha sufrido coagulación. Ambas pruebas, tanto la del alcohol como la del
tratamiento térmico conducen a detectar un 90% de las leches inestables.
Figura 10. Diagrama de flujo para el proceso de elaboración de la leche entera evaporada
esterilizada en botella (izquierda) y UHT (derecha).
RECEPCIÓN DE LA LECHE
PRUEBAS DE CALIDAD
ESTANDARIZACIÓN
PRECALENTAMIENTO
30 S a 130OC
CONCENTRACION
ESTABILIZACIÓN
HOMOGENIZACIÓN
CON Na2 HPO4
O
65 C – 22 S- 5 MPa
ENFRIAMIENTO
ESTERILIZACIÓN
O
O
A 10 C
15 S a 140 C
HOMOGENIZACIÓN
ESTABILIZACIÓN
45 MPa
CON Na HPO
ENVASADO
ENFRIAMIENTO
O
A 10 C
ESTERILIZACIÓN
ENVASADO
O
ASÉPTICO
15 MIN A 120 C
ETIQUETADO Y
EMBALAJE
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Fuente: WALSTRA. Ciencia de la leche y tecnología de productos lácteos. 1987.
Estandarización
Consiste en modificar la relación materia grasa / extracto seco magro de la
leches para obtener la cantidad deseada en el producto final (0.441 en la leche
evaporada normal). Es la primera operación que se debe realizar. Cuando la
estandarización es discontinua o por cochadas, entonces, la leche se desnata
o se le adiciona nata dependiendo del resultado de los análisis. Cuando se
hace por el método continuo o automático, se utiliza un aparato llamado
estandarizador, que esta provisto de dispositivos programados para realizar el
muestreo, el análisis y la corrección respectiva.
La estandarización automática o continua se realiza en dos etapas. En la
primera, se separa la nata de la leche en una centrífuga de discos y al mismo
tiempo, la fuerza centrífuga depura o clarifica la leche. A la salida de la
desnatadora, por un conducto va la nata y por otro la leche desnatada, pero
ambos componentes vuelven a mezclarse en las proporciones previamente
calculadas por un microprocesador que estandariza la proporción de la grasa
deseada.
El proceso de estandarización de la leche se inicia con la introducción de los datos
correspondientes a los contenidos de materia grasa de la leche desnatada y la
leche estandarizada, en el sistema de control que recibe la información sobre el
funcionamiento del sistema.
El contenido de la grasa de la nata es inversamente proporcional al flujo y se
controla con el caudalímetro. Se calcula la relación entre el caudal de leche
estandarizada y el de la nata que se incorpora y el microprocesador mantiene
constante el contenido en materia grasa de la leche estandarizada. (Ver figura 11.
Esquema de un proceso de estandarización)
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Figura 11. Esquema de un proceso de estandarización
Medidor de flujo
Desnatada
Leche
leche estandarizada
desnatadora
sistema de control
Leche
Excedente de nata
Válvula de regulación
Medidor de flujo
Nata
Fuente. J. Amiott. Ciencia y tecnología de la leche.1995
Ejemplo: si se llama M1 a la cantidad de nata que se incorpora con un porcentaje
de M.G.G1
M2 a la cantidad de leche desnatada con un porcentaje de M.G.G2 y Ms a la de le
leche estandarizada con un porcentaje de grasa Gs,
Se tendrá: MS = M1 + M2
Entonces: M.G.G1 + M.G.G2 = M S G S, = (M1 + M2) G S
O sea, M1
M2
G S - G2
=
G1 - G S
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Problema: Sea el contenido graso de una cantidad de nata M1 de 25% y el
contenido graso de una cantidad de leche desnatada M2 del 2%. La leche
estandarizada debe contener el 4% de M.G. y la cantidad de leche desnatada es
de 35.000 Kg /h Calcule:
a. la cantidad de nata M1
b. la cantidad de la leche estandarizada MS
Solución:
M1
4.0 – 2.0
=
M2
= 0.09524
25 – 4.0
Entonces M1 = M2 x 0.09524 = 35.000 x 0.09524 = 3333.4 Kg/h
MS = 35.000 + 3333.4 = 38.333.4 Kg/h
Para cumplir con las normas legales es necesario realizar un análisis a la leche
después de ser evaporada y homogenizada y en caso de no cumplir la norma
realizar el respectivo ajuste a la relación de la materia grasa, / extracto seco
magro.
Precalentamiento
Consiste en someter la leche estandarizada a una temperatura de 130oC
durante 30 segundos con el fin de mejorar la estabilidad térmica de la leche
evaporada, de inactivar enzimas y destruir microorganismos y esporas
bacterianas. Mediante este tratamiento de UHT se logra una esterilización más
severa sin deteriorar las características organolépticas de la leche. Mediante el
precalentamiento se logra un aumento en la eficacia del evaporador
permitiendo la entrada de la leche a temperaturas mucho más altas y también
se logra una estabilización mayor de la proteína, haciendo que la elche
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evaporada sea más resistente al la esterilización térmica que debe sufrir
después de envasada en las latas.
Para el precalentamiento se utilizan intercambiadores de calor de placas o
tubulares que funcionan a presión.
Concentración por evaporación
Consiste en evaporar la leche para aumentar el contenido en extracto seco
hasta la cantidad apropiada. Esta cantidad es de gran importancia pues una
concentración excesiva reduce el rendimiento y la estabilidad térmica. La
estandarización del extracto seco se realiza mediante la determinación de la
densidad y en función de esta variable se ajusta la cantidad de vapor. Es
necesario determinar la densidad y extracto seco inicial de la leche. También
se puede obtener esta estandarización mediante la determinación del índice
de refracción.
Actualmente la concentración de la leche por evaporación se realiza
utilizando el vacío a presión, mediante el cual se aplican temperaturas
relativamente bajas, obteniéndose una mayor eficacia del proceso, a menor
costo de energía y mejor calidad del producto. Para lograr esto la industria
moderna lechera utiliza equipos de funcionamiento continuo de múltiples
efectos en donde la leche se calienta en tiempos tan cortos que causa el
mínimo de transformaciones químicas impidiendo del todo el efecto de
caramelización o la aparición del sabor a cocido.
Existen diferentes modelos o tipos de evaporadores con diversas
características técnicas, sin embargo el más utilizado en la industria láctea es
el de película ascendente. Que consiste en un aparato provisto de tubos
verticales dentro de un recinto lleno de vapor. La leche fluye por un
dispositivo de distribución y es pulverizada en forma de capas muy finas que
se van deslizando hacia la parte inferior. La acción del vapor y del vacío
suministrado por el equipo, ocasiona la evaporación rápida del agua
contenida en la leche y mediante un separador tipo ciclónico que se
encuentra en la base de los tubos, se separa el vapor de la leche
concentrada.
Otro sistema utilizado para la concentración por evaporación es el evaporador
de placas donde el calentamiento se realizan por medio de las placas en
lugar de intercambiadores tubulares, este sistema puede ser de simple o
múltiple efectos y tiene la ventaja de ocupar menos espacio que el
intercambiador tubular vertical.
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La leche también puede ser concentrada parcialmente por ósmosis inversa y
cuando alcanza cierto grado de viscosidad, es más recomendable por costos
y eficacia continuar la concentración por evaporación. La ventaja de la
ósmosis inversa es que se utiliza temperaturas más bajas que la de la
evaporación y por lo tanto requiere menos energía, pero el tiempo es más
prolongado.
Homogenización
La leche concentrada sale del evaporador y pasa al homogenizador donde se
logra estabilizar la emulsión de grasa para su posterior almacenamiento. Otros
efectos de la homogenización es aumentar la viscosidad de la leche, disminuir
la estabilidad al calor y la dispersión en pequeñas partículas de la proteína
coagulada durante el precalentamiento y la evaporación. Las variaciones de
viscosidad del producto terminado, se debe principalmente a las variaciones
de presión en la homogenización. Los cambios de la presión están entre
14.000 y 21.000 Kpa (2000 a 3000 lb/in2).
Refrigeración, estandarización final y adición de sales estabilizantes
Después de homogenizada la leche evaporada se somete a refrigeración
rápida con el fin de evitar cualquier contaminación bacteriana y se almacena
en tanques aislados que están provistos de agitadores. En esta operación se
realiza la estandarización final, el enriquecimiento con vitaminas A y D si se
requiere y se añaden las sales estabilizantes.
La estabilización, se realiza con el propósito de evitar la coagulación de la leche
evaporada durante la esterilización y para que se logre la viscosidad deseada
esta se logra con la adición de sales estabilizantes como el fosfato ácido de
sodio (Na2 HPO4), también se pueden utilizar otras sales como el citrato sódico
y cloruro de calcio, se pueden utilizar solas o combinadas en una proporción del
0.1%. La acción de estas sales es ajustar el pH, y se agregan en forma de
dilución acuosa por lo que se produce una ligera dilución de la leche evaporada
y ello requiere una reestandarización del contenido del extracto seco.
Las latas o botellas se esterilizan para el posterior envasado.
Envasado
Existen diferentes tipos de envases para la leche evaporada, pero los más
utilizados son los botes o latas metálicas de 170 a 410 g y algunas con
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sellado hermético o provistas de opérculo soldado. Las latas están provistas
en su cara interna de unas capas protectoras de un polímero adecuado al
producto para evitar reacciones con el hierro y el estaño de la lata. Para el
envasado de la leche se utilizan envasadoras automáticas que realizan la
operación de llenado y sellado de las tapas. Esta operación representa un
gran riesgo de contaminación y por eso en la mayoría de los casos en el
cerrado o sellado de las latas se someten a chorros de vapor que sacan el
aire de los envases y ocasionan el vacío durante la refrigeración posterior.
Este vacío se mide por medio del vacuómetro.
Esterilización
Una vez se realiza el envasado y sellado, el producto se envía a la autoclave
para su esterilización por cochadas o lotes o en continuo, según el tipo de
equipo. El objetivo principal de la esterilización es destruir todas las esporas
bacterianas e inactivar la plasmina o proteinasa nativa. Las esporas más
termorresistentes son del género Bacillus Stearothermóphilus.
El tratamiento se realiza en tres etapas. Calentamiento, mantenimiento y
enfriamiento. Cuando la esterilización se realiza por lotes o cochada o sea en
proceso discontinuo, las latas se juntan y mediante un aparato apropiado que
ocasiona un movimiento de rotación se produce la agitación adecuada durante
el calentamiento y el enfriamiento lo que permite una transferencia de calor
más rápida y uniforme que le proporciona una textura más homogénea a la
leche.
Mediante el sistema continuo, las latas de leche que están en movimiento
pasan al esterilizador a una determinada velocidad. Normalmente se utilizan
temperaturas de 115oC durante 20 minutos ; de 120 oC durante 10 minutos o
de 124 oC durante 6 minutos, que una leche estable al calor puede soportar,
produciéndose una ligera precipitación de proteínas que influyen en un
aumento despreciable de viscosidad. Sin embargo se realizan tratamientos a
temperaturas más altas y en tiempos más cortos que causan un efecto más
favorable en las características organolépticas de la leche, especialmente en el
color que resulta más blanco.
Esterilización UHT. Este proceso, por utilizar temperaturas más altas y
tiempos más cortos, destruye en forma más eficaz las esporas bacterianas que
en la esterilización a temperaturas más bajas y en tiempos más largos como el
que se utiliza para el envasado en botellas. El precalentamiento de todas
formas es necesario para evitar una coagulación térmica y la obstrucción del
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esterilizador UHT. En la mayoría de los casos se puede omitir la adición de
sales si se aplica un tratamiento UHT, entonces todo el proceso, desde el
precalentamiento hasta el envasado aséptico pueden llevarse a cabo sin
interrupción.
Teniendo en cuenta la importancia de la esterilización debe llevarse un riguroso
control de todas las variables que se maneja durante el proceso, principalmente
de la velocidad de calentamiento, tiempo de retención, intensidad de la agitación y
la velocidad de refrigeración.
Tanto la esterilización en botellas como en latas se puede realizar en equipos que
funcionan por cochadas o lotes (autoclave discontinuo) o en equipos de
operación continua.
Operaciones finales y de almacenamiento
A la salida del esterilizador las latas de leche previamente enfriada y seca, se
etiquetan y embalan en cajas y después en paletas. Principalmente en invierno
se aconseja esperar un tiempo antes de embalar las paletas con una película
extensible, para evitar la condensación del vapor que se formaría por estar aún
caliente el producto. Luego se realiza el control de calidad al producto
terminado.
Control de calidad producto terminado
Antes de salir al mercado se debe realizar un control estricto de la calidad de la
leche, para ello, se toma una muestra aleatoria de latas y se mantienen en
condiciones que pueden ser aptas para la aparición de defectos en el producto.
En estas latas se realiza un análisis
adecuado desde sus propiedades
organolépticas, como el color, olor, sabor, además de la viscosidad, composición
química y su calidad microbiológica como recuento total de bacterias y de
esporuladas.
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LECCION 23. Defectos en la leche evaporada
La leche evaporada si no se han controlado todas las variables durante su proceso
de elaboración y si no se han tenido en cuenta las condiciones de almacenamiento
para el producto terminado puede ocurrir defectos indeseables que la hace no
apta para el consumo humano.
•
Defectos de origen bacteriano
Se deben principalmente a un mal sellado de las latas o un deficiente proceso de
esterilización, en ambos casos se produce el efecto de abombamiento de las latas
y pérdida del líquido.
Por lo tanto es necesario que en la esterilización se realice un manejo de
variables adecuado tanto de temperatura como de tiempo de tal manera que se
proporcione un margen de seguridad teniendo en cuenta las variaciones que
pueden ocurrir en el crecimiento de la población bacteriana especialmente de las
termófilos. También se debe tener en cuenta que cuando hay una coagulación de
la leche evaporada con el respectivo descenso del pH, se debe investigar además
la presencia de bacterias anaerobias y microorganismos que no crecen sino en
agar lactosado.
•
Coagulación dulce
Esta coagulación ocurre sin variar el pH, y generalmente es de origen enzimático o
a causa de la gelificación de las proteínas cuando hay un almacenamiento muy
prolongado y específicamente cuando la temperatura de almacenamiento es
demasiado alta.
La coagulación enzimática se debe a un crecimiento bacteriano alto y ocurre
durante el tiempo de precalentamiento y esterilización, sobre todo cuando la
esterilización no alcanza a eliminar todas las enzimas proteolíticas. La gelificación
de las proteínas sucede en las leches inestables debido a: un manejo inadecuado
de las sales estabilizantes, un precalentamiento escaso o por un período muy
corto entre el precalentamiento y la esterilización
•
Gránulos blancos
Se debe a una deficiencia en la estabilidad de la leche que causa la aparición de
granos hasta de 3 mm de diámetro y se detecta cuando la leche evaporada se
agrega a una taza de café o cuando se pasa por un cedazo o colador.
•
Formación de una película superficial
Este defecto se debe a deficiencias en el vacío en la lata y a un manejo
inadecuado de la agitación durante la esterilización.
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•
Separación de la grasa
Este defecto ocurre después de varios meses de almacenamiento cuando la grasa
se separa y se presenta en la superficie de la leche. Se debe a una deficiente
homogenización o también a la adición de una cantidad excesiva de agua en la
estandarización final de la leche, es decir cuando se reduce la viscosidad de la
leche.
•
Separación de un coágulo
Se detecta cuando aparece un residuo de leche coagulada en el fondo del envase
después de un tiempo de elaboración. Se debe a una abundante coagulación de la
leche durante la esterilización y generalmente cuando le leche no presenta la
viscosidad adecuada
•
Viscosidad
Una viscosidad muy baja en la leche evaporada, produce la separación de la
grasa y del coágulo que redunda en el rechazo por parte del consumidor. Pero si
la leche presenta una viscosidad alta entonces durante el almacenamiento
aumenta aún más formándose un gel que deteriora la apariencia del producto. Por
lo tanto es necesario que al fabricar la leche se determine la viscosidad adecuada
y se controle durante el proceso de evaporación.
La mejor forma de medir la viscosidad de la leche es por medio del viscosímetro
de torsión o de aceleración, o también, haciendo pasar el producto por un orificio
y tomando el tiempo necesario para recoger un volumen específico.
•
Color
La leche al ser evaporada cambia su color blanco a uno
intensidad depende de: concentración del extracto seco
fabricación y la intensidad del tratamiento de esterilización
tiempo de calentamiento. Pero existen otros factores menos
anteriores como la raza y la alimentación del ganado.
.
LECCION 24. LECHE CONDENSADA AZUCARADA
más oscuro, cuya
magro, tiempo de
específicamente al
influyentes que los
La leche condensada azucarada, es una leche concentrada por evaporación a la
que se le adiciona sacarosa para lograr una solución casi saturada de azúcar y
después se envasa Su composición es muy variable debido a la proporción de
materia grasa y extracto seco el cual depende de la normalización en cada país,
que no especifica la concentración de azúcar, pero está determinada por la
presión osmótica de la fase acuosa. La elaboración de la leche condensada
azucarada se diferencia de la leche evaporada específicamente en que la leche
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condensada azucarada no se puede esterilizar y su cristalización se controla por la
refrigeración.
•
Proceso de elaboración de la leche condensada azucarada
La elaboración de la leche condensada azucarada ocurre en las siguientes etapas,
principalmente: estandarización, precalentamiento, concentración, refrigeración y
cristalización, la estandarización final (opcional) y el envasado.
Figura 12. Diagrama de flujo para la elaboración de leche condensada y
azucarada
Agua
LECHE
Azúcar
Estandarizac.
Envasado
Precalentamient
135oC /5s
Dilución en
caliente
Homogenizac.
70 oC/4MPa
Refrigeración
18 oC
Latas
Siembra
Evaporación
Refrigeración
50 oC
Cristales de
lactosa
Fuente. AMIOTT. Ciencia y tecnología de la leche. 1995
Descripción del proceso de elaboración de la leche condensada azucarada
En la figura 12 se muestra las principales etapas que tienen lugar en el proceso de
elaboración de la leche condensada azucarada las cuales se describen a
continuación.
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Precalentamiento
Los objetivos del precalentamiento son:
Destruir las enzimas lipasas para evitar el ranciamiento
Destruir las levaduras y mohos que ocasionan la fermentación de los
azúcares
Disolver los azúcares y
Controlar la estabilidad.
La intensidad del calentamiento influye sobre la viscosidad, el espesamiento
por envejecimiento y la gelificación del producto. Por lo tanto se deben manejar
los parámetros en el proceso en función de esos aspectos. En general se
aplica el tratamiento de UHT a temperaturas de 130 – 140 por 5 segundos.
La adición del azúcar se realiza durante el precalentamiento en forma sólida o
también se añade el azúcar en forma de dilución al final de la etapa de
calentamiento, especialmente cuando se utiliza glucosa, para obtener un
producto más oscuro..
Homogenización
Regularmente el producto no se homogeniza dado que no existe riesgo de
separación de la grasa en este tipo de producto, pero como en la actualidad la
leche condensada no es tan viscosa como la de antes sino que la diferencia de
densidad entre la fase continua y los glóbulos grasos es grande, alrededor de
unos 400 Kg. m-3; si se considera una viscosidad efectiva para la fase continua
de 1 Pa.S (pascal por segundo) y si no se realiza la homogenización, la
velocidad de desnatado es de aproximadamente de 1% de grasa por día, lo
cual supone una gran cantidad de desnatado, así que la leche se somete a un
homogenización a bajas presiones alrededor de 2 – 6 Mpa . Lográndose así
aumentar un poco la viscosidad de la leche
Concentración
Normalmente, se realiza por evaporación pero algunas veces se realiza por
ósmosis inversa. La mayor cantidad del agua se elimina en un evaporador de
película ascendente y la cantidad restante en otro evaporador. La evaporación
de la leche con azúcar resulta más sencilla debido a que la ebullición en menos
violenta y se reduce la formación de espuma. Debido a que la leche no se
estandariza al final es necesario detener la evaporación cuando se alcánzale
grado de concentración de sólidos deseada y esta se determina midiendo el
índice de refracción o con el hidrómetro de Baumé.
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Refrigeración, siembra y cristalización
La refrigeración es una operación relevante para obtener una buena textura en
la leche condensada ya que depende del número y del tamaño de los cristales
que se formen durante el enfriamiento.
En estas etapas se debe evitar la formación de grandes cristales de lactosa y
para esto se siembra en la leche pequeños cristales del azúcar, pero antes de
esta siembra la leche se somete a refrigeración hasta una temperatura en que
la lactosa se sobresatura evitando así que se disuelva. Después de la siembra
se debe seguir enfriando para lograr la cristalización de la lactosa. El sistema
de refrigeración es a vacío. El enfriamiento de 50oC a 18oC, evapora unos 3
Kg de agua por 100 Kg de leche condensada.
La velocidad de cristalización depende del grado de saturación de la solución y
de su viscosidad. Durante la refrigeración la solubilidad de la lactosa se reduce
y se aumenta la sobresaturación de la solución. Así mismo la viscosidad
aumenta al descender la temperatura pero cuando la temperatura aumenta se
impide la migración de lactosa hacia los cristales que se encuentra en
suspensión en la fase líquida. Existe una temperatura óptima de cristalización
que puede oscilar entre 30oC y 40 oC.
Envasado
Se utilizan dos tipos de envases según el uso que vaya a tener el producto.
Latas para uso doméstico. Los envases vacíos se someten a esterilización
para destruir los microorganismos, luego se llenan con el producto y se sellan
inmediatamente
Envases industriales de diferente tamaño de mayor uso son los metálicos.
Estos se esterilizan con vapor caliente y se llenan en forma aséptica.
Defectos de la leche condensada azucarada Entre los principales defectos
que pueden ocurrir en un producto como la leche condensada azucarada se
encuentran los siguientes:
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Textura arenosa
Este defecto es causante de la formación de cristales de lactosa con un
tamaño y cantidad inadecuada. Para que el producto presente una textura
aceptable debe estar conformada por 400 millones de cristales por ml, de
cristales y con un diámetro promedio de 9.3 micras, mientras que un producto,
con una textura áspera y arenosa puede contener entre 7 y 25 millones de
cristales por ml y con un diámetro de 23 a 35 micras. Este defecto se puede
evitar mediante un control estricto durante el proceso de cristalización en el
enfriamiento.
Precipitación del azúcar. Se manifiesta por la presencia de un depósito
de cristales en el fondo del recipiente y ocurre cuando un producto que
ha sido refrigerado en condiciones inadecuadas y que posee una
viscosidad muy baja, se almacena a altas temperaturas.
Espesamiento
La aparición de este defecto puede deberse a dos factores: la contaminación
bacteriana, principalmente por micrococos y por el tiempo prolongado de
almacenamiento. En el primer caso puede evitarse ajustando la concentración
del azúcar a un 65.5% en la fase acuosa para aumentar la concentración de la
presión osmótica. En el segundo caso el espesamiento se debe a los cambios
fisicoquímicos que ocurren con el tiempo, principalmente, porque se
desestabiliza el producto y se coagula. Este defecto se puede obviar mediante
unas condiciones de precalentamiento, y de almacenamiento adecuadas
principalmente en el control de la temperatura, un ajuste de acidez y de la
composición de la leche. Pero también mejorando las condiciones en que se
adiciona el azúcar.
Botones
Este defecto se manifiesta por la aparición de partículas coaguladas en la
superficie del producto de color marrón – rojizo. Se debe a la contaminación
por mohos principalmente del género de Aspergillus. Se evita mediante un
control adecuado de temperatura y tiempo en el precalentamiento y
reduciendo al máximo el riesgo de contaminación durante las etapas de
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evaporación y envasado. Importante aplicar el método de cerrado de los
envases al vacío.
Sabor rancio
Este sabor ocurre por acción de la lipasa sobre la materia grasa cuando las
condiciones de precalentamiento no han sido adecuadas y al adicionar leche
no tratada al evaporador.
Sabor oxidado
Ocurre generalmente cuando el envasado no ha sido realizado al vacío y se
presenta una reacción del oxígeno con el producto.
Fermentación y abombamiento de los envases metálicos
Se debe a la formación de gases causados por la acción de las levaduras
sobre el azúcar. Se elimina mediante un calentamiento del producto a
temperaturas entre 70oC y 71 oC y se evita tomando las medidas exactas, para
evitar la contaminación después del calentamiento.
LECCION 25. Leche en Polvo
Descripción de la leche en polvo
La leche en polvo es un producto desecado hasta obtener un extracto seco de
leche en un volumen reducido para obtener una mayor conservación, así
mismo reducción de costos en transporte y almacenamiento
Existen diferentes tipos de leche según su composición y el proceso de
producción. Según su composición de materia grasa principalmente se clasifica
en entera o desnatada (descremada).
Según el proceso de producción se puede presentar los siguientes casos:
Según el método de desecación, la leche puede ser desecada en rodillos
(cilindros) o desecada por Spray o atomización, produciéndose una leche más
soluble que la anterior.
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Según la intensidad del calentamiento a que se ha sometido la leche antes
de la desecación se produce: leche en polvo de baja, de media de alta
temperatura, obteniéndose leches con un grado de desnaturalización de sus
proteínas solubles diferentes según el uso que se le vaya a dar. Por ejemplo
cuando la leche va a ser utilizada en pastelería se prefiere leches con un grado
de desnaturalización de proteína alto. Este grado de desnaturalización
dependerá de la temperatura de calentamiento siendo mayor a la temperatura
más alta.
La solubilidad en el agua de la leche en polvo es un problema para su
reconstitución, debido a que los tratamientos de elaboración de este tipo de
leche ocasiona la pérdida de su solubilidad, sin embargo debe ser tratada de
tal manera que se altere en lo mínimo su solubilidad. Tal es el caso de la leche
“instantaneizada” que es más fácil de dispersar en el agua debido a que las
partículas que la componen son más grandes y contienen más agua, que las
de la leche obtenida por el método de atomización normal.
•
Proceso de fabricación
Para obtener la leche en polvo se puede obtener a partir de la leche entera o
de la leche desatada y su proceso de elaboración comprende las siguientes
etapas. (Ver figura 13). Etapas para la elaboración de la leche en polvo).
Descripción del proceso
El proceso de elaboración de la leche en polvo básicamente comprende las
siguientes etapas:
Operaciones previas al precalentamiento
Consiste en las operaciones a que se somete la leche cuando llega a la planta
de procesamiento y los tratamientos dependerán de si la leche en polvo se
obtiene a partir de la leche desnatada o de la leche entera. Cuando la leche es
obtenida de la leche desnatada es necesario estandarizar la leche hasta que el
contenido de la materia grasa sea entre el 0.05 al 0.07%.
Para la elaboración de la leche en polvo a partir de la leche entera es
necesario antes de estandarizar la leche someterla a la clarificación o filtración
luego se somete a la estandarización o ajuste del contendido de la materia
grasa /extracto seco magro, este proceso se realiza de igual forma que para la
leche evaporada.
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Para obtener la leche en polvo descremada o desnatada se debe llegar a un
contenido ideal de grasa en la nata del 40 al 45%. Para obtener la le leche en
polvo entera, en el desnatado previo se debe obtener una nata con un
contenido de grasa del 18 al 25%, con el fin de reducir los problemas en el
batido y separación de la materia grasa.
Figura 13. Diagrama de flujo para la elaboración
desnatada y entera
Leche desnatada
Recepción de la
leche
de la leche en polvo
Leche entera
Recepción de la leche
Clarificación
Desnatado
Estandarización
Precalentamiento
Homogenización
Concentración
Precalentamiento
Desecación
Envasado en
bolsas
Concentración
Desecación
Envasado en bolsa o en
cajas y gaseado
Fuente: J. Amiott. Ciencia y Tecnología de la leche. 1995. Editorial Acribia.
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Después de la estandarización se realiza la homogenización con el fin de
obtener una emulsión y distribución de la materia grasa óptima y una posterior
reconstitución adecuada. La homogenización se debe hacer a unas
condiciones de presión entre 17.200 y 24.000 Kpa ( Kilo pascal) y una
temperatura entre 43 y 65.2 oC.
La homogenización de la leche muy concentrada produce un mayor aumento
de viscosidad y de volumen efectivo de la fracción que contiene los glóbulos
grasos más las micelas de caseína. Cuando la leche concentrada no se
homogeniza, se puede evaporar hasta un contenido de extracto seco superior.
Precalentamiento
Esta operación es importante pues de esta depende las características del
producto final. Las temperaturas que se utilizan en la industria lechera para
este tratamiento difieren entre una y otra industria, pero a continuación se
especifican las condiciones más comunes y aceptables:
Precalentamiento a baja temperatura
Consiste en que la leche se somete a una pasterización normal y la leche en
polvo obtenida debe tener un contenido mínimo en proteínas del suero no
desnaturalizadas debe ser inferior al 10%. Esta leche se denomina “leche en
polvo de baja temperatura” (Low-heat powder).
Precalentamiento a temperatura media
En este caso se somete la leche a una temperatura entre 76.5 – 85 oC un poco
más alta que la pasterización normal, y durante un tiempo de 15 – 30 minutos.
Precalentamiento a alta temperatura
En este caso se somete la leche a una temperatura entre 90 a 121 oC se
reduce el tiempo hasta 1 segundo. La leche así obtenida será “leche en polvo
de alta temperatura” (High – heat powder). Con este tratamiento se logra
obtener una leche en polvo más soluble y con una cantidad de proteínas del
suero no desnaturalizadas de 1.5 mg /g de leche desnatada en polvo. También
hace que la leche sea más resistente a la autooxidación.
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Concentración
Existen diferentes técnicas para obtener la concentración de la leche como:
concentración por evaporación, por desecación, por procesos de membrana como
la ultrafiltración y la ósmosis inversa. El método
más costoso es el de
concentración por desecación y el de ultrafiltración es el más económico aunque
no es la técnica más indicada y solamente se recomienda para obtener productos
parcialmente desmineralizados. La técnica más recomendada es la evaporación a
vacío.
La evaporación al vacío causa algunos efectos secundarios como:
-
Cambio de color en el producto final
Destrucción de algunas sustancias volátiles causando la oxidación
Facilita el envasado al reducir la cantidad de aire entre las partículas del polvo
Se reducen las pérdidas debido a que las partículas del polvo son más
grandes.
El contenido de extracto seco de la leche en polvo está entre un 33 – 48%.
El concentrado no debe permanecer caliente sino el tiempo mínimo necesario,
para evitar el desarrollo de microorganismos, un concentrado refrigerado es muy
viscoso y dificulta la pulverización, por lo tanto debe ser sometido a
calentamiento. Este calentamiento debe hacerse antes de la atomización, para
evitar que la viscosidad vuelva aumentar y también para destruir las bacterias que
podrían haber recontaminado el concentrado.
Desecación
El método más utilizado es la desecación por atomización, mediante el cual se
pulveriza la leche concentrada hasta formar gotas pequeñas o de niebla en el
interior de una cámara por donde circula aire caliente en flujo paralelo o contrario
al sentido de las gotitas, según el equipo utilizado.
Con el fin de obtener un mejor comportamiento de la leche en proceso y una mejor
calidad del producto final, en este tipo de desecadores, es importante tener en
cuenta los siguientes aspectos básicos:
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•
Eliminar el mayor % de humedad calentando el aire antes de introducir el
producto a la cámara de secado.
•
Evitar un choque térmico violento cuando se produce el intercambio térmico
aire/líquido para evaporar las gotitas, ya que este pude aumentar la
desnaturalización de las proteínas y por ende la aparición de un color pardo
en el producto.
•
Prolongar el tiempo en que las gotitas caen desde el atomizador hasta la
parte inferior de la torre para aumentar la eficiencia del desecador. Para ello
existen equipos de secado a cuyas torres se le instala un sistema para que
el aire circule en sentido ascendente o con movimiento ciclónico.
•
La viscosidad del concentrado, afecta el tamaño de las partículas, a menor
tamaño de las gotitas mayor rapidez en el secado, puesto que el agua de la
superficie de las gotas inician su evaporación en el mismo instante en que
se ponen en contacto con el aire caliente y seco.
•
La leche no debe mantenerse mucho tiempo a altas temperaturas puesto
que ocurre reacciones químicas que ocasionan una reducción de la
solubilidad y de su tiempo de conservación.
Los parámetros del proceso de desecación varían entre un equipo y otro, sin
embargo se deben mantener unas condiciones óptimas para obtener un producto
con la calidad adecuada. Estas condiciones son básicamente:
La humedad entre 4.0 y 4.2% para la leche desnatada y para la leche entera una
humedad entre 2.0 y 2.5%
La temperatura del aire de entrada al desecador debe mantenerse entre un rango
de 135oC y 210 oC y la de salida entre 70 y 100 oC.
La presión de inyección del concentrado a la bomba, es una variable que regula
el caudal y el tamaño de las gotitas.
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Envasado
El envasado de la leche en polvo generalmente se realiza en bolsas o envases
plásticos, cartón o metal, hasta de 25 Kg. Cuando no se realiza el envasado
inmediato la leche es almacenada en silos o en grandes contenedores metálicos
o de fibra de vidrio con capacidad de hasta una tonelada.
Teniendo en cuenta que la leche es fácilmente alterada por la acción del oxígeno
se deben tomar las precauciones necesarias para eliminar este. Se ha
comprobado que la elche envasada en caliente (49 a 52 oC) es más resistente a la
acción del oxígeno que la leche envasada en frío (29 - 30 oC). Un porcentaje
máximo del 3% de oxígeno, después de 7 días es aceptable, pero algunos
clientes exigen que no contenga más del 1% después de 10 días y para lograr
estas condiciones se debe aplicar un doble vacío, manteniendo la leche en
contacto con un gas inerte durante 24 – 48 horas.
Para el envasado al vacío con latas, se deben tomar las precauciones necesarias
para no permitir el contacto con el oxígeno con la leche en polvo, especialmente
cuando ha sido instantaneizada o lecitinada.
Lecitinación.
Consiste en adicionar a la leche Lecitina, una sustancia que tiene propiedades
lipofílicas o hidrofílicas con el fin de reducir la hidrofobicidad de la grasa de la
leche en polvo entera y facilitar la dispersión de la leche en el agua, es decir
volverla leche instantánea. Es un método diseñado por A/S Niro Atomizer y
consiste en que en un lecho fluidizado, se calienta la leche en polvo a la
temperatura adecuada y se le inyecta un chorro de mantequilla a 60oC, que
contiene la lecitina disuelta, combinándose con las partículas del polvo en
movimiento.
Aglomeración o Instantaneización
El procedimiento para reconstituir la leche se requiere para que la leche obtenga
la misma cantidad de agua que contenía como producto original. Sin embargo
esta rehidratación es problemática cuando la leche en polvo no ha sido
aglomerada.
Este proceso consiste en proporcionar una humidificación del polvo o recircular
una parte del producto en contacto con un atomizador de la cámara de secado.
Después de haber logrado la aglomeración el polvo se mantiene en condiciones
adecuadas para que no se rompan los aglomerados.
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•
Defectos de la leche en polvo
Los defectos de la leche en polvo son principalmente: de acidez, sedimentos, de
solubilidad, rancidez hidrolítica, oxidación y recuento microbiano alto.
Acidez
La acidez de la leche en polvo reconstituída está entre el rango de 0.11 y 0.15%
expresada en ácido láctico. Cuando el porcentaje es menor indica una
neutralización excesiva, pero cuando es mayor, indica una mala calidad de la
leche.
Sedimentos
La causa principal de la aparición de sedimentos son las partículas quemadas.
Humedad
Según las normas legales la humedad de la leche en polvo entera es del 2.5% y la
de la leche desnatas es de un máximo del 4%. Contenidos mayores indican que
las condiciones de desecación no fueron óptimas. Cuando la leche en polvo
contiene mucha humedad cambia su sabor, su solubilidad y otras propiedades
físicas.
Solubilidad
La solubilidad de un producto de buena calidad debe ser inferior a 0.1 ml.
Los factores más importantes que pueden modificar la solubilidad de la leche en
polvo son:
A mayor acidez menor solubilidad
El tiempo de calentamiento influye más en la solubilidad que el aumento de
temperatura. Se recomienda un tratamiento térmico corto y a temperaturas altas,
que lento y temperatura baja o alta.
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Las leches con mayor contenido en extracto seco son más solubles que las de
menor contenido. Se recomienda que la leche en polvo entera contenga entre 40 –
42% de extracto seco.
La temperatura y la humedad de almacenamiento influyen en la solubilidad de la
leche siendo menor cuando tanto la humedad como la temperatura son altas.
Cuando las condiciones de secado han sido muy fuertes, manteniendo la leche
durante tiempos largos y a altas temperaturas, la solubilidad disminuye
notoriamente.
Rancidez hidrolítica
Ocurre tanto en la leche entera como desnatada y es causada por un insuficiente
precalentamiento o por la mezcla de leche tratada y leche cruda. Normalmente
para inactivar o destruir la lipasa basta con un tratamiento de 62.5oC durante 30
minutos
Oxidación
Tanto la rancidez como la oxidación se deben a la reacción del oxígeno y de
algunos metales pesados con la materia grasa. La ausencia de sustancias
antioxidantes, da lugar a la parición de este defecto. Para evitar la oxidación se
deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
Al aumentar la acidez se facilita la oxidación de la materia grasa, así mismo la
contaminación con hierro o cobre
Un adecuado tratamiento de clarificación y homogenización evita la oxidación,
también el precalentamiento a altas temperaturas produce la formación de
compuestos reductores y por lo tanto evita la oxidación de la materia grasa.
Un mayor contenido de extracto seco de la leche reduce los riesgos de oxidación,
así mismo la baja humedad de la leche en polvo.
Realizando el envasado en una atmósfera de gas inerte es una buena forma de
evitar la oxidación.
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Recuento microbiano alto
Cuando el recuento microbiano es alto significa que la leche utilizada al inicio del
proceso era de mala calidad o que se ha producido una contaminación después
del precalentamiento. La aparición de coliformes significa que las condiciones
higiénicas durante no han sido las mejores, especialmente después del
precalentamiento. La presencia de salmonellas es un caso grave y requiere de
una desinfección completa de todo el ambiente y preparar las medidas
preventivas.
Aspectos Higiénicos
Siempre se debe partir del concepto de que todo producto alimenticio debe ser de
excelente calidad bacteriológica desde su materia prima, productos en proceso y
producto terminado. Para la calidad bacteriológica de la leche existe diferente
grado de exigencia de acuerdo a su uso o forma de consumo y a su proceso de
fabricación.
En el caso de la leche va a ser consumida directamente, su calidad microbiológica
tiene una gran importancia y en este sentido se determina su tratamiento térmico.
Por eso existe leche con pasterización normal, pasterización media, alta y ultra
alta, de acuerdo a los distintos tratamientos es también su almacenamiento y
conservación.
Cuando se trata de la leche en polvo (desnatada), de “calentamiento bajo” su
tratamiento térmico ha sido como el de una pasterización normal y por lo tanto
puede ser contaminada por microorganismos que pueden resistir dichas
temperaturas, como los termófilos.
Las causas de la contaminación de la leche en polvo y por las cuales se establece
que no es un producto apto para el consumo humano son principalmente:
Utilización de una leche fresca que no ha sufrido un tratamiento térmico
adecuado por lo tanto está contaminada de bacterias
Las condiciones en alguna de las etapas del proceso de deshidratación y
secado no han sido las adecuadas dando lugar al crecimiento microbiano
Malas prácticas de manufactura que puede ocasionar contaminaciones
accidentales de la leche durante el envasado y empaque.
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Bacterias en la leche original
Una leche refrigerada con las condiciones adecuadas puede sin embargo
contaminarse con cepas de bacterias Gram- negativas como las Pseudomonas
spp, las cuales son destruidas fácilmente por un tratamiento térmico suave, pero
las proteasas y lipasas sintetizadas por estas bacterias psicrótrofas sí son
termorresistentes y contaminan la leche en polvo. Este tipo de contaminación, se
evita controlando las variables de temperatura y tiempo durante las etapas de
refrigeración y de termización.
Las bacterias termorresistentes y las esporas bacterianas que no son destruidas
durante la pasterización (72oC en 15segundos) pueden no ser eliminadas durante
la evaporación y secado y como consecuencia la leche en polvo obtenida de la
concentración de la leche tendrá muchas más bacterias que la leche después de
su precalentamiento. Una pasterización a mayor temperatura destruirá los
estreptococo termorresistentes (como el S faecalis y S thermophilus)
El Bacillus cereus y el Clostridium perfringes, son una de las bacterias formadoras
de esporas que más comúnmente deterioran la calidad de la leche en polvo.
CAPITULO 3. LECHES FERMENTADAS
La fermentación es un proceso utilizado desde épocas remontas para conservar
la leche, y todavía se realiza a nivel artesanal, en regiones donde no se cuenta
con la tecnología apropiada para conservar la leche cruda, para almacenarla y
distribuirla sin correr el riesgo de alteración por microorganismos patógenos.
Existen una gran gama de productos fermentados, entre los cuales se encuentran
el yogurt, el kumis, el kefir, la nata o crema ácida, entre otros. En este capítulo el
estudio se enfocará a la producción de yogurt.
Este capítulo trata las siguientes temáticas:
Lección 26. Generalidades y valor nutritivo
Lección 27. Características de las bacterias lácticas
Lección 28. Tipos de cultivos
Lección 29. Clasificación de los productos fermentados
Lección 30. El yogurt.
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LECCION 26. Generalidades y valor nutritivo
Con la fermentación de la leche, las bacterias lácticas modifican las características
de la leche cruda, especialmente disminuyendo su acidez hasta 4.6 o 4.0 y por
ende se evita el crecimiento de otros microorganismos dañinos al hombre. Sin
embargo si estos productos fermentados no se producen con las condiciones de
higiene y sanidad y por otra parte no se procesan de la forma adecuada, pueden
sufrir alteraciones microbiológicas, físicas y químicas.
Con el nombre de leches acidificadas o fermentadas se conocen las bebidas y
productos de consistencia semisólida y sólida, de tipo ácido o ácido – alcohólico,
preparadas con leche de vaca, oveja, cabra, yegua, camella, búfala, entre otros.
Entre las cualidades que se le atribuyen a este tipo de productos se encuentran
las siguientes:
Acción estimulante del ácido láctico sobre las glándulas digestivas e
intestinales
Su digestibilidad es mayor que la de la leche natural
Algunas bacterias lácticas ejercen una acción antibiótica sobre la flora
patógena cuando se consumen con regularidad
De acuerdo con la opinión médica, estos productos son convenientes para
la salud humana.
Valor nutritivo
Básicamente se ha realizado estudios del valor nutricional del yogurt, y se han
encontrado diferencias significativas entre un producto lácteo fermentado y la
lecha natural. A continuación se analiza algunas de dichas diferencias.
Composición
Contenido de lactosa. La fermentación produce una disminución del
contenido de lactosa en el momento que se consumen todos los azúcares.
Cuando el contenido del ácido láctico alcanza a un 0.9%, la fermentación se
debe detener por medio de la refrigeración y en ese instante se ha
hidrolizado alrededor del 20% de la lactosa de la leche cuando se fermenta
la glucosa y galactosa. En el caso del yogurt se hidroliza el doble de la
lactosa porque las bacterias (lactobacillus) del yogurt no descomponen la
galactosa.
Contenido de vitaminas. Debido a que las bacterias lácticas consumen
gran parte de las vitaminas especialmente las del complejo B, las leches
fermentadas tendrán menor proporción de vitaminas. En el caso del yogurt,
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El contenido de casi todas la vitaminas es menor, excepto el contenido del
ácido fólico que es mayor que el de la leche natural.
Aspectos nutritivos
Energía. La conversión de la lactosa en ácido láctico reduce el valor
energético en un porcentaje mínimo.
Digestibilidad. Con respecto a la proteína y grasa mejora la digestión de
estos compuestos como consecuencia de la actividad enzimática de las
bacterias lácticas. Las proteínas de las leches fermentadas se
descomponen en el estómago en partículas muy pequeñas y por lo tanto
aumenta su digestibilidad en comparación con la de la leche natural. Con
respecto a la lactosa, la actividad de las enzimas lactasas de las bacterias
del yogurt, permiten que la lactosa se descomponga y por lo tanto se hace
más digerible, esto redunda en el beneficio para los consumidores que no
toleran la lactosa.
Modificación del pH. Al consumir las leches fermentadas el pH del
contenido estomacal casi no aumenta por lo tanto se evita el desarrollo de
los microorganismos patógenos.
Acción antimicrobiana. Las bacterias lácteas pueden formar compuestos
semejantes a los antibióticos frente a patógenos “in vitro”.
Absorción de minerales. Se ha determinado que la disminución de la
lactosa en las leches fermentadas disminuye la absorción de algunos
minerales como el zinc y el magnesio pero aumenta la absorción del
fósforo, pero en términos generales las leches fermentadas no presentan
ventajas importantes en cuanto a los minerales.
LECCION 27. Características generales de las bacterias lácticas
Las bacterias lácteas conforman una familia muy heterogénea, siendo la leche su
medio de cultivo principal, estas bacterias tienen las siguientes propiedades.
Gram positivas
No esporuladas
Microaerofílicas o anaerobias facultativas
No reducen los nitratos
No producen catalasa
Reducida actividad proteolítica
Fermentan los azúcares a diferentes condiciones
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Las bacterias se pueden clasificar según Orla Jensen en el grupo
Homofermentativos cuyas bacterias producen enzimas como la aldolasa y
hexosa – isomerasa pero no contienen la fosfocetolasa; Thermobacterium (
Lactobacillus), Streptobacterium (Lactobacillus) y Streptococcus, y el
Grupo
heterofermentativo, cuyas bacterias contienen la enzima fosfocetolasa, pero no
posee la aldolasa y hexosa isomerasa a este grupo pertencen: Bifidobacterium
(Lactobacillus bifidus), Betabacterium (Lactobacillus) y Betacoccus (Leuconostoc).
Pero dentro de la industria lechera es más práctico tener en cuenta la clasificación
de Bergey, que considera que los géneros más importantes son: Lactobacillus,
Streptococcus y Leuconostoc. A continuación se representa el proceso de
fermentación de la glucosa por la acción de diferentes enzimas.
GLUCOSA
2 ATP
1 ATP
CO
Hexosa Isomerasa
4 ATP
Fosfocetolasa
2 Acido Láctico
2 ATP
Piruvato
A. Láctico - Etanol
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• Fermentaciones lácticas
El aroma, sabor y textura en lacticinios se debe a las fermentaciones de la
glucosa a causa de la hidrólisis de la lactosa y la fermentación del ácido cítrico
que está en una proporción del 0.2% en la leche.
Producción de ácido láctico
Es obtenido por la acción de todas las bacterias lácticas y es la fermentación
más importante que le ocurre a la leche ya que se requieren en la elaboración
de todos sus productos ésta fermentación, se logra a un rango de temperaturas
entre 10 oC a 50oC, cuando ocurre la coagulación ácida al llegar a un pH de 4.6
donde se obtiene el punto isoeléctrico de la caseína. Se puede representar así:
C6 H12 O6
Glucosa
2 CH3 CHOH.COOH
Acido láctico
Producción de ácido propiónico
Esta fermentación se produce por acción de las bacterias heterofermentativas
que se utilizan en la industria quesera, tal es el caso de los quesos Emmental,
Suizo, Gruyere, entre otros. En esta fermentación, el ácido láctico se
transforma en ácido propiónico y acético con desprendimiento de CO2., el cual
es el causante de la aparición de los ojos en los quesos (Propionibacterium
Shermanii).
3 CH3 CHOH. COOH
2 CH3 CH2 COOH + CH3 COOH + CO2
+H2O
Acido láctico
A. Propiónico
A. Acético
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Fermentación del ácido Cítrico
Esta fermentación la desarrolla bacterias heterofermentativas, utilizadas en la
elaboración de cremas y mantequillas y quesos porque transforman el ácido
cítrico en productos aromáticos como la acetoína y el diacetilo (Leuconostoc
citrovorum, Streptococcus diacetilactis, entre otros).
Fermentación Alcohólica
La ocasionan algunas bacterias de los géneros Torula y Candida que se
desarrollan simbióticamente con las bacteias lácticas y metabolizan la glucosa
produciendo etanol y CO2, además los géneros Kluyveromyces lactis y fragilis
se utilizan mezcladas con las bacterias lácticas para la producción de Kefir y
Kumis, dos productos de leches acidificadas que contienen alcohol.
C6 H12 O6
Glucosa
2 C2 H5 O H + 2 CO2
Etanol
LECCION 28. Tipos de cultivos lácticos comerciales
Existen diferentes tipos de cultivos que se encuentran en el comercio para uso
industrial, pero en su gran mayoría se utilizan como iniciadores para ser
inoculados en la materia prima a procesar.
Estos cultivos tienen usos específicos según sus propiedades, tal es el caso de
los cultivos que se utilizan en la industria láctea para la producción de queso,
de cremas ácidas y de leches acidificadas; en la industria cárnica par la
producción de embutidos crudos y madurados y en la industria de vinos para la
fermentación maloláctica. Así mismo cada cultivo es diferente, de acuerdo al
tipo de producto a elaborar, por ejemplo, en los cultivos que se utilizan para la
elaboración del yogurt, existen de diferentes clases según sea la viscosidad
que se le quiera dar al producto: baja, median o alta.
Dichos cultivos se venden bajo diferentes presentaciones como:
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Cultivos frescos, cuya actividad se pierde en una semana aproximadamente y
contiene de 1 a 200 x 106 bacterias/cm3.
Cultivos congelados, cuyo tiempo de conservación depende de la
temperatura a la cual se pueden mantener congelados. Encontrándose los
siguientes casos.
Tabla 5. Conservación de cultivos congelados
Temperatura
conservación
o
-20 C
o
-40 a – 45 C
o
-196 C
de Tiempo
mínimo
conservación
de Transporte
2 a 3 semanas
Congelación
2 a 3 meses
Hielo seco ( CO2)
10 a 12 meses
N2 líquido
Fuente: Amiott J, Ciencia y Tecnología de la leche. , 1995,
Estos cultivos se encuentran en dos formas de acuerdo a su contenido bacteriano:
Contenido normal (1 a 200 x 106 bacterias/cm3. ) como cultivo iniciador
Concentrados con 1 x 1010 bacterias/cm3 , como cultivo directo.
Cultivos liofilizados
Estos cultivos son los más utilizados en la industria, porque se conservan por un
tiempo mayor que los otros y también se presentan en diferentes variedades
según la las cepas utilizadas, las cuales se presentan también en diferentes
concentraciones:
Contenido normal (1000 x 106 bacterias / g), que requieren ser activados y
propagados para preparar el cultivo madre, pero tienen la ventaja en ahorro del
tiempo de fermentación y por ende son más económicos.
Concentrados de (100000 x 106 bacterias / g ), estos cultivos son muy utilizados
en la industria por su alto contenido de bacterias lácticas, como cultivos
iniciadores, pero son de mayor costo.
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LECCION 29. Clasificación de los productos fermentados
Teniendo en cuenta el carácter ácido o alcohólico, pueden clasificarse en
leches ácidas y leches ácido – alcohólicas.
Dentro del primer grupo se encuentran las siguientes: yogurt, miciurato, leben,
masum, gros lait, leche acidófila entre otras. Dentro del segundo grupo se
encuentran: el Kefir y el kumys.
Comercialmente los productos más conocidos por sus propiedades organolépticas
y por ende tener un mayor consumo son el yogurt, yakult, leche acidófila, kefir y
Kumys. Por sus propiedades terapéuticas las bebidas más importantes son: el
yakult, la leche acidófila y los producto que utilizan bífidos, puesto que contienen
bacterias lácticas que se pueden desarrollar en la flora intestinal.
También las leches fermentadas se clasifican teniendo en cuenta diferentes
criterios entre los cuales están: tipo del proceso fermentativo, su contenido graso,
la concentración de la leche, la separación del suero y el uso de leches de
diferentes especies de animales.
•
Según el tipo de fermentación
Pueden ser productos obtenidos a partir de:
•
Fermentaciones lácticas puras producidas por:
Cultivos iniciadores mesófilos como: los Lactococcus Lactis ssp. Cremoris o
ssp. Lactis; Leuconostoc cremoris/lactis y/o lactococcus lactis biovar diacetylactis.
Este tipo de fermento se encuentra en los productos como las leches y natas
acidificadas, el ymer y otros. EL LANGFIL (leche larga o filamentosa) que se
fabrica en el norte de Europa, contiene cepas de Lactococcus lactis ssp. Cremoris
que producen polisacáridos que le dan al producto una consistencia bastante
viscosa. El VIILI, que es un producto Finlandés obtenido a partir de la leche
pasterizada sin homogenizar y a la cual se le adiciona cultivos iniciadores de
polisacáridos y se le añade el moho Geotrichum candidum.
Cultivos iniciadores termófilos, que están compuestos por: una flora de
Streptococcus thermóphilus y lactobacillus delbrueckii SSP. Bulgáricus que se
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utiliza en el yogurt o un cultivo puro de Lactobacillus acidophilus, que se utiliza
para la elaboración de la leche acidófila pero también para el yogurt.
•
Los obtenidos por una combinación de una fermentación láctica pura
con la producción de alcohol, tal es el caso del Kefir y el kumiss.
Según su contenido graso
Existen diferentes variaciones de leches fermentadas según su contenido graso,
encontrándose por ejemplo la leche acidificada, la mazada fermentada y la nata
ácida.
•
La leche acidificada, se obtiene a partir de la producción de ácido en leche
entera o desnatada, sembrada con un estárter de tipo D ( Cepas de
Lactococcus lactis ssp. Cremoris) y cuya incubación se realiza a 20oC. Su
contenido graso varía entre 0.5 a 1.5%.
•
La mazada fermentada, se obtiene del batido de la nata fermentada
cuando se elabora mantequilla. Generalmente se exige que la leche para la
mazada fermentada tenga un contenido graso mínimo del 0.4%, con el fin
de que el flavor no sea demasiado ácido. En este caso la leche se
precalienta a 80 – 85 oC por 20 segundos con el fin de aumentar la
viscosidad de la mazada fermentada y después de lograr la acidez
necesaria para su viscosidad y flavor, la leche se agita hasta obtener una
textura pareja, se desgasifica, refrigera y conserva a 4 oC.
•
La nata ácida, se somete a un tratamiento de pasterización alta
obteniéndose un producto con un contenido graso del 18 al 20%, el cual es
homogenizado a baja temperatura, se siembra con un cultivo aromatizante
y se incuba a 20 oC, obteniéndose una masa viscosa.
Según la concentración de la leche
Como ejemplo se encuentra la elaboración del yogurt concentrado, para el cual se
utiliza la leche evaporada, con el fin de que el exceso de producción de ácido
altere menos el aroma, debido a que la capacidad tampón del producto
concentrado es mayor.
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•
Por separación del suero
A partir de este sistema se elabora el Ymer, que es una bebida láctea acidificada
originada en Dinamarca. En este caso la leche se somete al un pasterización alta
y se acidifica a 4.6 sembrando un estárter (cultivo) aromatizante. La leche
fermentada se calienta gradualmente hasta los 35 oC, separándose parte del
suero. El CO2 que se produce permite que la cuajada flote. Se retira el lactosuero
y a la cuajada se le adiciona la nata homogenizada, se agita la mezcla, se
refrigera y se envasa.
El Ymer así obtenido, contiene un 11% de extracto seco magro, un 6.5% de
proteína y un 3% de grasa. Es un producto con una consistencia viscosa alta pero
que se puede verter y es relativamente bajo en calorías.
•
Según el origen de la leche
Generalmente la producción de las leches fermentadas se realiza a partir de la
leche de vaca pero existen algunos productos para los cuales se utiliza como
materia prima, también la leche de oveja, cabra y yegua, tales como el Kefir y el
Kumiss y un yogurt especial llamado “de estilo griego” el cual es obtenido de la
leche de oveja, es concentrado y con un gran porcentaje de materia grasa.
El Kefir, es una bebida que se elabora a partir de la leche de oveja, cabra o de
vaca. En su fermentación se produce ácido láctico y alcohol. Su producción se
inició en Rusia y el Sudeste Asiático pero su fabricación y consumo se ha
extendido en otros países. El Kefir es una bebida láctea cremosa, burbujeante y
ácida. Su contenido en ácido láctico es de 0.7 a 1% y su proporción de alcohol
varía entre 0.05 y el 1%.
El Kumiss o Kumys, es una bebida láctea que se consume en gran cantidades en
Rusia y el oeste Asiático antiguamente se le atribuía a esta leche efectos
terapéuticos, para la cura de la tuberculosis y el tifus. Tradicionalmente se
fabricaba a partir de la leche de yegua, su flora fermentadora, de la misma manera
que el kefir es muy variable. Es una bebida espumosa efervescente. Contiene
entre 0.7 a 1% de ácido láctico; 0.7 – 2.5% de alcohol; 1.8% de grasa y un 2% de
proteína y es de color verdoso.
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LECCION 30. El yogurt
El yogurt, es la bebida más conocida de todas las leches fermentadas y se
presentan una gran variedad de tipos de yogurt con diferentes composiciones
según su contenido en grasa y extracto seco. Puede ser natural, si no se le
adiciona ningún otro ingrediente o con otros sabores según las sustancias que se
le adicionan como frutas, azúcar o agentes gelificantes. Actualmente se elaboran
otros productos derivados del yogurt como helados y bebidas.
Según Kosikowski, el yogurt es un producto lácteo fermentado obtenido a partir del
crecimiento de las bacterias del género Lactobacillus Bulgáricus y Streptococcus
termófilos, cultivadas sobre la leche a temperatura media (tibia), caracterizándose
por una textura suave y por un característico sabor a “nogal”
El yogurt se consume desde tiempos remotos en los países del Asia y Europa
Central, pero en los países del occidente no tenía gran aceptabilidad, hasta que
aparecieron fórmulas diferentes, debido a la adición de frutas, saborizantes y
colorantes, envasados en envases desechables y atractivos al consumidor, lo cual
ocurrió, más o menos hacia los años 60.
El yogurt se caracteriza especialmente por ser un líquido viscoso pero suave o
con la consistencia de un gel, sin embargo en ambos casos su textura debe ser
uniforme y firme, con mínima sinéresis y de sabor característico, además del
impartido por las sustancias permitidas que se le adicionan.
•
Tipos de yogurt
Actualmente, existen tres tipos principales de yogurt en el mercado: el rígido y
semirígido, batido y líquido y de la siguientes formas: natural, con frutas y con
sabores y colorantes artificiales. El yogurt rígido y batido presentan un alto
contenido de sólidos ( 14 al 16%), debido básicamente a su proceso de
elaboración, ya que el aumento de los sólidos se hace a través de una mayor
concentración debido a la evaporación, ósmosis inversa, ultrafiltración o adición de
leche descremada en polvo, libre de inhibidores sometida a Low Heat.
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•
Elaboración del yogurt firme y del yogurt batido
El yogurt firme se elabora en forma tradicional a partir de la leche concentrada.
En este caso la leche se evaporaba en una marmita abierta hasta perder una
tercera parte del agua, luego la leche se somete a enfriamiento hasta llegar a uno
50oC para inocularla con una pequeña porción de yogurt, obteniéndose después
de la fermentación un gel firme y consistente. Hoy en día se sigue un proceso
parecido al anterior pero la leche se evapora al vacío, o se le adiciona leche en
polvo.
El yogurt batido, se fabrica a partir de leche no concentrada, el cual una vez
obtenido el gel se somete a agitación para obtener un producto suave y espeso
pero que fluye fácilmente. El yogurt batido presenta menos flavor que el firme, es
menos consistente y fácilmente puede aparecer el efecto de sinéresis (separación
del suero), pero para evitar este efecto, generalmente se le adiciona agentes
gelificantes y salsa de frutas.
Otra diferencia es la acidez, debido a que para obtener una textura y flavor
aceptable, el pH debe llegar a 4,5 y como la leche concentrada tiene una mayor
capacidad tampón debe ser fermentada hasta una acidez de 130oN y la leche no
concentrada, debe llegar solamente hasta 90 - 100 oN. También hay algunas
diferencias en el proceso de elaboración, por ejemplo el yogurt firme fermenta en
el interior del envase y por lo tanto la refrigeración también se realiza en su propio
envase. En cambio el yogurt batido obtiene su fermentación casi completa antes
de ser envasado.
En la elaboración del yogurt batido algunas cepas bacterianas conforma la
consistencia deseada después del batido y cuando la leche se incuba a
temperaturas bajas, pero las bacterias producen menos compuestos aromáticos a
bajas temperaturas, entonces para que el yogurt batido adquiera un flavor
agradable se requiere propagar el cultivo en condiciones similares que para el
yogurt firme, es decir a una temperatura de 45oC y un porcentaje de incubación
que produzca igual cantidad de cocos y bacilos. A continuación se presenta el
diagrama de proceso de elaboración del yogurt firme y batido.
La velocidad de acidificación es diferente en el yogurt firme que en el batido por la
diferente cantidad de inóculo utilizado en ambos casos y por la temperatura de
incubación. Generalmente ocurre que la gelación se inicia cuando el pH desciende
hasta un valor de 4.7 aproximadamente, instante en que la textura es más
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consistente hasta alcanzar un máximo de dureza a los 20 minutos. En el caso del
yogurt batido, la gelación ocurre al mismo pH, pero el tiempo para que el yogurt
tenga la firmeza adecuada para proceder al batido es mayor.
La acidificación del yogurt sigue aumentando aunque más lentamente, después de
la refrigeración, pero en la mayoría de los casos esta acidificación se detiene
sometiendo tanto el yogurt firme como batido, a una pasterización, lográndose
también impedir el desarrollo de levaduras o mohos que puedan haber en el
producto. Sin embargo es importante que el producto no pierda su consistencia
homogénea durante la pasterización y para evitar esto se le agregan al producto
agentes espesantes como las pectinas, almidón modificado o gelatina.
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Figura 14. Diagrama de flujo del proceso de elaboración del yogurt firme y
batido
Leche
estandarizada
Homogenización
55oC 20Mpa
Pasterización alta
Refrigeración
Inoculación
Refrigeración
estárte
Inoculación
estárter
Envasado
Incubación
Incubación
Agitación
Refrigeración
Envasado
Yogurt firme
Refrigeración
Refrigeración
Envasado
Yogurt batido
Fuente. Walstra. Ciencia del la leche y tecnología de los productos lácteos.
2000
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•
Descripción general del proceso de elaboración del yogurt
Como se puede observar existen diferentes tipos de yogurt a nivel industrial como
son el batido, el firme o compacto, aromatizado con frutas entre otros sin embargo
la mezcla básica de sus componentes es la misma. Se toma un determinado
volumen de leche fresca, entera o desnatada, de excelente calidad microbiológica
y libre de antibióticos u otros agentes antimicrobianos. Para enriquecer la leche se
puede utilizar las siguientes técnicas:
-
Adición de leche concentrada por evaporación o por ósmosis inversa;
Adición de los compuestos retenidos en la ultrafiltración de la leche o del
lactosuero
Concentración directa por evaporación, ósmosis inversa o ultrafiltración
El contenido en extracto seco puede estar entre el 12 a 15% de acuerdo a la
textura que se quiera obtener. Durante el precalentamiento se puede adicionar un
agente estabilizante como la gelatina o pectina. Después de la homogenización el
producto se pasteriza a condiciones que varían según la dureza del yogurt que se
quiera obtener, a nivel comercial se puede utilizar la pasterización alta sometiendo
el producto a una temperatura de 85oC por 5 minutos o a temperaturas entre 90 oC
a 95 oC por 60 minutos, para obtener un producto más espeso y untuoso.
La mezcla obtenida se enfría hasta los 44 - 45 oC para la posterior inoculación del
estárter (cultivo compuesto de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus
Thermophilus), en una proporción de 1:1. La cantidad de este cultivo varía entre
el 2 al 2.5% para el yogurt firme o compacto, pero para el yogurt batido la
proporción es mucho menor (0.025%). Luego se somete a incubación en un
período que varía según el grado de acidificación del producto que se quiera
obtener y de la cantidad del cultivo utilizada para la siembra. En el caso del yogurt
firme el tiempo de incubación es de 2.5 horas aproximadamente, y se realiza
después de envasado; en el caso del yogurt batido es de 16 – 20 horas debido a
la cantidad de cultivo adicionado y se realiza antes del envasado. Luego se le
adicionan los diferentes ingredientes (frutas, cereales, estabilizantes,
aromatizantes, otros).
Una vez cumplido el tiempo de incubación, el yogurt firme se somete a
refrigeración a 6oC y el yogurt batido se somete a agitación antes de ser
refrigerado y envasado o puede ser envasado después de la agitación y luego ser
refrigerado.
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Además de la elaboración de estos dos tipos de yogurt, el firme y batido el yogurt
también se comercializa como tipo helado, como bebida líquida, pasterizado,
esterilizado y con bajo contenido en calorías (producto dietético).
La acidificación del yogurt sigue aumentando aunque más lentamente, después de
la refrigeración, pero en la mayoría de los casos esta acidificación se detiene
sometiendo tanto el yogurt firme como batido, a una pasterización, lográndose
también impedir el desarrollo de levaduras o mohos que puedan haber en el
producto. Sin embargo es importante que el producto no pierda su consistencia
homogénea durante la pasterización y para evitar esto se le agregan al producto
agentes espesantes como las pectinas, almidón modificado o gelatina.
•
Propiedades físicas
La estructura física del yogurt es una red de partículas de caseína adheridas las
una a las otras, sobre esta red se depositan una parte de las proteínas del suero,
las cuales han sido desnaturalizadas por el calor. Por ser un red continua el yogurt
tiene la consistencia del un gel y un material viscolástico, que se identifica por un
esfuerzo de fluencia muy pequeño. En el yogurt batido, el gel puede romperse
obteniéndose un líquido no – newtoniano, muy viscoso, lo que hace que los
yogures batidos y firmes tengan texturas bastante diferentes.
Consistencia del yogurt firme
La consistencia del yogurt se mide al introducir una varilla de dimensiones y peso
definido en el producto, en un tiempo determinado. El inverso de la distancia de
penetración determina la dureza. La dureza no esta relacionada con la elasticidad
sino con la fuerza de ruptura y su valor depende del método de medida
principalmente del tiempo además de algunas variables del producto y del
proceso, entre las cuales se pueden nombrar las siguientes:
Contenido de la caseína. La consistencia es directamente proporcional
al contenido de la caseína elevado al cubo. Entonces de la variación del
contenido de la caseína depende en gran parte la textura final del yogur.
Contenido graso. A mayor porcentaje de materia grasa, menor dureza
del gel, debido a que los glóbulos grasos destruyen la red.
Tratamiento térmico. El calentamiento de la leche aumenta la dureza
del yogur debido a que la coagulación de las proteínas séricas
aumentan el volumen de las partículas proteicas. Este calentamiento de
la leche ocurre a temperaturas entre 85 – 90 por 5 – 10 minutos.
Los cultivos del yogur. De acuerdo a la clase de cultivo utilizado se
obtienen diferentes consistencias de yogures, para una determinada
acidez, siendo estas diferencias poco significativas.
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El pH. A pH bajos se obtiene una mayor consistencia. Estos valores
oscilan entre 4.1 y 4.6.
Temperatura de incubación. A menor temperatura, se requiere un
mayor tiempo para ajustar el pH y la consistencia ideal, obteniéndose un
producto final más firme.
Temperatura del yogur. A un misma temperatura de incubación, si la
temperatura de conservación del yogur se reduce, entonces la
consistencia aumenta. Este efecto se debe a que las micelas de la
caseína se hinchan al disminuir la temperatura y viceversa.
Sinéresis
Este efecto se observa cuando se separa el suero de los demás sólidos del
producto y se debe específicamente a que ocurre una reorganización de la red ,
dando lugar a un aumento del número de enlaces de la partículas, por lo cual la
red se contrae y expulsa el líquido intersticial que encierra. Cuando los geles de
caseína están entre un pH 4 a 5 se reduce la tendencia a la sinéresis. Claro está
que la sinéresis es un efecto indeseable en el producto y por lo tanto se debe
evitar.
La formación de la Sinéresis depende en gran parte de la temperatura de
incubación y normalmente se aprecia cuando la incubación se realiza a una
temperatura de 32 oC y el contenido de caseína es alto. Cuando la incubación se
realiza a 45 oC, la sinéresis se puede evitar sometiendo la leche a un fuerte
calentamiento, en especial cuando se ha elevado el contenido de caseína y la
temperatura de conservación es baja. Cuando el pH del yogur se reduce por
debajo de 4, también ocurre la sinéresis, sobretodo cuando la temperatura es alta
y el producto se agita después de envasado.
Para el yogurt batido, una fuerte sinéresis es indeseable y se manifiesta cuando
el gel se rompe en trozos formándose una mezcla heterogénea de coágulos y
suero. Para evitar este efecto, la leche se debe incubar a temperatura baja,
aproximadamente a 32 oC o menos, si el contenido de la caseína de la leche es
bajo.
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Viscosidad del yogurt batido
Un yogurt de buena calidad debe presentar una textura homogénea y bastante
viscosa para dar la impresión de una textura filante de tal manera que cuando se
vierta lentamente se observe una película elástica cuando se rompe. La viscosidad
depende significativamente de las fuerzas de cizalla. Cuando se aplica una fuerza
de cizalla elevada, la viscosidad aparente, a fuerzas más bajas desciende
constantemente, logrando la viscosidad de un fluido Newtoniano y ocurriendo
finalmente una ruptura estructural, también la viscosidad aumenta levemente
durante un período de conservación prolongado.
Defectos del flavor y vida útil
Debido a que la fermentación del yogur continúa durante su proceso de
distribución y venta, se presenta un exceso de acidez en el producto al momento
del consumo, así mismo se puede presentar un sabor amargo por causa de la
proteólisis. La intensidad de la alteración depende de la calidad de las cepas
utilizadas en los cultivos siendo estos defectos los que determinan la vida útil del
producto. A pesar de que la refrigeración reduce la aparición de estos defectos,
esta no alcanza a reducir del todo la velocidad de la acidificación y de las
reacciones enzimáticas que siguen ocurriendo en el producto.
La contaminación por mohos y levaduras son también la causa de aparición de
otros defectos especialmente en el aroma, apareciendo aromas indeseables en el
producto como a levaduras, afrutado, mohoso, a queso, amargo y algunas veces a
jabón o a rancio. El aroma se altera cuando se alcanza recuentos del orden de 104
de levaduras y mohos. La ausencia del flavor característico del producto se debe
principalmente a temperaturas de incubación baja, crecimiento excesivo de los
Streptococcus o al uso de cepas, poco productoras de aroma. La acidificación
deficiente ocasionada generalmente por la presencia de penicilina en la leche es la
causa también de la reducción del aroma y sabor del producto.
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AUTOEVALUACIÓN FINAL
1. Después de haber estudiado los capítulos anteriores, conteste de nuevo
las preguntas que se plantearon en la autoevaluación inicial. Compare con
las respuestas iniciales Si todavía tiene dudas, consulte de nuevo el texto,
y si no logra aclarar la duda, consulte con el tutor del curso.
2. Consulte la guía didáctica y desarrolle las actividades planteadas para esta
unidad.
Recuerde: que para tener un
verdadero
aprendizaje
es
necesario realizar todas las
actividades propuestas en la guía
y las propuestas por su tutor,
A continuación usted encontrará unas lecturas que tratan sobre los principios
fundamentales de transferencia de calor y balances de calor, que le permitirán
entender las diferentes operaciones que suceden en la in industria lechera.
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LECTURAS RECOMENDADAS
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA
INDUSTRIA LECHERA
Antes de continuar con los siguientes capítulos sobre la Tecnología de los
productos lácteos es importante detenerse a estudiar o repasar algunos aspectos
sobre: termodinámica, transferencia de calor, balance de calor, principios básicos
que se aplican en todos los procesos tecnológicos para la elaboración de los
productos lácteos. Para este repaso se tomaron partes de lecturas de los textos:
WALSTRA. Ciencia de la leche y Tecnología de los productos lácteos y J. AMIOTT
Ciencia y Tecnología de la leche, sobre las cuales se hicieron algunas
correcciones de cálculos.
Es importante que usted, repase estos conceptos, algunos de los cuales ya los ha
aprendido en el curso de Balance de Materia y Energía, otros los estudiará más
adelante, los cuales se presentan en esta lectura, para que usted tengan las
herramientas suficientes, para determinar rendimientos de procesos, costos de
energía en las diferentes prácticas que más adelante va a realizar.
A. TRANSFERENCIA DE CALOR. WALSTRA .Ciencia tecnología de la leche,
1995.
La cantidad de calor (q) que se debe transferir por unidad de tiempo, para calentar
la leche desde una temperatura T1 hasta T2 (exceptuando calor de fusión, calor de
reacción etc.) se expresa mediante la siguiente fórmula:
q = (T2 - T1) Q cp ρ
En donde,
Q = velocidad de flujo del líquido (m3. s-1);
cp = calor específico del líquido cal /g oC o Julios / Kg oC
ρ = densidad del líquido
T2 = temperatura final o de salida del líquido
T1 = temperatura inicial o de entrada del líquido
Por ejemplo, en el calentamiento de la leche desde 10 hasta 74oC a un flujo de
7200 L h-1. Se consume aproximadamente 5 x 10-5 W. Según datos de la tabla (1
Watt = 1 Julio/s), según los datos de la tabla siguiente.
Tabla A. Ejemplos aproximados del efecto de la composición y la temperatura de
un producto lácteo sobre el coeficiente de conductividad térmica λ
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o
Producto/material
Agua
Leche desnatada
Leche entera
Leche conc. 1:1.9
Leche conc. 1:
1.25
Nata con 25%
grasa
Nata con 45%
grasa
Grasa láctea
Aire
Acero inoxidable
cobre
o
0C
λ
0.57
0.45
η
1.79
3.45
0,32
0.28
0.13
o
20 C
Cp
4.2
3.8
3.9
3.5
3.2
3.5
3.2
2.2
λ
0.60
0.54
0.52
0.48
0.45
0.37
0.32
0.17
0.02
17
371
80 C
η
1.00
1.68
1.93
3.1
6.3
4.2
13.5
71
λ
0.66
0.63
0.61
0.56
0.53
η
0.36
0.56
Fuente: Ciencia y Tecnología de leche. Walstra. Editorial Acribia. 1997.
η De la leche concentrada depende mucho del precalentamiento. A título
comparativo se indica el λ del aire y de dos metales..
λ = w. m-1/ oC
η = m.Pa.s
B. INGENIERÍA INDUSTRIAL LECHERA. Francois Castaigne y otros. Ciencia y
tecnología de la leche. J. Amiott. Editorial Acribia. 1999.
Principios de Termodinámica
Los intercambios de calor son de gran relevancia en la industria lechera, teniendo
en cuenta que los tratamientos térmicos son la base para conservar los productos
lácteos y la leche de consumo reduciendo toda carga bacteriana que puede
deteriorar el producto y perder su calidad como producto para consumo humano..
Así mismo la producción de frío en un proceso que permite que la leche y sus
derivados pueda conservarse en condiciones óptimas durante su almacenamiento.
El calor
Es una forma de energía que se transmite de un cuerpo a otro cuando existe una
diferencia de temperatura. El calor pasa en forma natural desde un cuerpo más
caliente a un cuerpo más frío. La unidad de calor es la caloría, que es la cantidad
de energía necesaria para variar en un grado Celsius la temperatura de 1 gramo
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de agua (a 15oC) y también se puede utilizar el Julio, que equivale a 0.2389
calorías.
Calor específico
El calor específico Cp, de un producto o de una materia, es la cantidad de calor
necesaria para variar en una unidad de temperatura, una unidad de peso de al
sustancia por calentamiento o enfriamiento, sin que cambie su estado.
El calor específico depende del tipo de producto, de la temperatura, del porcentaje
de agua y de la presión. Teniendo en cuenta que la mayoría de las veces no se
conocen todos estos parámetros y sus variaciones son muy pequeñas con
respecto a la escala de las magnitudes que se utilizan en la industria, se usa un
valor nominal aplicable cuyo símbolo es Cp.
Tabla B. Calor específico de algunos productos lácteos y otros de uso
frecuente
o
o
Productos
Cal /g C
Julios / Kg. C
Agua
1.00
4.187
Leche 3.5 % MG
0.93
3.894
Leche desnatada
0.95
3.978
Nata 20% MG
0.88
3.684
Nata 40% MG
0.80
3.350
Mantequilla
0.55
2.303
Leche condensada
0.94
3.936
Mezcla para helado
0.80
3.350
Cheddar
0.45
1.884
Cottage
0.64
2.679
Aire
0.78
3.266
Azúcar líquido
0.24
1.005
Hielo
0.30
1.256
Vapor ( presión atm.)
0.487
2.039
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Hierro
0.470
1.968
Aluminio
0.119
0.498
Cobre
0.218
0.913
Hormigón
0.64
2.680
0.156
0.653
Fuente: J. Amiott. Ciencia y Tecnología de la leche. 1999. Editorial Acribia
El calor específico de un producto lácteo se calcula por la siguiente ecuación:
CP = 1.256 x % S.N.G. + 2.093 x % M.G. + 4.187 x % A
En donde:
= calor específico en Julios / Kg oC
CP.
S.N.G. = sólidos no grasos
M.G.
= materia grasa
A
= agua
Por ejemplo, una leche cuya composición sea: 4% M.G. , 8.8% S.N.G. y 87,2% de
agua, tendrá un Cp igual a:
Cp. =
1.256 x 0.088 + 2.093 x 0.04 + 4.187 x 0.872
Cp.
3.845 J /kg oC
=
Si se trata de gases, se debe distinguir entre el calor específico a presión
constante CP y el calor específico a volumen constante CV, puesto que la
diferencia puede ser bastante significativa. Por ejemplo, para el aire , expresado
en calorías/g.oC, Cp es igual a 0.24 y Cv es de 0.17. En la tabla 4 se presenta
algunos valores aplicables de algunas sustancias de la industria lechera.
El calor específico de un producto aumenta en función de la cantidad de agua que
contiene.
Cuando se trata de un gas, el calor específico disminuye si su temperatura
aumenta, pero si se trata de un sólido, si su temperatura aumenta, también
aumenta su calor específico.
La cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de un cuerpo, es la
siguiente:
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Q = Cp x M x ∆T
En donde:
Cp = calor específico de la sustancia en J /kg oC
M = masa del cuerpo en Kg
∆T = variación de la temperatura del cuerpo en oC
Q = cantidad de calor en calorías, kilocalorías, Julios o Kilowatt - hora
Ejemplo:
¿Qué cantidad de calor se necesita para calentar de 4 a 72 oC, 2000 kilos de nata
con un contenido de materia grasa del 40%?
Solución: el Cp de la nata con un 40% de grasa, según la tabla 4 es de 3.350 J
/kg oC
Q = 3.350 J /1999
kg oC x 2000 Kg x (72 – 4 ) oC
Q = 4.556 x 108 julios
Q = 126,56 Kilowatios – hora (nota: 1 Kilowatt – hora = 3.6 x 106 julios)
Calor latente
El calor latente es la cantidad de calor absorbida o sustraída en el cambio de
estado físico de una sustancia sin que se modifique su temperatura.
El calor latente de fusión del hielo es de 80 calorías por gramo (334.96 Julios /Kg);
es decir, que para convertir 1 kilo de agua a 0oC, en hielo a 0oC, hay que sustraer
80.000 calorías o 334.960 Julios. El calor de fusión de la materia grasa de la
leche es de 20 calorías por gramo ( ó 83.74 Julios / Kg).
El calor latente de vaporización del agua a la presión atmosférica normal, es de
539, 1 calorías por gramo (ó 2.257.2 Julios / Kg).
Ejemplo:
¿Cuánto calor debe sustraerse a 1000 Kg de agua a 15 oC para obtener hielo a
0oC?
Q = calor requerido para enfriar el agua desde 15 a 0 oC + calor latente de
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Solidificación
Q = M x Cp ∆T + M x QL
De donde:
Cp = calor específico del agua
= 4.187 J/Kg
M = masa del agua
= 1000 Kg
QL = calor latente de solidificación = 334.960 J/ Kg
∆T = variación de la temperatura
= (15 – 0) oC
Q = 1000 Kg x 4.187 J/Kg oC x 15 oC + 1000 Kg. x 334.960 J/Kg
Q = 62805 Julios + 334.96 x 106 julios
Q = (0.062805 + 334.96) x 106 julios
Q = 335.02 x 106 Julios
Q = 93.06 Kilowatt – hora
Nota: el calor total aparente, incluye el calor latente y el calor obtenido por el
cambio de temperatura, sin embargo algunas veces al refrigerar un producto su
estado va cambiando progresivamente y será difícil determinar la parte del calor
que produjo el cambio de estado y la parte de calor que ha servido para el
enfriamiento. Tal caso sucede en la refrigeración de la mantequilla o de los
helados. Entonces los calores aparentes, se determinan en forma empírica.
C. LA TRANSMISIÓN DE CALOR Y SU APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA
LECHERA
El calor se puede transmitir de tres formas diferentes: por conducción, por
convección y por radiación. En el curso de Operaciones en la Industria de
Alimentos que se verá en el ciclo profesional de Ingeniería de Alimentos, se
estudiarán con mayor profundidad lo relacionado con la transferencia de Calor
pues es el fundamento de los diferentes tratamientos térmicos que se realizan a
los alimentos. Específicamente en la industria lechera, las formas de transmisión
de calor que más ocurren en todas las operaciones de calentamiento y de
enfriamiento son las conducción y por convección.
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Transmisión de calor por Conducción
La transferencia de calor por conducción cumple la ecuación conocida como
“primera ley de Fourrier”, que es la siguiente:
Q = - K A dT/dx
De donde:
Q
= transmisión de calor en Watios
K
= conductividad térmica en W/m oC
dT/dx
= gradiente de temperatura en oC/m
A
= área transversal de transferencia en m2
La integración de esta ecuación nos da como resultado el flujo de calor (número
de watios) que pasa a través de un cuerpo sólido.
Q=
KA (T1 – T2 )
L
=
A (T1 – T2 )
L/K
Donde (T1 – T2 ) es la diferencia de temperatura en el espesor L
Cuando hay varias capas consecutivas de distintos materiales, como en la pared
de un cuarto frío, la transmisión de calor (Q) será.
Q=
A (T1 – T2)
L1 / K1 + L2/ K2 + L3 / K3
Donde, L1, L2 y L3 son el espesor de cada uno de los materiales y K1, K2 y K3
son sus respectivas conductividades térmicas (ver tabla 5)
El término L/K tiene gran influencia en la transmisión de calor. Cuando mayor es
este término en la ecuación, menor es la transmisión de calor y viceversa.
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Tabla C. Conductividad térmica (K) de diferentes materiales en W / m oC
Materiales
Ladrillo
Cemento
Cemento en bloque
Cristal
Gyproc
Contrachapado
o
Aire 0 C
o
Aire 100 C
Fibra de vidrio
Poliuretano
Acero inoxidable ( tipo 0316)
o
Hierro fundido 200 C
(Producto lácteo fluido)
Conductividad térmica ( K )
0.70
0.90
1.06
0.5 – 1.0
0.55
0.15
0.024
0.032
0.040
0.025
15.0
45.0
(0.4 –0.6)
Fuente: J. Amiott. Ciencia y Tecnología de la leche. Editorial Acribia. 1999
En el caso de las tuberías, la ecuación anterior no se puede aplicar porque las
superficies a través de las que se transmite el calor son variables. En este caso se
utiliza la siguiente ecuación:
Q=
2 π L (T1 – T2)
Ln (D2/D1) /K1 + Ln (D3/D2) /K2 + Ln (D4/D3) / K3
De donde: L = longitud del tubo
D1, D2 y D3 = diámetro de los tubos en orden creciente
T1 – T2
= caída de temperatura desde el centro hacia el exterior del
tubo
Transmisión de calor por convección
La transmisión de calor entre fluidos y sólidos se produce por convección. La
ecuación que describe este tipo de transmisión de calor, es:
Q = h A ( TS - Tm )
En donde:
Q = transmisión de calor en Watios
h = coeficiente de transmisión de calor por convección en W/m2 oC
TS = temperatura en la superficie del sólido
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Tm = temperatura media del fluído
A = área de transferencia en m2
Las transmisiones de calor mixtas (convección – conducción)
En la práctica, la mayor parte de las transmisiones de calor son de tipo
combinado, es decir, por convección y por conducción.
Por ejemplo, la refrigeración de la leche con agua en un intercambiador de calor,
implica dos transferencias por convección entre el agua y la leche y una
transferencia por conducción a través de la pared que separa la leche del agua.
Para la transferencia de calor mixta a través de capas sucesivas, la ecuación que
se aplica es:
Q = U A ∆T
En donde:
U = coeficiente global de transmisión de calor en W/m2 oC
En un sistema de transferencia de calor a través de varios componentes con igual
superficie como por ejemplo, las cámaras frías,
1 / U = 1 /h. int. + L1/k1 + L2 /k 2 + L3/k3 + 1 / h. ext.
en donde:
h. int. = coeficiente de transmisión de calor por convección en el interior de la
cámara
h. ext. = coeficiente de transmisión de calor por conducción en le exterior de la
cámara
L1/k1, L2 /k 2 y L3/k3 = espesor y conductividad térmica de los materiales que
componen y aislan la cámara.
Ejemplo.
Calcular las pérdidas de calor que se produce a través de una cámara de
refrigeración si:
1. h del aire lo da la ecuación h = 6 + 4V
2. V = velocidad del aire en m / s
V en la cámara = 1.5 m /s
V en el exterior = 0 m /s
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3. Las paredes están construidas por los siguientes materiales:
-
En el interior de la cámara, ladrillos de cemento, de.
Espesor L1 = 0.20 m y de conductividad K1 = 0.9 W/m 0C
-
En el exterior, ladrillos de:
Espesor L2 = 0.10 m y de conductividad K2 = 0.7 W/m 0C
-
En medio, está recubierto con espuma de poliuretano de:
L3 = 0.10 m y con K3 = 0.025 W/m 0C
Se calcula el coeficiente global de transmisión de calor U:
1
U
=
1
+
6 + 4 x1.5
0.10 + 0.10 + 0.20 +
0.7
0.025
0.9
1
6
U = 0.217/ m2 0C
Si la temperatura del aire en la cámara de refrigeración es de 0 oC y la
temperatura media del aire es de 20 oC, la transmisión de calor será:
Q/A = U (T1- T2)
Q/A = 0.217 (20 – 0) oC
Q/A = 4.34 W/m2
Los balances de calor
Lo relacionado con balance de calor se estudia con mayor profundidad en el curso
de Balance de Materia y Energía, sin embargo, es necesario que recuerden los
siguientes fundamentos que se aplican en todas las tecnologías de los diferentes
grupos de alimentos, específicamente en la Tecnología de Lácteos.
Los balances de calor, se calculan teniendo en cuenta que “la cantidad de calor
que entra, es igual a la cantidad de calor que sale más el acumulado en el
producto” cumpliéndose la ley de la conservación de la energía, en igual forma
que la ley de la conservación de la masa se cumple en todo balance de materia.
Mediante los balances de calor se puede calcular el consumo energético de todo
proceso de elaboración de un producto alimenticio y para controlar las pérdidas de
energía, permitiendo también, la optimización de procesos a menor costo.
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Calentamiento o refrigeración de un producto lácteo
En la pasterización de un producto lácteo existe tanto la operación de
calentamiento como de enfriamiento y la cantidad de energía se calcula mediante
la siguiente ecuación:
Q = M CP ∆T
En donde:
Q = transmisión de calor en W (1 watt = 1 julio /segundo
M = masa que fluye en Kg /s
∆T = diferencia de temperatura en el producto en grados centígrados
CP = calor específico del producto a calentar, en julio /kg oC
Ejemplo
Calcular la cantidad de calor necesario para calentar de 4 a 73 oC una leche con el
4% de grasa que se somete después a enfriamiento de 73 a 8 oC, si el flujo de la
leche que circula es de 3000Kg / hora.
Solución
Balance de energía para el calentamiento
Q = 3000 Kg/hora x1hora /3600 s x 3.845 julio /kg oC x ( 73 – 4 ) oC
Q = 221.08 julios /s = 221.08 Watts
Para el enfriamiento se debe retirar la siguiente cantidad de calor
Q = 3000/3600 x 3.845 x (8 – 73) oC = -208.27 Watts (negativo porque se extrae
calor).
Al utilizar la leche de 4 oC para refrigerar la leche caliente, habrá un equilibrio entre
la cantidad de calor cedida por la leche caliente y la cantidad de calor absorbida
por la leche fría, permitiéndonos conocer la temperatura de la leche fría después
del precalentamiento, así:
208.27 = 3000/3600 x 3.845 (T – 4 ) oC
208.27 = 3000/3600 x 3.845 T – 4 x 3.845
208.27 = 0.8333 x 3.845 T – 15.38
T = 60.3 oC
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El anterior resultado significa que al utilizar la leche fría para refrigerar la leche
pasterizada, se puede precalentar la leche fría hasta 60.3 oC. sin embargo en este
cálculo se omitieron las pérdidas del sistema, que normalmente son alrededor del
15%
Entonces la temperatura del la leche fría después del calentamiento, reduciendo el
15% de pérdidas será:
T=
208.27 x 0.85 – 15.38
= 50.5 oC
3.2
En este ejemplo, la leche precalentada alcanzará una temperatura de 50.5 oC, lo
cual implica un ahorro de energía de:
Q = 208.27 x 0.85 = 177.30 Watts. Si el sistema está funcionando 6 horas al día,
entonces el ahorro será de:
Q = 177 x 6 = 1062 Watts o 1.062 Kw h
Calentamiento de los gases
En la industria lechera se requiere calentar o enfriar el aire regularmente. Este aire
puede ser el de la Fábrica o el de las cámaras de refrigeración o de las torres de
secado. El aire de la fábrica tiene que ser renovado varias veces al día y es
necesario calcular el gasto energético que implica este proceso. Se debe tener en
cuenta que el calor específico (Cp) del aire es: 1.010 J/Kg oC.
Ejemplo
Calcular la cantidad de calor necesario para calentar el aire de una torre de
secado por atomización si el flujo de aire es de 15ooo Kg/h y su temperatura pasa
de 20 a 200 oC.
Solución
Q = 15000/3600 x 1.010 x (200 – 20) = 757.5 Watts
Si la torre funciona 8 horas al día, el consumo de energía será:
Q = 757.5/1000 x 8
Q = 6.06 Kwh
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Ejemplo
Calcular el consumo de energía necesario para renovar el aire de una fábrica de
15.000 m3 cuatro veces cada hora, considerando que la industria funciona 8 horas
al día y que durante 6 meses la temperatura exterior media es de –5oC y la interior
de 20 oC. (Masa de flujo del aire = 1.3 Kg. /m3.
Solución
Cálculo del volumen del aire por segundo:
V = 15000 x 4 = 16.67 m3/ s
3600
Masa de aire renovada por segundo:
M = 16.67 x 1.3 = 21.67 Kg /s = 21.67 Kg /s
Pérdidas de energía:
Q = 21.67 x 1.010 x (20 – (-5) ) = 547.167.5 watts
Consumo de energía durante seis meses ( 180 días a 8 h / día)
Q = 547.167.5 x 8 x 180 / 1000
Q = 787.921 Kw-hora
Ejemplo
Calcular el gasto de agua caliente en un intercambiador de calor que se utiliza
para calentar la leche de 4 - 30oC, si esa agua está inicialmente a 80 y no debe
enfriarse a menos de 15 oC . El caudal de la leche es de 1.200 Kg. /h.
Solución:
Ma Cpa ∆Ta = ML CpL ∆TL .Ecuación 1
En donde los valores de a se refieren al agua y L a los valores de la leche.
Entonces:
Ma x 4.187 x (80 – 15) oC = 1200 x 3.845 x (30 – 4) oC
Ma = 441 Kg / hora
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UNIDAD III. TECNOLOGÍA DE PRODUCTOS LÁCTEOS:
FABRICACIÓN DE QUESOS Y OTROS PRODUCTOS LÁCTEOS.
Introducción
En este Unidad, se tratarán aspectos importantes de la tecnología del queso,
como son los nutricionales, la clasificación según diferentes factores, las materias
primas principales y secundarias utilizadas, los principios científicos y técnicos en
el proceso de elaboración de los diferentes tipos de quesos desde los frescos a los
quesos madurados y la composición fisicoquímica de cada uno de ellos.
Se presentará el proceso de elaboración para cada uno de los quesos que se
fabrican en diferentes regiones de Colombia, los cuales aunque algunos se
producen en forma artesanal, su técnica se ha ido perfeccionando, hasta obtener
productos de excelente calidad y de gran demanda en el país.
Se plantean los diferentes defectos que se pueden presentar en los quesos por
condiciones inadecuadas en su proceso de elaboración y mal manejo en el
almacenamiento de los productos terminados. Así mismo se da una visión global
sobre los equipos utilizados en la industria quesera y el aprovechamiento de
algunos de sub productos obtenidos de la misma.
Se tratarán los aspectos más importantes de la tecnología para la producción de la
mantequilla y del helado. Se estudiarán los principios tecnológicos en el proceso
de elaboración de cada uno de estos productos, el estudio de las materias primas
e ingredientes y la función que desempeña cada una de ellas, en el proceso de
producción. Finalmente se describirán los defectos que pueden presentarse en
cada uno de estos productos y las normas de calidad
Justificación
El estudio sobre los principios tecnológicos para la fabricación del queso es muy
importante teniendo en cuenta que el queso es una de las formas de
transformación de la leche, que permite conservar su valor nutritivo y mejorar sus
características organolépticas y aumentar su vida útil. El queso de acuerdo con su
tipo y condiciones de almacenamiento tiene una vida útil que puede variar de
pocos días a varios meses. Mediante un proceso adecuado y mediante la
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aplicación de unas buenas prácticas de manufactura se puede obtener un
producto de excelente calidad técnica y microbiológica, altamente nutritivo e
inocuo para los humanos.
Actualmente existen en el mercado una gran variedad de quesos desde los
frescos, hasta los madurados, con diferente porcentaje de grasa que dan lugar a la
obtención de diferentes tipos de quesos, pero también esos tipos de quesos se
origina de procesos muy específicos según el lugar donde se procese y para lo
cual se le da diferentes nombres.
A través de este estudio se darán los
fundamentos necesarios que le permitan adquirir las competencias a los
estudiantes, para desarrollar procesos y obtener productos con la calidad
apropiada para el consumo humano y para los diferentes gustos de consumidores.
Por otra parte se proporcionan los fundamentos científicos y técnicos para la
elaboración de diferentes tipos de productos derivados de la leche como el helado,
la mantequilla y postres de mayor consumo en el país y en otros países, de tal
manera que los estudiantes podrán, desarrolla nuevos productos, o mejorar los
que se ofrecen en el mercado.
Los estudiantes a través de este estudio podrán adquirir las competencias de
expertos en la elaboración de estos productos derivados de la leche, generando
fuente de trabajo en un gran campo de acción, para desempeñarse en su campo
profesional.
Objetivo General
Conocer y comprender, los principios científicos y técnicos en el proceso de
elaboración del queso según los diferentes tipos que existen en el mercado
nacional e internacional. Así mismo, conocer los defectos que se pueden
presentar en los quesos debido a problemas tecnológicos y a malas condiciones
higiénicas. Conocer y comprender, los principios científicos y técnicos en el
proceso de elaboración de la mantequilla, el helado y postres de leche como el
Arequipe y manjarblanco.
Objetivos específicos
1. Conocer y comprender los aspectos nutricionales del queso teniendo en
cuenta su contenido graso, y sus componentes como las proteínas,
carbohidratos, vitaminas, sales y minerales, en los diferentes tipos de
queso,
2. Conocer la clasificación de los quesos según su contenido de grasa y
humedad y de los principales quesos colombianos
3. Conocer las diferentes materias primas principales y secundarias y la
función que desempeñan en el proceso de elaboración del queso
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4. Conocer las diferentes enzimas coagulantes que intervienen en la
producción del queso; los factores que intervienen en su actividad
coagulante.
5. Conocer la diferencia en la estabilidad de las enzimas coagulantes.
6. Conocer los diferentes factores que intervienen en la actividad coagulante
para la obtención de la cuajada
7. Identificar y aplicar los principios tecnológicos que intervienen en las
diferentes etapas de elaboración del queso
8. Conocer y aplicar los diferentes aspectos relacionado con la tecnología de
los diferentes tipos de queso colombiano como: cuajada, campesino,
costeño, quesito antioqueño, doble crema, quesillo huilense, pera y paipa.
9. Conocer los diferentes defectos que se pueden presentar en los quesos,
identificando las causas y los medios de evitarlos
10. Describir el suero como subproducto obtenido de la fabricación quesera,
sus propiedades nutricionales y su proceso de elaboración.
11. Conocer y describir los equipos y utensilios más importantes en la industria
quesera.
12. Describir las propiedades físicas de la mantequilla
13. Realizar cálculos para el rendimiento en la producción de mantequia
14. Elaborar el diagrama de flujo de elaboración de la mantequilla
determinando los diferentes parámetros de las etapas del proceso
15. Describir el proceso de elaboración de la mantequilla
16. Conocer e identificar los diferentes defectos en la mantequilla
17. Describir las características del helado
18. Tener en cuenta las normas para la producción de helado.
19. Describir los componentes e ingredientes del helado y sus funciones
20. Realizar cálculos para determinar el tiempo de conservación del helado
21. Describir el proceso de elaboración del helado
22. Realizar los cálculos correspondientes para determinar el aumento
porcentual del helado
23. Describir los diferentes defectos que se pueden presentar en el helado
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CAPITULO 1. TECNOLOGIA DE LA FABRICACION DEL QUESO
Un queso fresco se puede definir como el producto obtenido de la coagulación o
gelificación de la leche cuando se acidifica o se somete a la acción enzimática del
cuajo, produciéndose la separación del suero y la cuajada o “sinéresis”. Esta
cuajada después de separada del suero, se constituye en un queso fresco. Pero
para la elaboración de un queso no fresco se deben realizar además otras
operaciones como: moldeado, prensado, salado y curado o afinado En este
capítulo, se considerará los aspectos básicos de la tecnología de la producción del
queso en general, donde se estudiarán todos los principios científicos y
tecnológicos que ocurren para obtener diferentes tipos de quesos con las
condiciones técnicas organolépticas y microbiológicas de un producto de
excelente calidad.
El queso es una de las formas de transformación de la leche, que permite
conservar su valor nutritivo y mejorar sus características organolépticas y
aumentar su vida útil. El queso de acuerdo con su tipo y condiciones de
almacenamiento tiene una vida útil que puede variar de pocos días a varios
meses. Mediante un proceso adecuado y mediante la aplicación de unas buenas
prácticas de manufactura se puede obtener un producto de excelente calidad
técnica y microbiológica, altamente nutritivo e inocuo para los humanos
Las temáticas que se tratarán en este capítulo son:
Lección 31. Aspectos nutricionales del queso
Lección 32. Clasificación de los quesos
Lección 33Materias primas en la elaboración del queso.
Lección 34. Materias secundarias en la elaboración del queso.
Lección 35. Principios tecnológicos en la elaboración del queso.
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LECCION 31. Aspectos nutricionales del queso
Contenido graso
Se sabe que el queso elaborado con leche entera contiene la mayoría de los
ácidos grasos esenciales como el linoléico y araquidónico, ácidos grasos que son
insaturados, que son necesarios para la dieta del los humanos y como fuente
principal de energía.
Proteínas
El queso es una fuente adecuada de proteína porque normalmente contiene todos
los aminoácidos esenciales que se pueden observar en la tabla 6 La caseína es la
principal proteína del queso y las diferencias cuantitativas que existen entre la
caseína de la leche natural y del queso se deben a las pérdidas de proteínas del
suero durante el proceso de elaboración del queso.
Carbohidratos
La lactosa es el azúcar principal de la leche ( fuente de energía en la dieta) sin
embargo en el queso quedan cantidades muy pequeñas de este carbohidrato
porque se pierden en el suero, o se convierte en ácido láctico o el lactatos durante
su proceso, dependiendo de si es queso fresco o madurado. Este efecto puede
ser beneficioso para las personas que sufren intolerancia a la lactosa y que por lo
tanto no pueden consumir la leche natural, claro está que deben preferiblemente
deben consumir quesos con cierto grado de maduración, puestos que los muy
frescos contienen buena cantidad de lactosa.
Tabla 6. AMINOACDOS ESENCIALES EN LA LECHE Y LA CASEINA
Aminoácidos
Leche (%)
Caseína (%)
Arginina
3.7
3.9
Histidina
2.2
3.0
Treonina
4.6
4.5
Valina
7.1
7.4
Leucina
12.1
10.0
Isoleucina
6.7
6.4
Lisina
7.4
8.1
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Metionina
2.8
3.3
Fenilanina
5.5
5.4
Triptófano
1.4
9.6
Fuente: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Guía para producir quesos
colombianos.1994
Minerales, sales y vitaminas
En el queso se establece un gran contenido de minerales y sales, dentro de los
cuales se encuentran el calcio ( para la formación de los huesos y dientes) el
hierro (para la formación de los glóbulos rojos de la sangre) y el fósforo( dientes y
estructura ósea), como los más importantes y de mayor proporción. El queso
también contiene la gran mayoría de las vitaminas esenciales, excepto la C, que
se pierde durante el proceso de elaboración del queso.
Finalmente se puede asegurar que el queso es un alimento con gran capacidad de
conservación, con alto contenido de proteínas, grasa, calcio, fósforo, riboflavina y
otras vitaminas disponibles en forma concentrada, lo cual es una ventaja sobre la
leche que por su gran contenido de agua resulta un producto bastante perecedero.
Los beneficios nutricionales del queso en comparación con otros alimentos
pueden verse en la tabla 7.
Tabla 7. VALOR NUTRICIONAL DE ALGUNOS ALIMENTOS POR 100G DE ALIMENTO
Alimento
Proteína
Grasa
Calcio
Hierro
Tiamina
(g)
(g)
(g)
(mg)
(mg)
(mg)
Riboflavin
Acido
Energía
a
ascórbic
(Kcal)
o
(mg)
(mg)
Cuajada
15.6
18.9
490
1.5
0.02
0.46
0
256
Queso
blando
15.0
7.0
350
0.5
0.02
0.30
0
145
19.0
690
0.7
0.02
0.40
0
280
31.0
800
0.8
0.04
0.50
0
387
Queso
21.7
semibland
o
Queso
duro
25.0
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Leche de 3.4
vaca
3.3
120
0.2
0.04
0.18
2
60
Kumis
3.5
2.5
106
0.1
0.03
0.17
1
76
Yogurt
2.9
2.9
111
0.3
0.04
0.20
3
94
Carne de 21.5
res magra
6.5
6
2.7
0.08
0.23
0
150
Carne de 18.5
cerdo
magra
11.9
5
2.0
0.71
0.25
0
186
Pollo
20.2
10.2
14
1.5
0.08
0.16
0
178
Alverja
verde
8.2
0.3
36
2.4
0.36
0.12
20
116
1.2
100
7.1
0.43
0.12
3
302
Fríjol rojo 20.4
Fuente: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Guía para producir quesos colombianos. 1994
Es importante tener en cuenta que durante el proceso, la lactosa y algunas
proteínas del suero (lactoalbúmina y lactoglobulina) se desnaturalizan pero a
pesar de esto el queso se puede considerar, un buen sustituto de otros alimentos
con relación al contenido de proteína.
LECCION 32. Clasificación de los quesos
Mediante la elaboración del queso se logra conservar dos componentes no
solubles de la leche, la caseína y la grasa. El proceso básico para la obtención del
queso es la coagulación de la leche, luego el desuerado por el cual el lactosuero,
se separa de la cuajada. En el lactosuero está la mayor porción del agua y de los
componentes solubles de la leche, pasando una cantidad insignificante en la
cuajada. El queso puede ser fermentado o no fermentado, y su mínima
fermentación se debe a la fermentación láctica.
En el mercado existe una gran variedad de tipos de queso que difieren en por
varios aspectos, entre los cuales los más importantes son: composición y
naturaleza de la leche; cambios en el proceso de elaboración, que dan lugar a
quesos con diferente estructura o textura y tipo de fermentación obteniéndose
diferentes tipos de queso, según la actividad de los microorganismos que actúa en
la fermentación de la caseína, la grasa y la lactosa presente en la cuajada.
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Cada tipo de queso tiene características específicas debido a diferentes factores,
relacionados unos con otros, entre los cuales se pueden mencionar (obviando la
composición de la leche):
Factores microbiológicos, que tienen que ver con la composición de la
microflora original, asociada y las que se desarrollan durante el proceso.
Factores bioquímicos, debido al contenido y características de las
enzimas que actúan en el producto, como las del cuajo (coagulante) y de
las bacterias, levaduras, hongos o mohos.
Factores físicos y fisicoquímicos, como: temperatura, pH, potencial
redox y procesos osmóticos
Factores químicos, como la cantidad de calcio retenido en la cuajada, del
agua de la sal y de los compuestos provenientes del atmósfera como
humedad y gas carbónico.
Factores mecánicos, como: el corte, agitación, trituración y frotamiento
que acentúan o disminuyen los factores anteriores.
Teniendo en cuenta lo anterior existen diferentes formas de clasificar los
quesos, relacionadas principalmente con la composición del producto, su
tecnología y maduración siendo una de las más comunes la clasificación de los
quesos en: frescos y madurados y dentro de esta clasificación existen otras
diferencias que tienen que ver con el desuerado espontáneo o acelerado, corte
de la cuajada, presión durante el prensado, contenido de mohos y
características de la corteza.
La Federación Internacional de la Lechería FIL - IDF en documento 141 de
1981 contempla los siguientes criterios para la clasificación de los quesos:
La materia prima: leche de vaca, oveja o cabra
Consistencia: pasta dura, blanda, semi- blanda, queso fresco o cuajada
ácida.
Aspecto interior: con o sin ojos
Aspecto exterior: corteza dura, seca, blanda- seca, sin corteza
Peso
Contenido máximo de humedad: en el queso completo (% de
humedad) y en el queso sin grasa (% H/QD). La humedad del queso
desgrasado se calcula según la siguiente fórmula:
% humedad x 100
% H/QD
=
100 - % materia grasa
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Contenido de materia grasa en materia seca (%MG/MS)
También, la FAO/OMS, en su informe de junio de 1978 presenta una
clasificación de los quesos según la humedad en el queso desgrasado
(%H/QD) y el contenido de materia grasa en la materia seca ( % MG / MS )
dando lugar a las categorías que se presentan en la tabla 8.
Tabla 8 CLASIFICACIÓN DE LOS QUESOS SEGÚN LA HUMEDAD EN EL
QUESO SIN GRASA
%H/QD
CLASE
Menor que 51
Extraduro
49 – 56
Duro
54 –63
Semiduro
61 -69
Semiblando
Mayo que 67
Blando
Fuente: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Guía para producir
colombianos. 1995
quesos
Por otra parte los quesos son clasificados de acuerdo al tratamiento de la
cuajada en: quesos de pasta cruda, semicocida y cocida, según el
calentamiento al que ha sido sometido. Quesos con pasta molida, amasada y
prensada, según el tratamiento mecánico efectuado en el proceso. Quesos de
pasta hilada, que consiste en el estiramiento con calor de la cuajada hasta
obtener una consistencia elástica, parcialmente desmineralizada, con una
estructura en forma de capas, como consecuencia del “proceso de hilado”
Por lo anterior es recomendable combinar todos los aspectos mencionados
para la clasificación de los quesos para describir un determinado tipo de
queso.
Existe una clasificación típica para los quesos que se elaboran actualmente en
Colombia, la cual se presenta en la tabla 9
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Tabla 9
CLASIFICACION DE LOS PRINCIPALES QUESOS COLOMBIANOS
Nombre del
queso
Tipo de
maduración
y de pasta
Humedad
máxima
(%)
Humedad
en queso
sin grasa
máxima
Consistencia
(%)
Materia
grasa en
materia
seca
mínimo
Conteni
do
Graso
(%)
M A D U R A D OS
PAIPA
Pasta
amasada y
prensada
48
60
Semiduro
40
Medio
FRESCOS NO ACIDOS
CUAJADA
Pasta no
prensada
59
72
Blando
44
Medio
QUESITO
ANTIOQUE
ÑO
Pasta molida
58
72
Blando
52
Alto
CAMPESIN
O
Pasta no
prensada
55
70
Blando
49
Alto
Pasta
prensada
50
65
Semibland
o
45
Alto
MOLIDO
NARIÑENS
E
Pasta molida
57
71
Blando
49
Alto
AMASADO
Pasta
amasada
55
70
Blando
50
Alto
FRESCOS ACIDOS
DOBLE
CREMA
Pasta hilada
50
65
Semibland
o
45
Alto
QUESILLO
Pasta hilada
50
66
Semibland
o
50
Alto
PERA
Pasta hilada
49
63
Semibland
o
45
Alto
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Fuente: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Guía para producir quesos colombianos.
1995.
LECCION 33. Las materias primas en la elaboración del queso
La materia principal para la elaboración del queso es la leche proveniente de
diferentes mamíferos como la vaca, cabra, oveja y búfala, pero la más
importante por su composición química, física, y nuricional, es la leche de vaca,
aunque actualmente ha aumentado el procesamiento de la leche de cabra y de
búfala para la elaboración de queso principalmente.
•
La leche
Como ya se sabe la leche es un líquido complejo en donde sus diferentes
componentes se encuentran en estado de dispersión, de los cuales depende sus
propiedades y efectos causados por la interacción que existe entre estos.
En este capítulo el estudio de la leche se hará desde los aspectos relacionados
con la elaboración del queso puesto que lo relacionado con su estructura,
composición y propiedades físicas, químicas y microbiológicas ya se trataron
con profundidad en la Unidad I.
Es importante resaltar que la elaboración del queso no depende únicamente de
la composición macro de la leche con respecto a la materia grasa, la proteína, la
lactosa y las cenizas, sino también de la microestructura de los componentes
individuales es decir de los ácidos grasos, la caseína, las albúminas, las
globulinas entre otros.
• Grasa láctea
Los componentes de la materia grasa de la leche son responsables en gran
parte del aroma y sabor del queso y además de su cuerpo y textura. Por ejemplo
el queso desgrasado, tiene una consistencia dura y es insípido y con un aroma
muy tenue, en cambio los quesos con grasa, tienen un sabor y aroma más
fuerte que los caracteriza.
La materia grasa de la leche se encuentra dispersa en forma de glóbulos
esféricos conformando una emulsión de materia grasa en forma globular. El
diámetro de los glóbulos difiere en tamaño según la especie y raza del animal,
encontrándose que los glóbulos grasos de la leche de cabra son más pequeños
que los de la vaca y en general de las razas bovinas que contienen un alto
contenido de grasa.
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En la materia grasa de la leche se encuentran diferentes lípidos como los
neutros, los polares las sustancias insaponificables como el colesterol el
dehidrocolesterol, precursor de la vitamina D, los carotenoides principalmente la
vitamina A.
Los ácidos grasos que forman parte de los lípidos de la leche son de diferentes
tipos y en su estructura molecular pueden contener de 4 a 20 átomos de
carbono y de 0 a 4 dobles enlaces.
Cada glóbulo graso de la leche está rodeado por una membrana que consiste en
una capa protectora, cuya composición y propiedades son muy diferentes a las
grasas y al plasma de la leche. La actividad principal de la membrana es impedir
que los glóbulos grasos floculen y se fusionen, además evita la acción
enzimática sobre las grasas.
En resumen todas las interacciones entre la grasa y el plasma suceden a través
de la membrana de los glóbulos grasos y por lo tanto tienen que ver con las
reacciones de alteración de las grasas debido a la lipólisis y la oxidación.
La agregación de la grasa a la cuajada, está relacionada con la grasa de la
leche, pero también con la composición de la grasa y de su membrana que la
rodea. La composición de la grasa afecta su punto de fusión y durante el
proceso se libera grasa líquida en el manejo de la cuajada, ocurriendo que los
glóbulos grasos grandes fundidos internamente, sean expulsados de la cuajada
con mayor facilidad que los pequeños.
La grasa pasa al suero, si la temperatura es mayor que 250C o también puede
retenerse en la cuajada y dar un cuerpo más graso al queso. La grasa láctea
funde a una temperatura entre 28 y 330C y solidifica a una temperatura entre 24
y 190C.
Cuando los ácidos grasos se liberan en la cuajada, especialmente el ácido
butírico, aparece el efecto de la rancidez, proporcionando un sabor y aroma
desfavorable a la cuajada. La liberación de los ácidos grasos ocurre por la
hidrólisis del glicerol causada por la acción enzimática de la lipasa, presente en
la leche algunas veces pero en la mayoría de los casos proviene de los
microorganismos que han contaminado la leche y que han resistido a los
tratamientos térmicos suaves, como es el caso de la pasterización que ocurre
a 720C por 15 segundos la cual no alcanza a destruir dichos microorganismos.
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Otras causas de la liberación de los ácidos grasos es la agitación muy fuerte de
la leche que ocasiona la acción de las lipasas sobre la grasa libre o debido a la
excesiva acidez que ocasiona la desnaturalización de la proteína que rodea el
glóbulo graso, produciendo el rompimiento de la membrana y por ende la
liberación de grasa.
También es importante resaltar que la liberación de los ácidos grasos por acción
de la lipasa sobre los triglicéridos, dificultan la coagulación de la leche cuando
reacciona con la caseína obstaculizando los espacios que necesitan los
coagulantes para la formación del cuajo.
•
Proteínas de la leche
Las proteínas de la leche se clasifican básicamente en dos grupos: a) la caseína
que es el grupo que contiene fosfato y precipitan a un pH de 4.6. La mayoría de la
caseína de la leche se encuentra formando las micelas y formando cuatro tipo de
cadenas polipeptídicas, denominadas: caseínas alfa S1, alfa S2,, Beta y kappa y b)
las proteínas del suero, que permanecen en solución a pH 4.6 y está constituido
por el grupo de: alfa-lactoalbúmina, beta-lactoglobulina, inmunoglobulinas,
seroalbúmina y una parte de proteasa – peptona.
Entre las proteínas del suero obtenido por la coagulación enzimática, se forma
también el glicomacropéptido de caseína debido al rompimiento de la Kappa
caseína, por acción de la quimosina. Las proteínas del suero están en solución y
no forman coloides (micelas) como las caseínas.
La beta lactoglobulina se segrega cuando la leche se somete a calentamiento e
interactúa con la Kappa caseína, ocasionando un retardo en la coagulación,
obteniéndose cuajadas blandas que se demoran en perder su humedad.
En la leche las proteínas tienen una estructura específica, que se afecta por la
acción de diferentes tratamientos particularmente, por la acción de los ácidos y por
el calentamiento, ocurriendo la desnaturalización que ocasiona cambios en su
estructura secundaria y terciaria, presentándose la reagrupación de sus
moléculas y como consecuencia una disminución de la solubilidad y de su
actividad. Sin embargo este efecto no sucede con las caseínas.
En la maduración de los quesos la caseína alfa S puede dividirse en péptidos
menores proporcionando sabores diferentes según sea el aminoácido terminal, tal
es el caso de la fenilalanina que confiere un sabor amargo. Así mismo el
rompimiento de la beta caseína puede ocasionar sabores amargos a los quesos.
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•
Carbohidratos: la lactosa
Es el carbohidrato de mayor importancia de la leche de la mayoría de los
mamíferos, y es el que se encuentra en mayor proporción (4.5 – 5.0%).
La lactosa es mucho menos dulce que otros azúcares comunes como la glucosa y
sacarosa, siendo su poder edulcorante seis veces menor que el de la sacarosa.
Además su dulzura en la leche se enmascara por la caseína. La gran mayoría de
los microorganismos que se encuentran en la leche, metabolizan la lactosa
ocurriendo una da las fermentaciones más importantes tecnológicamente como es
la producción de ácido láctico. Esta actividad de las bacterias lácticas no es
favorable en la leche para el consumo directo, pero sí lo es en la elaboración de
algunos tipos de quesos.
La lactosa que contiene la cuajada desuerada, dependerá de varios factores
como: técnica de elaboración y del contenido de humedad. En un medio húmedo,
como el de la cuajada, la lactosa se transforma en ácido láctico por acción de las
bacterias lácticas principalmente
en los quesos frescos no madurados,
ocasionando un sabor y aroma característico y una textura especial como
consecuencia de la disolución de los minerales ligados a la caseína.
•
Sales
Las sales de la leche son importantes tanto desde el punto de vista nutricional,
como que son responsables en gran parte del estado físicoquímico del suero de
la leche, por lo que influye en la estabilidad de la proteína. Las sales son muy
importantes en la elaboración del queso especialmente las sales de calcio,
magnesio y de los ácidos cítricos y fosfórico.
El magnesio, aunque no influye en la formación de las micelas, sí es responsable
del equilibrio estable de la leche. El calcio como fosfato forma parte de la
estructura del complejo de la caseína. A pesar de que el equilibrio de la leche
depende del pH y de la temperatura, dos terceras partes del calcio son coloidales
y una tercera parte está en solución. El calcio como tal constituye una décima
parte de la cantidad total de la leche, en tanto que la mayor parte se encuentra
formando complejos con el fosfato, el citrato y la caseína.
La cantidad de calcio disponible afecta el tamaño de los agregados de la caseína,
por lo tanto la adición de calcio debe ser adecuada para aumentar el tamaño
micelar de las caseínas. Por otra parte la dilución de la leche con agua antes de la
coagulación puede disgregar las micelas en unidades más pequeñas. Los iones
de calcio son más importantes en la formación del complejo que el magnesio, el
potasio o el sodio.
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Como se ha indicado anteriormente, el contenido del calcio en estado iónico o
reactivo representa un 35% del calcio total en la leche, por lo tanto cualquier
compuesto que se le adicione a la leche, que tenga la capacidad de atrapar o ligar
iones de calcio, puede causar un aumento en la coagulación. La velocidad de la
coagulación y la consistencia del coágulo obtenido enzimáticamente, disminuye
si la leche es calentada por encima de 65oC. Cuando la leche ha sido almacenada
y enfriada a 4 oC debe calentarse a 35 oC y conservarse por 30 minutos a esa
temperatura, para que el tiempo de coagulación sea el normal. Para un mejor
efecto, se recomienda ajustar a una temperatura de 60 oC y mantenerla por 60
minutos.
A pesar de la posibilidad de interacción entre los componentes individuales de la
leche (grasa, proteína y sales), se debe recordar que la proteólisis y la lipólisis de
los componentes de la leche, es con frecuencia la causa de disminución de las
reacciones de coagulación enzimática, obteniéndose en la mayoría de los casos,
cuajadas suaves.
•
Enzimas
Las enzimas de la leche provienen de tres fuentes importantes:
a. Las que contiene la leche en el tiempo de secreción.
b. Las de los microorganismos en el momento de su obtención (en el
momento del ordeño)
c. Las de los microorganismos que contaminan la leche durante su
producción.
Las principales enzimas que se encuentran en la leche normalmente son:
lactoperoxidasa, ribonucleasa, la xantina-oxidasa, la catalasa, la aldolasa, la
lactasa y grupos de fosfatasas, lipasas, esterasas, proteasas, amilasas, oxidasas
y reductasas.
Las lipasas unidas a la membrana son diferentes de las del plasma (suero lácteo),
y están irreversiblemente ligadas a la membrana del glóbulo graso. Estas
mantienen inactivas en la leche hasta que son activadas por la agitación con el fin
de liberar la grasa líquida, durante la homogenización en ese momento sucede la
ruptura de la membrana del glóbulo graso.
La lipólisis de la leche se activa al calentar la leche fría por encima de 320C y
enfriarla luego, hasta una temperatura más lejos del punto de solidificación de la
grasa, ocurriendo rápidamente la rancidez de la grasa; Esto sucede generalmente,
cuando se mezcla leche recién ordeñada con leche almacenada en los tanques de
enfriamiento y el equipo de refrigeración no es el adecuado.
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Otra operación que puede activar las enzimas proteolíticas y producir rancidez, es
la aireación y agitación de la leche en los sistemas de vacío.
Algunas veces los fabricantes de queso acostumbran adicionar sal a la leche
almacenada con el propósito de inhibir la acción de las lipasas, sin embargo la
adición del cloruro de sodio causa problemas en la actividad del cuajo,
disminuyendo su poder de coagulación, produciendo cuajadas suaves que
retienen humedad.
Otros fabricantes de queso no realizan la pasterización de la leche para evitar la
pérdida de lipasas que favorecen la formación de componentes necesarios que
proporcionan el sabor característico de los quesos madurados, pero se debe tener
en cuenta que algunas lipasas provienen de contaminantes de la leche que
pueden ser las pseudomonas, los micrococos, bacilos y estreptococos y por lo
tanto son lipasas que afectan la maduración de los quesos, principalmente en el
sabor del producto final..
Las estearasas existen en muy pequeñas cantidades en la leche pero son
responsables de algunos cambios en los lípidos, además tienen una acción
importante en la maduración de los quesos. La fosfatasa es una esterasa que
cataliza la hidrólisis de los fosfatos orgánicos. Esta enzima es eliminada con la
pasterización, razón por la cual, es utilizada en el test de fosfatasa, para indicar
su presencia o no y de acuerdo al resultado obtenido, determinar si el tratamiento
térmico ha sido adecuado.
La fosfatasa ácida, se encuentra presente en la leche, es resistente al calor (hasta
96oC) pero su efecto en la producción del queso o de la cuajada no es importante.
La xantina oxidasa cataliza la oxidación de los aldehidos por lo cual es importante
en la obtención de las cuajadas. Esta enzima es una reductasa activa hasta los 75
u 800C reduciendo los nitratos a nitritos.
Los microorganismos contaminantes de la leche pueden dar origen a las
reductasas, las cuales son transportadas a las cuajadas. La leche la contiene en
diferentes cantidades y transporta oxígeno de los peróxidos, es resistente al calor
hasta los 800C y se utiliza en los test para las leches que han sido sometidas a
temperaturas más altas que las de una pasterización normal.
Las catalasas son enzimas que causan la descomposición del peróxido en agua
y oxígeno inactivo, este peróxido era utilizado para la conservación de la leche.
La leche de calostro y mastíticas contienen grandes cantidades de catalasa y por
esta razón su presencia es utilizada para detectar las leches obtenidas de ubres
infectadas.
Las proteasas de la leche hidrolizan los enlaces de los aminoácidos de las
proteínas formando peptonas, péptidos y aminoácidos. Cantidades pequeñas de
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estas sustancias en el queso, proporcionan cambios desfavorables en el sabor, el
cuerpo y la textura del queso. Debido al tratamiento térmico que sufre la leche, las
proteasas son destruídas lentamente. Muchas de estas enzimas precipitan en la
cuajada y son importantes en la maduración del queso pero algunas se pierden en
las proteínas del suero.
•
Vitaminas
Las vitaminas en el queso, además de aportar al valor nutricional de la leche,
influyen significativamente en la acción metabólica de los microorganismos en el
queso.
Entre las vitaminas que contiene la leche las que desempeñan un papel
importante en la elaboración del queso están la vitamina A y las del complejo B, la
más resistente a los tratamientos es la vitamina A por ser insoluble en agua las del
complejo B son solubles y bastantes lábiles por lo tanto, se reducen con los
tratamientos pero quedan algunos residuos importantes, en cambio la vitamina C,
se pierde gran cantidad en los tratamientos térmicos de los quesos frescos y en
los quesos madurados se pierde del todo.
La vitamina A es liposoluble, es decir que se disuelve en la grasa, y a pesar de
que la mayor cantidad de vitamina se queda atrapada en la materia grasa de la
leche, se encuentra pequeñas cantidades en las globulinas y en las proteínas del
suero. Como se dijo anteriormente la vitamina A por ser resistente a los
tratamientos térmicos la cantidad que se pierde es muy poca. Tanto la vitamina A
como sus provitaminas, los carotenoides tienen un gran valor nutricional.
Entre las vitaminas del complejo B se encuentran:
La Tiamina, se encuentra una parte disuelta en la leche y otra parte ligada a las
proteínas, esta de destruye progresivamente debido a los tratamientos térmicos.
La Riboflavina o B2, es la que le proporciona el color amarillo verdoso al suero.
Resiste tratamientos térmicos normales pero durante la maduración del queso se
reduce su contenido, a pesar de que existen algunos microorganismos que
contribuyen a su formación.
La Niacina, es bastante resistente a los tratamientos térmicos para la elaboración
de los quesos, pero una buena cantidad queda en el suero del queso. La
niacinamida actúa como coenzima en algunas reacciones que ocurren en las
primeras etapas de la producción del queso, aunque se evaporan durante el
proceso de maduración.
La vitamina B6, se encuentra libre en el suero de la leche, resiste a la
pasterización y desempeña un papel importante en los procesos metabólicos de
los microorganismos y en las reacciones enzimáticas que causa la oxidación y la
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degradación de los aminoácidos que confieren el sabor característico de los
quesos.
El ácido Pantoténico, se solubiliza en el agua y también resiste un tratamiento
térmico normal actúa en varias reacciones bioquímicas e interviene en las
reacciones que ocurren en la maduración del queso.
El ácido Fólico y la Biotina, actúan también en las reacciones enzimáticas
ocasionadas por el metabolismo de los microorganismos que se desarrollan en la
maduración del queso
La vitamina B12, es la de mayor importancia por su influencia en la formación del
ácido propiónico debido a la acción de ciertas bacterias, en la maduración del
queso y en la formación de la corteza de los quesos como el Cammembert y en
los quesos duros la vitamina se aumenta durante el desarrollo interno de las
bacterias propiónicas. Esta vitamina es soluble en agua, reacciona con los ácidos,
los álcalis y la luz. Es poco resistente al calor y se pierde un 10%
aproximadamente durante el tratamiento térmico normal.
Otra vitamina importante es la E que evita la peroxidación de los componentes
insaturados de los lípidos, por su poder antioxidativo puede formar parte en el
sabor ocasionado por la grasa del queso madurado puede formar parte en el
sabor ocasionado por la grasa del queso madurado.
Como se puede observar muchas de las vitaminas son importantes para el
desarrollo de los microorganismos sin embargo algunos microorganismos la
pueden sintetizar durante su proceso metabólico. En los quesos que contienen
una gran variedad de microorganismos es necesario que la leche utilizada tenga
una buena proporción de vitaminas, puesto que en la técnica lechera se requieren
principalmente por dos aspectos importantes: contener las vitaminas necesarias
para el desarrollo de la microflora y conservar las vitaminas para aumentar el valor
nutricional del queso.
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LECCION 34. Materias primas secundarias que se requieren para la
elaboración del queso
•
Cloruro de calcio
El contenido de calcio en la leche depende de muchos factores, algunos de estos
son la especie del animal, su alimentación, y los tratamientos a los cuales halla
sido sometida. Se sabe por ejemplo que durante la pasterización de la leche se
pierde gran cantidad de calcio y por lo tanto se deben restituir esos iones de calcio
en la cantidad apropiada para lograr una excelente coagulación.
La capacidad de coagulación de la leche depende de la cantidad de iones de
calcio, si tiene un bajo contenido el cuajo producido tendrá una textura poco firme
y suelta y al cortar la cuajada se formará cantidades de polvo muy fino,
presentando problemas en el desuerado reducción de gran cantidad de materia
grasa, pero, una dosis excesiva de cloruro de calcio producen un coágulo muy
duro y con sabor a sustancias químicas ajeno al sabor característico del queso.
Por lo anterior es necesario que el cloruro de calcio que se le adicione a la leche
sea en una cantidad de 10 a 20 gramos por cada 100 litros de leche
aproximadamente, dicha cantidad debe ser disuelta previamente en agua,
aproximadamente media hora antes para lograr una buena ionización del calcio.
•
Nitratos
Los nitratos se utilizan en forma de KNO3 y NaNO3 con el fin de evitar la hinchazón
no deseada en los quesos no madurados por causa de la acción metabólica de
las bacterias coliformes que transforma la lactosa y el ácido cítrico en: ácido
láctico, fórmico acético y dióxido de carbono e hidrógeno causantes de la
producción de gases, y por supuesto esta reacción le confiere una sabor y una
textura con ojos no deseada es este tipo de quesos. En los quesos madurados, los
nitratos se adicionan especialmente en los para evitar una formación excesiva de
gas.
Con la adición de los nitratos se logra que el oxígeno contenido en estos,
reaccione con el hidrógeno formado por las bacterias coliformes formándose agua
y evitando de esta manera la hinchazón por efectos del gas. Sin embargo es
importante advertir, que los nitratos no inhiben el crecimiento de los coliformes y
por ende siempre se debe utilizar como materia prima una leche que cumpla con
la calidad higiénica requerida y de todas maneras someterla a la pasterización.
El nitrato no impide el crecimiento de las bacterias ácido – butíricas sino que al
convertirse a nitritos (NO2), causa la muerte de las bacterias acidolácticas y
reduce otras bacterias y enzimas que contiene la leche. Pero es necesario tener
en cuenta que los nitritos también son tóxicos para los humanos y por ende no se
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aconseja utilizar en la elaboración de quesos frescos y en los madurados su dosis
no debe ser mayor de 20 gramos por 100 litros de leche.
Si en el proceso de elaboración del queso se realiza una buena pasterización,
altas temperaturas de cocción, acidificación adecuada y la adición de una
cantidad suficiente de sal, permite que el uso de la cantidad de nitratos sea la
mínima o en el mejor de los casos no se requiere su adición. Una dosis excesiva
de nitratos confiere al queso un color rojizo y sabor a químicos. El nitrato de
potasio es menos hidrófilo y más fácil de disolver que el de sodio por lo tanto se
utiliza con más frecuencia. El momento más adecuado para su adición es cuando
la leche ya contiene el cloruro de calcio y el colorante, y se encuentra en la tina
de reposo, sin embargo se puede adicionar después.
•
Colorantes
Normalmente el color amarillento de los quesos se debe a su contenido de
caroteno que se encuentra en la materia grasa de la leche, pero para obtener un
color estándar se acostumbra adicionar colorantes a la leche. Estos colorantes
deben ser de origen vegetal y entre los cuales se encuentran los obtenidos a partir
del achiote o Bixaorellana o el caroteno que contiene la leche. Estos colorantes le
confieren al queso un color amarillo – rojizo.
Un caso especial es el colorante que se le agrega al queso doble crema
colombiano, para sándwich, para intensificar su tonalidad, especialmente cuando
ha sido parcialmente descremado.
El colorante debe ser adicionado antes del cuajo para que se pueda disolver más
fácilmente y se debe almacenar en botellas color ámbar para protegerlo de la luz y
evitar su degradación y sedimentación.
•
Decolorantes
Se utilizan generalmente para aquellos quesos tipo queso de oveja con el fin de
darle la coloración característica del queso natural de oveja, por tener este, menos
cantidad de carotenos que la leche de vaca. Para obtener este color característico
se utiliza la clorofila que es un complemento del caroteno por lo que una mezcla
adecuada de estos confiere el color blanco característico del queso de oveja. La
dosis adecuada es de 8 a 10 gramos por cada 100 litros de leche; un exceso de
este le confiere un color de plomo a verdoso.
•
Sal
La adición de sal en la elaboración del queso tiene como función principal su
conservación puesto que inhibe el desarrollo de las bacterias contaminantes, pero
además tiene una gran influencia en la formación del cuerpo del queso teniendo
en cuenta los siguientes aspectos: la adición de sal en el suero produce una
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mayor cantidad de agua en el queso ya que el intercambio de los iones de calcio
de la caseína por los iones de sodio es mayor, ocasionado un queso más suave y
flexible porque los iones de sodio aumentan la absorción del agua. Pero, cuando
se adiciona cantidades excesivas de sal ocurre el caso contrario, se disminuye la
absorción del agua y da como resultado un queso con textura quebradiza.
•
Cultivo láctico y acidificación
En la elaboración de quesos es de primordial importancia la acidificación de la
leche a partir de las bacterias lácticas porque influye de manera significativa en el
desuerado, en su conservación, su aroma, sabor y grado de maduración.
En el caso de los quesos de pasta hilada como el queso pera y doble crema, la
capacidad del hilado depende de la acidez de la leche originada por los cultivos
lácticos adicionados y no por la flora natural de la leche cruda. En el queso
campesino, el cultivo láctico le confiere una textura más elástica y un sabor más
agradable, evitando también la contaminación del queso por bacterias patógenas y
que producen efectos de putrefacción.
La cantidad aconsejada de cultivo láctico está entre 0.1 - 1% de acuerdo a la
acidez requerida y tipo de queso a producir. Este cultivo comúnmente contiene
bacterias Lactococcus Lactis, sub-especie Lactis y Lactococcus Lactis, subespecie Cremoris, que son mesófilas y su crecimiento óptimo está entre 18 y
22oC.
•
Enzimas coagulantes
La coagulación enzimática es una de las técnicas de mayor uso en la fabricación
de los quesos. Para lograr dicha coagulación, tradicionalmente se ha venido
utilizando el cuajo animal cuya enzima principal es la Quimosina, sin embargo
debido a la dificultad de obtener el cuajo de terneros jóvenes, los fabricantes hoy
en día utilizan enzimas obtenidas de otras materias primas como la pepsina,
enzimas vegetales y microbianas, que han tenido grandes ventajas tecnológicas
por no depender del mercado de la carne y porque se adaptan mejor a los
tratamientos térmicos acelerando el proceso de coagulación de la leche.
Pero se debe tener en cuenta que a pesar de que muchas enzimas pueden causar
el efecto de coagulación no todas son aptas para el uso en quesería, puesto que si
tienen una actividad proteolítica excesiva causan sabores amargos y efectos no
deseables en la textura del queso.
Por lo anterior los sustitutos del cuajo animal que se garantizan por su inocuidad,
seguridad y capacidad como coagulante son.
Pepsina de cerdo
Proteasa de Mucor miehei
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Protesa de mucor pusillus
Proteasa de Endothia parasítica
Quimosina genética
La cantidad a adicionar de estas enzimas difiere según el país donde se elabore el
queso.
Enzimas gástricas
Entre las enzimas gástricas se encuentran la quimosina que tiene una actividad
proteolítica a un pH aproximado de 4. Se encuentra principalmente en el estómago
de los rumiantes que todavía son amamantados.
Entre las pepsinas se encuentran: la pepsina A cuya actividad se presenta en un
medio ácido inferior a 2. y la pepsina B o gastricsina que es una enzima menor
con propiedades intermedias.
Quimosina
Se encuentra en los cuajos como su componente de mayor proporción, por
precipitaciones sucesivas con el cloruro de sodio se puede obtener pura o
cristalizada. Esta se considera como una haloproteína. Su pH óptimo para su
actividad es variable, cuando actúa como sustrato la caseína es aproximadamente
4.0 , pero su actividad se suspende cuando la leche esta a un pH aproximado de
7.5 es decir es alcalina, produciéndose la desnaturalización irreversible a un pH de
8.0, sin embargo la pro-enzima se conserva aún estable a un pH de 9.0 .
Extracto de cuajo
Se obtiene industrialmente por inmersión de porciones de cuajares secos o
congelados en salmuera con un 10% de sal común, a la cual se le agregado otras
sustancias como el ácido bórico, timol, ácido benzoico entre otros por su acción
desinfectante. Para que la maceración sea rápida y se evite su contaminación
debe hacerse en un medio ácido alrededor de un pH 4.0 obteniéndose una
coagulación entre 10 y 20 horas a 20oC.
Se requiere una cantidad aproximada de 1.5 a 2 cuajares de ternero de 60 gramos
para obtener in extracto comercial con fuerza 1:10.000. el extracto de cuajo posee
una actividad coagulante del 10 al 20% de pepsina.
Cuajo desecado
Es un extracto en polvo que se obtiene a partir de una mezcla de sal con
extracto de cuajo, al cual se le adiciona sal común, lactosa o almidón con el fin
de aumentar y regular su fuerza a 1:100.000 o a 1:150.000, este se somete a
secado a una temperatura de 50oC. de esta manera se obtiene un cuajo con
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buena actividad coagulante y además con una excelente calidad química y
microbiológica, pero tiene la desventaja que este proceso resulta más costoso.
Pepsina
Se obtienen por extracción de los estómagos de cerdo o de bovinos ya
rumiantes. La pepsina de bovinos adultos, tienen una actividad coagulante
hasta 15%. Las pepsinas contienen fósforo, mientras que ka quimosina carece
de él.
La pepsina es la enzima más similar al cuajo, excepto por el pH óptimo en el
cual tiene mayor actividad coagulante que está alrededor de 2.0 y se inhibe a
un pH de 6.6, por ende su coagulación en las leches frescas es casi nula.
Se recomienda utilizar tanto la pepsina de cerdo como la bovina con un 50%
de cuajo de ternero para obtener un mejor resultado en la actividad proteolítica
y en el sabor.
Enzimas de origen microbiano
Algunas enzimas coagulantes de la leche, se pueden obtener a partir de algunos
microorganismos y las más aceptables son las extraídas de algunos mohos,
utilizándose tres especies, generalmente:
•
•
•
Endothia parasítica: obtenido del castaño comercialmente obtenido por la
compañía americana Pfizer cuyos nombres son Sure curd y Suparen.
Mucor pusillus: moho mesófilo que se forma en la superficie de los suelos,
obtenido comercialmente por la compañía japonesa MEITO – SANGYO con
el nombre de NOURY RENNET.
Mucor miehei: también es un moho mesófilo extraído de la superficie de
los suelos, produciéndose
vriedades de cepas en
diferentes
preparaciones comerciales.
Es importante resaltar que las enzimas producidas de estos mohos se procesan
con un estricto control de su calidad higiénica y microbiológica, para verificar la
eliminación total de sustancias extrañas como los antibióticos y de aflatoxinas, y
garantizar su inocuidad.
Actividad coagulante de las enzimas
En la actividad coagulante interviene los siguientes factores:
Concentración de la enzima: en este caso se debe tener en cuenta que el
tiempo de coagulación es inversamente proporcional a la concentración de
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la enzima, es decir a mayor cantidad de enzima menor tiempo de
coagulación
PH: la actividad coagulante se inhibe a un determinado pH de la leche, por
ejemplo la pepsina del cerdo no actúa a un pH superior a 6.6 en cambio las
enzimas microbianas conservan su actividad hasta un pH cerca de 7.
Concentración del calcio iónico: se observa una mayor sensibilidad de
las enzimas de Mucor a los iones de calcio que las de Endothia.
Temperatura de la leche: para el extracto de ternero la temperatura óptima
es de 40oC pero para las enzimas microbianas como el Mucor miehei es un
poco mayor (65 oC).
Estabilidad de las enzimas coagulantes
Todas las enzimas son bastante estables en estado seco pero cuando se
encuentran en solución no sucede lo mismo, por ejemplo en el caso del extracto
de ternero se desestabiliza cuando la temperatura de la leche está por encima de
50oC), en cambio los cuajos microbianos son más resistentes al calor y por ende
su temperatura óptima es mayor. También se observa que la proteasa del Mucor
pusillus tiene una estabilidad mayor que el resto de las enzimas coagulantes en
solución.
Por lo anterior cuando se almacena enzimas líquidas durante un año, la pérdida
de actividad es diferente de acuerdo al tipo de enzima, así:
Extracto de ternero: si la temperatura de almacenamiento es de 0oC,
pierde el 2% de su actividad; si se almacena a 5oC, pierde de 5 a 10%.
Pepsina de cerdo: a 0oC, pierde el 2% y a 6oC, pierde el 10%.
Proteasa de Mucor pusillus: a 28oC, pierde el 2% y a 32oC, pierde un
10%.
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Proteasa de Mucor miehei: a 10oC, pierde el 2% y a 16oC, pierde el 10%
de su actividad.
Como se observa la enzima que presenta una actividad más estable a
temperaturas mayores es la proteasa del Mucor pusillus. Para las enzimas en
polvo se recomienda almacenarla a temperaturas menores de 24oC
LECCION 35. Principios tecnológicos en la elaboración de quesos
Antes de la elaboración del queso como tal la leche cruda debe ser sometida a las
operaciones de: filtración, clarificación, enfriamiento, almacenamiento y
estandarización. Las tres primeras operaciones ya se estudiaron en el capítulo
correspondiente al tratamiento de la leche para su industrialización.
A continuación se explica lo relacionado a la operación de estandarización de la
leche para la elaboración de quesos, para después describir las diferentes
operaciones que se llevan a cabo en el proceso de elaboración de quesos.
•
Estandarización de la leche
La estandarización de la leche tiene dos funciones principales.
Lograr que el queso a elaborar cumpla con las normas nacionales e
internacionales o del productor con relación a su contenido de materia grasa en la
materia seca del producto final
Hacer un uso más racional de los componentes de la leche teniendo en cuenta el
rendimiento económico por un parte y por otra parte la aceptación del consumidor
con respecto a su contenido de: grasa, agua, proteína, cuerpo o textura, aroma y
sabor del queso.
La operación de estandarización consiste en adecuar la composición de la leche
para tener una relación constante entre materia grasa y materia seca del producto
terminado. Se debe tener en cuenta que el contenido de la grasa es con respecto
a la materia seca del queso (sólidos) y no con la masa total del queso (sólidos +
agua), debido a que el queso durante su proceso, almacenamiento o maduración,
sufre un aumento en el contenido de sólidos y grasa, en cambio la relación de
grasa en su materia seca no varía.
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La cantidad de materia grasa de la leche que se utiliza en la elaboración de
quesos, depende además de la relación de materia grasa / materia seca, del
contenido de sólidos no grasos de la leche, de la proporción de los componentes
sólidos que pasan al queso y de la tecnología utilizada.
Para la estandarización del contenido de grasa en la leche se aplican los
siguientes métodos:
Cuando la leche tiene un contenido de grasa más alto del deseado, se equilibra de
la siguiente forma:
•
•
•
Por adición de leche descremada
Agregando leche baja en grasa
Descremando parcialmente la leche para luego adicionarla de nuevo a la
leche con alto contenido en grasa
La operación anterior se realiza con una separadora - estandarizadora
(descremadora centrífuga) que realiza el descremado de la leche obteniéndose
una leche baja en grasa
Cuando la leche es deficiente en materia grasa, se puede ajustar así:
•
•
•
Adición de crema
Agregando leche con alto contenido en grasa
Descremando la leche y adicionar de nuevo a la leche original la crema
obtenida.
Para estandarizar la materia grasa de la leche se utiliza el método del “Cuadrado
de Pearson”, que consiste en lo siguiente:
Sea:
C%. El porcentaje de grasa deseado en la leche que se va a utilizar en la
elaboración del queso.
A%. El contenido de grasa en la leche cruda que se va a estandarizar
B%. El porcentaje de la leche descremada o crema que se debe agregar
Entonces según este método, X Kg de leche cruda por estandarizar, que contiene
A% de grasa, se requieren para mezclar con Y Kg de leche descremada o crema
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con un B% de grasa, para obtener Z Kg de leche para queso, estandarizada con
C% de grasa.
Para realizar los cálculos pertinentes, se construye un cuadrado imaginario de la
siguiente forma:
Leche cruda
Kg
(B-C)
X
Leche para queso
con C% de grasa
A% grasa
Leche descremada
Y Kg
(A-C)
o crema B% grasa
Z Kg leche estandarizada con C% de grasa
El ángulo superior izquierdo corresponde al contenido de materia grasa de la
leche cruda (A) que se va a estandarizar; el ángulo inferior izquierdo corresponde
al porcentaje de la leche descremada o crema (B) que se va a adicionar; el
centro corresponde al contenido de materia grasa que debe tener la leche
estandarizada para obtener el queso (C).
Se calculan las diferencias entre (A-C) y (B-C), en valor absoluto, según las
diagonales.
Los datos que no se conocen se hayan según la siguiente fórmula:
X
Y
+
B-C
Z
=
A-C
(B-C) + (A-C)
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Como A %, B % y C % se conocen y una de las cantidades X o Y también se
conocen, los otros datos pueden ser calculados mediante la ecuación presentada
anteriormente.
Problemas de aplicación
1. En la producción de un tipo de queso semigraso se cuenta con los siguientes
datos:
Se necesita producir 5000 litros de leche al 3.5% de grasa.
Se sabe que para obtener 4.0 partes (litros) de leche con el 3.5% de grasa se
necesitaron 1.5 litros de leche descremada (5–3.5). ¿Cuánta leche descremada se
necesitarán para obtener la leche con la materia grasa deseada? Se asume que
se tiene una leche descremada con 0.6% de grasa para usar en la mezcla y que la
leche cruda que la planta produce tiene un 5% de materia grasa
Solución
Lo primero que se debe hacer es construir el cuadro imaginario de Pearson y
colocar los datos correspondientes.
>% de grasa 5%
2.9 partes (B-C)
X leche cruda
(A)
(B)
(<
<% de grasa)
0.6% de grasa
3.5% de grasa
deseada (C)
Y = 5000 lts x 1.5/ 4.4 = 1704.5 litros
(A-C)
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Se requiere 1704.5 litros de leche descremada (0.6%) y 3295.5 litros de leche
cruda con 5% de grasa (X). Para obtener 5000 litros de leche estandarizada con
3.5% de grasa (Z).
2. Para la producción de un determinado tipo de queso, se requiere una
determinada cantidad (litros) de leche cuyo contenido de grasa es del 2%. La
planta cuenta con una cantidad determinada de leche cruda con 3.5% de grasa y
una cantidad de leche descremada de 0.7% de grasa. ¿Qué cantidad de leche
cruda y de leche descremada se deben mezclar para obtener una cantidad de
6000 litros de leche estandarizada con el porcentaje de grasa deseado?
Solución:
Grasa
(X)
3.5% (A)
Leche
Grasa
(Y)
(B-C)
1.3 partes de
leche
(C) 2 % de grasa
deseada
Leche
descrem
ada
(A-C)
1.5/2.8
de leche
descrem
Entonces,
Y (cantidad de leche descremada) = 6000 x 1.5/2.8 = 3214.6 litros de leche
descremada con 0.7% de grasa y 2785.4 litros de leche cruda con 3.5 % de grasa
para obtener 6000 litros de leche estandarizada con el 2% de grasa.
Etapas fundamentales en elaboración del queso
Antes de iniciar la fabricación propiamente dicha del queso es necesario que la
leche que se agrega a la tina quesera tenga la temperatura óptima para iniciar la
producción del queso. También se debe evitar la formación de espuma al realizar
esta operación y para ello se aconseja adicionar la leche contra las paredes de la
tina lechera. La existencia de espuma dificulta establecer con precisión el tiempo
para realizar la operación del corte de la cuajada.
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A continuación se describen las etapas tecnológicas que se realizan para la
fabricación de la mayoría de los quesos, es decir las operaciones comunes en el
proceso de elaboración de todo tipo de queso.
En la fabricación del queso, existen dos etapas fundamentales y comunes que
son: la coagulación y deshidratación o desuerado, existe otra tercera etapa, la
maduración, que es común en la gran mayoría excepto en la elaboración del
queso fresco.
•
Coagulación o cuajado de la leche
Este fenómeno ocurre cuando se desequilibra la solución coloidal de la caseína
produciendo la acumulación de las micelas libres y la formación de un gel en el
que quedan aferrados el resto de los componentes de la leche.
Lo anterior ocurre con la adición del cuajo cuya función es precisamente la
coagulación enzimática de la leche conformando la cuajada firme, la cual es
posible convertirla en granos cuyas características varían según el queso a
producir. La agitación, el calentamiento y la fermentación que ocasiona la
liberación del suero (sinéresis del coágulo) y la concentración de la leche son los
eventos más importantes de la producción de quesos.
En la coagulación de la leche que se prepara para la elaboración del queso se
utilizan dos métodos básicos la coagulación por acidificación y la coagulación con
enzimas coagulantes como el cuajo y dependiendo del método se obtienen dos
tipos de cuajadas que se denominan la cuajada ácida y la cuajada enzimática
respectivamente, pero también se puede obtener un tipo de cuajada mixta por la
combinación de los métodos.
En todo caso este tipo de cuajada tiene propiedades y comportamientos diversos
que finalmente influyen en la tecnología utilizada para la fabricación de las
variedades de queso.
Coagulación por acidificación
La coagulación de le leche por acidificación ocurre por la acción de las
bacterias lácticas que contiene la leche natural o de los cultivos o fermentos
lácticos adicionados o de otros microorganismos que se encuentran en la leche
y fermentan la lactosa, produciendo ácidos orgánicos, principalmente el ácido
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láctico, los cuales causan el descenso del pH de la leche, ocasionando la
alteración de las micelas de la caseína.
La coagulación de la caseína por acidificación, ocurre debido a la pérdida de su
carga eléctrica al alcanzar un punto isoeléctrico (PH 4.6). El descenso del pH
producido por el ácido (ión+), reduce la ionización negativa de las micelas de la
caseína hasta su neutralización.
La acidificación siempre genera una desmineralización progresiva de las
micelas. A un pH 5.2 de la leche y a 20oC, la solución coloidal se inestabiliza,
ocurriendo la aglomeración de las micelas y en un pH 4.6 su carga queda
anulada (punto isoeléctrico), lográndose en este punto su coagulación
completa de la proteína formando flóculos de caseína ácida que flotan en el
lactosuero el cual contiene calcio micelar disuelto y como la caseína está
parcialmente desmineralizada se facilita la liberación del lactosuero.
Las propiedades químicas y físicas del coágulo producido de la coagulación
ácida van a inferir notablemente en el proceso de elaboración del queso. Esta
cuajada es firme pero con una apariencia esponjosa, disgregada y poco
elástica, características que dificultan su endurecimiento por lo que no se
puede someter a tratamientos mecánicos.
La coagulación por acidificación es una técnica que se utiliza en la elaboración
de quesos frescos como el Cottage. En esta técnica la leche se deja en reposo,
hasta que se forma un gel homogéneo debido al aumento gradual de la acidez
que producen los fermentos lácticos. La cantidad de inóculo y la temperatura
de fermentación varían según se requiera una coagulación rápida o lenta. Es
primordial por lo tanto, que la leche utilizada tenga unas características
adecuadas para el proceso de fermentación y ausente de antibióticos u otra
sustancia que pueda inhibir la acción del cultivo utilizado para la siembra, el
cual debe ser activo.
Coagulación enzimática
Es el método de mayor uso en la industria quesera. Este método consiste en
adicionar a la leche una enzima que tiene la propiedad de coagular la caseína,
En esta reacción el fosfocaseinato de calcio que se encuentra en forma soluble
en la leche, se transforma por acción de una coagulante en fosfoparacaseinato
de calcio insoluble.
La enzima que más se utiliza para la coagulación enzimática es el cuajo el cual
es obtenido por diferentes métodos como se explicó en el capítulo anterior
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dedicado a las materias primas en la industria del queso. Se sabe que la
principal enzima del cuajo es la quimosina y es esta la causante de la hidrólisis
de la caseína K que se transforma en Paracaseína, que no puede disolverse ni
dispersarse en el suero lácteo y a causa de esto las micelas de paracaseína
coagulan siempre y cuando haya una actividad de Ca++ suficiente. A pesar de
que muchas otras enzimas proteolíticas pueden tener la misma reacción, no
son recomendables porque la mayoría de los casos causan problemas en la
maduración del queso.
Se debe tener en cuenta que la cuajada obtenida por acción enzimática, no se
desmineraliza como ocurre con la cuajada ácida, estableciéndose la diferencia
principal entre los dos tipos de cuajadas, debido a que el calcio y el fósforo
contenido en la cuajada enzimática, desempeñan un papel importante en la
coagulación y forman parte del gel de caseína, proporcionándole unas
propiedades especiales como: ser más compacta, flexible y elástica,
impermeable y contráctil, características que influyen en el desuerado y
endurecimiento de la cuajada, haciéndola más resistente a los tratamientos
mecánicos durante el proceso de fabricación del queso.
El tiempo de coagulación influye en la firmeza (resistencia a la deformación) y
en la tensión (resistencia al corte) de la cuajada. Con la acidificación de la
leche, se produce un aumento progresivo de la tensión de la cuajada a un pH
5.8 (pH óptimo de la actividad enzimática), pero, a un pH inferior, la tensión
disminuye significativamente, a la vez que el tiempo de coagulación disminuye.
La causa de dicho comportamiento es la desmineralización de las micelas evita
la formación de la estructura fosfocálcica de la cuajada.
Con respecto a la temperatura se observa que hasta una temperatura de 42oC,
se acentúa la firmeza del coágulo, pero a temperaturas superiores se hace
menos firme y menos elástico. También se puede observar que la adición de
cloruro de calcio, el incremento de la dosis de cuajo y la reducción de la
materia grasa de la leche, hasta cierto límite influye en el aumento de la
firmeza y tensión del coágulo.
En la siguiente tabla se pueden observar las características de ambas formas
de coagulación.
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Tabla 10
CARACTERÍSTICAS DE LAS DOS FORMAS DE COAGULACIÓN DE LA LECHE
Coagulación por acción
enzimática
Proceso bioquímico
Acción
enzimática
degradación de lactosa
Coagulación por
acidificación
sin Fermentación
Láctica
Modificación de la caseína
Transformación
en No hay modificación química
Paracaseína y separación de de la proteína
una parte no proteica
pH
6.8
Composición del coágulo
Fosofoparacaseinato
calcio
Naturaleza del coágulo
Elástico e impermeable
4.6
Sinéresis
(contracción Rápida
natural de la cuajada y
liberación del suero)
de Caseína desmineralizada
Cuajada
friable(desmenuzable)
sin
ligazón o poco compacta.
Lenta
Fuente: ICTA. Guía para producción de quesos Colombianos. 1995
La reacción proteolítica en la coagulación de la leche por el cuajo, donde la
caseína es el sustrato, se presenta en dos fases:
1. Fosofocaseinato de Ca
(insoluble)
enzima
Fosfoparacaseinato de calcio
+ Proteasa del suero ( soluble)
2. Micelas de fosfoparacaseinato
Ca++
formación de la cuajada (red)
Para adicionar las enzimas coagulantes a la leche deben realizarse unas
operaciones previas con en fin de lograr una coagulación óptima, estas son:
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•
Definir y pesar las cantidades exactas de la leche que se necesita para la
producción con el fin de agregar una cantidad exacta del cuajo que se
necesita para el cuajado.
•
Controlar la temperatura adecuada en la que debe estar la leche para
obtener un tiempo óptimo de coagulación (ver en Anexos. figura 15.
verificación de la temperatura y adición del cuajo).
•
Pesar la cantidad precisa de cuajo que se requiere según la fuerza que este
tenga, ya que esta cantidad interviene en la coagulación y en las
características organolépticas del queso y también por costos.
•
Diluir el cuajo en el momento preciso de la adición a la leche, puesto que
las enzimas del cuajo disminuyen rápidamente su fuerza coagulante.
Cuando se utiliza cuajo líquido este de debe diluir en 4 o 5 veces el
volumen de agua fría, previamente hervida; en caso del cuajo en polvo se
diluye en 40 o 50 veces su peso en agua hervida y fría y se le adiciona una
cantidad de sal igual a la del cuajo, con el fin de lograr una distribución más
homogénea del cuajo en la leche.
•
Agitar homogéneamente la leche a la temperatura de coagulación y agregar
la solución de las enzimas repartiéndola muy bien en toda la cantidad de la
leche.
•
Continuar la agitación por 2 a 5 minutos con el fin de garantizar u mezcla
homogénea del cuajo y atenuar el movimiento de la leche introduciendo los
agitadores y retirarlos luego de pocos minutos. Se recomienda tapar las
tinas o recipientes del cuajado con un plástico para evitar el enfriamiento
superficial de la leche.
Deshidratación o desuerado
En esta etapa, ocurre precisamente la “sinéresis”, la cual se aumenta con el
calentamiento y la agitación, ocurriendo la separación por una parte la cuajada y
por otra del lactosuero. Cuando se retira de la cuajada la mayor cantidad del
lactosuero por ejemplo al exprimirla con un lienzo, se obtiene un queso fresco,
blanco o simplemente la “cuajada”.
La operación del DESUERADO, abarca la sinéresis y las operaciones que
comprenden la extracción del lactosuero, que involucra el desuerado
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complementario durante el moldeo y el prensado, hasta la etapa de la maduración.
El proceso de desuerado de una cuajada ácida es diferente que el de una cuajada
enzimática por ende los quesos que se obtienen también serán diferentes, lo cual
se explicó anteriormente. Para compensar el hecho de que una cuajada ácida no
resiste el tratamiento mecánico, ésta se somete a calentamiento con el fin de
lograr el endurecimiento del gel.
En la deshidratación o desuerado, a la vez que se elimina el agua, también se
eliminan parte de las sustancias que se encuentran en suspensión, o sea de los
elementos del lactosuero. La materia grasa continúa en su mayor parte adherida y
concentrada en la cuajada de la caseína. La mayor o menor cantidad de suero que
queda retenido en la cuajada es lo que determina muchas de las características
de las diferentes variedades del queso: dureza, textura, velocidad e intensidad de
la maduración, entre otras. Por lo tanto la operación de desuerado es de vital
importancia en el proceso de fabricación ya que en esta etapa se ajusta la
cantidad de extracto seco exigido por las normas para cada tipo de queso.
Sinéresis
Consiste en la separación de la cuajada y el lactosuero, mediante el calentamiento
de la leche después de haber ocurrido la coagulación de la leche con el cuajo. En
ese momento de produce la deshidratación y ocurre el rompimiento de grupos de
micelas que conformaban la red del gel,
para la conformación de enlaces
nuevos.
La concentración del gel se produce muy lentamente porque el lactosuero debe
fluir a través de los poros de la red. Según Darcy, la velocidad superficial v de un
líquido de viscosidad η que fluye a través de un material poroso, está dado por:
V = Q / A = B ∆p / ηl
En donde Q es el caudal de volumen a través de una sección de área A.
Inicialmente el coeficiente de permeabilidad B de un gel enzimático, es
aproximadamente de 0.2 mµ2. Cuanto mayor sea l (distancia que tiene que
recorrer el líquido), mayor es el rozamiento. Por lo tanto la reducción de l, tiene un
efecto muy positivo, lo que se logra con el corte de la cuajada en trozos.
Mediante el corte, se incrementa el área a través de la cual se libera el lactosuero;
como se puede ver, lo más importante en esta etapa, es la velocidad de flujo Q =
vA.
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Corte de la cuajada
Esta operación también llamada “troceado”, consiste en cortar en porciones
iguales la masa de la leche coagulada. Debido a esta acción mecánica la
superficie total de exudación del suero, aumenta, agilizando el desuerado. Para la
elaboración de quesos frescos y de pasta blanda, la cuajada se corta en trozos
más grandes, por ejemplo en el caso de un queso tipo campesino con humedad
relativa alta, se recomienda que el corte forme cubos de 10 mm de arista, mientras
que para los quesos de pasta semi - dura el corte debe formar cubos de 4 mm de
arista y para un queso de pasta dura se corta en trozos más pequeños,
aproximadamente de 2 mm. Como se puede observar a mayor dureza de la pasta
o se menor humedad del queso, menor el tamaño del grano. Por lo tanto el
tamaño óptimo del grano dependerá de la dureza requerida para el producto final.
El tiempo de cortar la cuajada es de vital importancia, pues si la cuajada se corta
cuando está demasiado blanda se produce grandes pérdidas de grasa y proteína.
Se recomienda corta la cuajada cuando está todavía mineralizada y con la dureza
adecuada. Para algunos quesos, el corte se retarda con el propósito de obtener
una mayor acidificación del coágulo y por lo tanto la cuajada obtenida será
diferente a la enzimática.
Una técnica sencilla de saber si la cuajada está lista para cortar, es hacer un corte
en cruz y levantar las aristas con una espátula. Si las aristas se observan firmes y
además el suero es limpio y acuoso, entonces la cuajada esta en las condiciones
óptimas para ser cortada. Pero si sucede lo contrario, es decir la consistencia no
es firme y el suero se observa lechoso y turbio, se debe dejar más tiempo en
reposo. (Ver en Anexos: figura 16 corte de la cuajada).
Para evitar la formación del polvo o partículas muy finas de queso, suspendidas en
el suero, y como consecuencia un bajo rendimiento, es necesario hacer un corte
cuidadoso y uniforme.
Las herramientas o instrumentos que se utiliza para el corte de la cuajada, es
generalmente las “liras” que consiste en un marco provisto de cuerdas o cuchillas
de acero inoxidable; Cada juego de liras tienen sus cuerdas colocadas vertical u
horizontalmente y la distancia entre una y otra cuerda dependerá del tamaño del
grano que se quiera obtener y por supuesto este dependerá de la humedad del
queso a producir. Es importante que tanto el tamaño como la forma del marco sea
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apropiado al tamaño de la tina quesera. (Ver en Anexos figura 17 diagrama de
liras y sistema de corte).
• Agitación y calentamiento de la cuajada
La agitación de los granos de cuajada en el lactosuero, se realiza con el propósito
de evitar la sedimentación o aglomeración de la cuajada y acelerar su
deshidratación, reduciéndose la sinéresis y liberando el suero de los granos de la
cuajada. La agitación debe ser suave si la cuajada producida es ácida y si la
cuajada es enzimática par los queseo de pasta dura entonces la agitación será
más fuerte y continua. Inicialmente la agitación puede durar de 15 a 30 minutos y
a mayor tiempo y temperatura la liberación del suero de los granos será mayor. De
cualquier manera, la agitación debe ser suave para evitar el rompimiento de los
granos de la cuajada.
Después de la agitación inicial en donde la temperatura de coagulación se
mantiene constante, se aumenta lentamente la temperatura hasta la temperatura
apropiada al tipo de queso que se desea obtener. En el caso de los quesos de
pasta blanda la temperatura adecuada sería de 36oC, para los de pasta semidura
de 40 oC, para los de pasta dura de 45 oC y para los de pasta extradura (Como el
parmesano), se puede elevar hasta los 55oC.
Durante la etapa de cocción la agitación debe ser constante y suave para evitar el
rompimiento de los granos de cuajada y por ende la pérdida de grasa y otros
sólidos de la caseína. El tiempo de cocción pude durar hasta 2 y 3 horas según la
humedad del queso a obtener, siendo mayor cuando el queso es de baja
humedad. (Ver en Anexos: figuras 17 y 18. Diagramas de liras y sistema de corte
y agitación de los granos de cuajada).
Para el caso de fabricación de quesos madurados se realiza generalmente un
lavado de los granos de cuajada con agua caliente a 70 oC, con el fin de reducir la
concentración de la lactosa, controlando la producción de ácido láctico por parte
de las bacterias, de tal manera que no se aumente la acidez a un grado que
produzca una desmineralización excesiva de la caseína y retarde el desarrollo del
cultivo láctico.
Cuando se logra la temperatura de cocción deseada se sigue agitando por el
tiempo necesario para obtener la dureza y humedad requerida según el tipo de
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queso que se va a producir, por lo que este tiempo puede ser de 15 minutos a 2
horas.
Extracción del suero
Esta operación comienza en las etapas de calentamiento, del lavado de la cuajada
y se termina antes del moldeado de la cuajada. Algunas veces se realiza un preprensado, que consiste, en presionar la cuajada dentro del suero con el objetivo
de compactar más los granos de la cuajada y evitar la inclusión de burbujas de
aire entre ellos, ocasionando un cambio en la textura interna del queso, donde
aparece ojos de forma irregular; esta operación es de mayor importancia en el
caso de fabricación de quesos como el Gouda, que deben tener una textura
provista de huecos esféricos u ovoides de forma regular y bien distribuidos en su
masa.
Salado
Es una etapa importante en la elaboración del queso ya que cumple con las
siguientes funciones: proporcionar el flavor, mejorar su consistencia, prolongar su
período de conservación y formar la corteza durante su maduración.
Existen diferentes métodos de salado, los cuales dependen del tipo de queso que
se vaya a elaborar:
•
Frote suave de la sal sobre la cuajada (seca) previamente picada en
forma de cubos de 2 cm. de arista. En el caso de quesos pequeños, se
acostumbra salar después de moldeado, frotando la sal directamente sobre
la superficie del queso, por ejemplo en el queso tipo Cheddar.
•
Salado en seco por frotamiento de la superficie del queso moldeado y
prensado como se hacía anteriormente en los quesos de pasta blanda y
en la del Edam. El frotado con sal se repite varias veces.
En el caso de los quesos frescos, como el queso tipo campesino se agrega
un contenido de sal entre el 1.8% y 2% directamente a la cuajada antes
del moldeo y se distribuye el salado mediante el amasado o molido lo cual
le confiere una textura grumosa o cremosa característica de este tipo de
quesos, sin embargo esta técnica la utilizan en la fabricación casera, ya que
a nivel industrial, el salado lo realizan antes del desuerado completo del
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queso, reduciendo pérdidas de grasa ya que de esta forma se evita la
rotura del grano de la cuajada.
•
Inmersión del queso en salmuera (solución saturada de NaCl), hasta
obtener una absorción adecuada de sal. esta inmersión se realiza de
diferentes maneras, cuando se trata del queso tipo paipa o campesino, la
sal se agrega directamente sobre la cuajada bien escurrida, y se reparte
bien por medio del amasado. Para otros tipos de quesos como el tipo
costeño picado, una vez el queso esté completamente desuerado, se
sumerge en la salmuera saturada antes o después del prensado, durante
un tiempo que puede ser desde unos minutos a unas horas.
En el caso de los quesos madurados la inmersión en salmuera casi
saturada se realiza después del prensado final y puede durar desde horas o
día según el tamaño del queso, siendo mayor el tiempo para los quesos de
mayor tamaño. Este procedimiento ayuda a la formación de la corteza del
queso que a su vez impide el ataque de microorganismos que se
encuentran en el ambiente e inician su contaminación en la superficie del
queso. Así mismo esta técnica de salazón ayuda a mejorar la acción de los
cultivos lácticos y garantizar una óptima maduración.
Existen otros métodos que consisten en la combinación de uno o más métodos
de los mencionados anteriormente, tal es el caso del queso Gruyére que se
sala primero en salmuera y después se frota la sal seca en la superficie del
queso.
Los quesos de tipo holandés y otras variedades se moldean y se prensan
antes del salado cuando la lactosa ha sido totalmente transformada y durante
un tiempo más o menos prolongado el queso permanece sin sal.
Es importante tener en cuenta que el exceso de sal ocasiona defectos en el
sabor y produce una descalcificación deficiente durante la maduración del
queso ocasionando una inhibición de la acción de los cultivos lácticos y por
ende una mala maduración del queso. La concentración recomendable de la
salmuera debe ser cercana a la saturación y su valor debe ser a 20 grados
Baumé.
Cuando se prepara sal muera se debe ajustar la acidez a un pH de 5.2
aproximadamente, mediante la adición de ácido láctico o cualquier otro ácido
orgánico, con el fin de obtener la acidez adecuada en los quesos. Si la sal
muera es vieja este ajuste de acidez no es necesario, pues en la salazón de los
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quesos se logra un equilibrio de la acidez entre la de la salmuera y la de los
mismos quesos. (Ver en Anexos. figura 19 Salazón)
• Moldeado y prensado
Para transformar la cuajada en una masa fácil de manipular, con el tamaño y la
consistencia requeridos además de lograr que el queso tenga una superficie lisa y
cerrada es necesario someter la cuajada a la operación de moldeado. En el caso
de obtener quesos duros y para algunos semiduros entonces además del
moldeado se someten a la operación de prensado.
Para que pueda ocurrir un buen moldeado, es necesario que los granos de la
cuajada se deformen y fusione. Esta deformación debe ser viscosa, lo que
significa que la masa de la cuajada debe conservar su forma una vez se suspenda
la fuerza externa. A mayor fuerza mayor velocidad de deformación y mayor
facilidad en el prensado.
También es importante tener en cuenta que la deformación depende de la
composición de la cuajada, del pH, lográndose una mayor deformación entre los
pH 5.2 y 5.3, ya que a un pH menos la cuajada se hará menos deformable; del
contenido de agua siendo mayor a mayor contenido del agua. También la
capacidad depende de la temperatura, obteniéndose una mayor deformación a
una temperatura aproximada a los 60oC en la cual la cuajada puede tomar la
forma que se desee y a un pH óptimo puede además estirarse, propiedad que se
requiere en la producción de quesos de pasta hilada.
Por lo anterior de puede concluir que una cuajada es poco deformable a un pH
bajo, poco contenido en agua y temperatura baja, y que en estas condiciones da
lugar a la formación de huecos en el queso, a pesar que se utilice una fuerza
mayor en el prensado. Sin embargo no debe confundirse este aspecto con los del
queso Cheddar, ya que en este caso se adiciona en el molde, grandes trozos de
cuajada la cual previamente ha sido fusionada, por lo que estas piezas han sufrido
una gran deformación, además los trozos de cuajada son bastantes firmes por el
salado, por lo que se requiere aplicar una presión alta y una temperatura más o
menos alta.
Para lograr que la fusión de los granos de la cuajada forme una masa permanente,
de debe incrementar la superficie de contacto y esta se termina a las 24 horas de
la obtención de la cuajada en el momento que no se observan poros. El prensado
mejora la forma del queso y es necesario para obtener una superficie cerrada o
sea formar la corteza en los quesos, por lo que no se requiere en los de pasta
blanda como el quesito antioqueño o el tipo Cammembert que debido a su
humedad alta solo requieren del moldeo para obtener la forma deseada y liberar el
suero, en este caso se dice que el queso ha sido sometido a un prensado por
gravedad.
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El moldeo se realiza al terminar el proceso de desuerado, momento en el cual la
cuajada se coloca en moldes cuyo y tamaño y forma depende del tipo de queso.
Existen diferentes tipos de moldes según el material y formas pero los más
aconsejables son los fabricados en acero inoxidable y PVC, los cuales deben
cumplir con los siguientes requisitos: no porosos, no absorbentes y de fácil
limpieza, este último de gran importancia pues estos utensilios deben ser lavados
y desinfectados, antes y después de cada proceso con el propósito de evitar
cualquier peligro de contaminación por microorganismos patógenos.
Se recomienda que antes de colocar los quesos en los molde, estos se envuelvan
en telas de lienzos debidamente lavadas y esterilizadas con el fin de darle una
mejor compactación y más rápida liberación del suero.
El prensado, cumple con las siguientes funciones: dar un mejor acabado a la
superficie del queso, ayudar a la formación de la corteza y controlar la humedad
del producto final. Las prensas utilizadas en la industria quesera, deben ser
fabricadas con un material que sea fácil de higienizar y con un retenedor especial
para recoger el suero liberado por el queso. Existen diferentes diseños de prensas
entre los cuales están: las verticales, horizontales, por acción hidráulica o
neumáticas mecánicas de tornillo o palanca, pero cualquier diseño debe permitir la
presión que requiere cada tipo de queso de acuerdo al tamaño o humedad del
mismo.
Para evitar adherencias de queso en el molde y por ende el daño de la superficie
del mismo, asimismo lograr que el suero se libere poco a poco de la masa de
queso, se recomienda aplicar una presión leve en los primeros minutos del
prensado y después ir aumentando la presión paulatinamente hasta llegar a la
presión final requerida al cabo de algunas horas de haber comenzado dicha
operación. También es necesario realizar la operación de volteo cada 15 o 30
minutos, que consiste en sacar el queso del molde, despojarlo del lienzo, voltearlo
y colocarlo de nuevo en el molde, después envolverlo de nuevo en el lienzo, esta
operación cumple también con el propósito de evitar adherencias de queso al
molde y de mejorar la superficie del queso.
El tiempo de prensado puede ser desde algunos minutos hasta varios días según
el tamaño de los quesos, por ejemplo para quesos de una a tres libras el prensado
dura de 30 a 60 minutos, pero para quesos de 30 a 40 libras, como el costeño el
prensado puede durar de uno a dos días. (Ver Anexos: figura 20 moldes para
prensado de quesos).
• Maduración del queso
En este proceso se produce una transformación bioquímica, gradual y en mayor o
menor grado de los componentes del queso a productos solubles. Durante este
proceso se desarrolla el aroma y se producen diferentes transformaciones físicas
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en la pasta, relacionada con su textura que se puede volver más untuosa,
aparecen agujeros u ojos y se forma la corteza superficial. La mayoría de los
quesos se someten al proceso de maduración, menos los quesos frescos.
En el proceso de maduración intervienen diferentes parámetros a saber: la
naturaleza del sustrato, en este caso la cuajada, en la cual influye su composición,
su estructura, sus componentes, contenido de agua y grado de dispersión y la
estructura de la caseína , entre otras. Así mismo influyen las reacciones de los
diferentes agentes que son causantes de la maduración y de la variedad de los
productos formados.
Agentes de la maduración
La acción conjugada de las enzimas y de la flora microbiana son los agentes que
intervienen en la degradación de los componentes orgánicos del queso.
Enzimas
Las lipasas y proteasas son las enzimas naturales de la leche de mayor
importancia en la maduración de los quesos. La lipasa es poco resistente y es la
causante de la degradación de la materia grasa de la leche, liberando los ácidos
grasos de cadena corta, los cuales actúan la maduración de algunos quesos
fabricados con leche cruda, sin embargo su acción es muy reducida en
comparación con las lipasas microbianas. Las proteasas, por encontrarse en poca
cantidad tienen una acción mínima en algunos quesos de pasta dura.
El cuajo adicionado a la leche para obtener la cuajada contiene unas enzimas que
además de producir el efecto de la coagulación son proteolíticas las cuales
degradan las proteínas a aminoácidos y a péptidos estos influyen en la aparición
del sabor amargo de los quesos cuando se ha añadido exceso de cuajo. Los
péptidos formados se degradan a aminoácidos por la acción de las enzimas
microbianas. En los quesos blandos, la acción del cuajo es insignificante debido a
que su período de maduración es corto y la proteasas que secretan son muy
activas, pero, en quesos de pasta prensada, no cocida como la del Cheddar la
actividad de las enzimas microbianas sí infieren en la maduración del queso en
forma relevante.
Flora microbiana
Se sabe que los microorganismos desempeñan un papel fundamental en la
maduración del queso por causa de la acción de las enzimas que producen. La
variedad de la flora, su evolución en la maduración y las modificaciones que
experimenta el sustrato (la cuajada), dificultan identificar el papel que cada uno de
los microorganismos que intervienen en el proceso de maduración.
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Proceso de maduración
Este proceso se efectúa una después del salado de los quesos con salmuera y
sometidos al escurrido durante un día. Los quesos entran al cuarto de maduración
y se dejan un tiempo que puede variar desde tres semanas a un año dependiendo
del tipo de queso madurado que se quiera obtener. Durante la maduración las
características del queso frescos se modifican obteniéndose un queso con una
composición y características físicas (textura y consistencia) y organolépticas
(sabor, aroma) bastante diferentes a la del queso fresco. También los quesos
madurados tienen distintas propiedades nutritivas y mayor digestibilidad que los
quesos frescos.
Los quesos para el consumo en fresco, son empacados unas pocas horas
después de la coagulación de la leche, pero los quesos madurados necesitan ser
almacenados en el cuarto de maduración por un tiempo determinado antes de ser
empacados, con el fin de provocar la hidrólisis de las proteínas. Las condiciones
de maduración varían según el tipo de queso, donde la temperatura puede variar
de 8 a 0oC y la humedad de 80 a 90%. La hidrólisis de la materia grasa es de gran
importancia en los quesos de producción de lodo y los quesos madurados con el
moho azul, Penicillium rockeforti en los cuales los ácidos grasos se descomponen
hasta formar compuestos fuertemente aromáticos.
Manejo de los quesos durante la maduración
Durante la maduración del queso se deben cumplir con ciertas condiciones
mínimas para el manejo tanto de los quesos como de la cámara o cuarto de
maduración. Estas condiciones deben apuntar por una parte a unas buenas
prácticas de manufactura y por otra a la formación de una adecuada corteza del
queso. Es necesario evitar cualquier pérdida especialmente las ocasionadas por
una evaporación excesiva del agua y por deterioro de la corteza y/o de la textura
como consecuencia de microorganismos indeseables e insectos. Las operaciones
de maduración varían según el tipo de queso y del tiempo de maduración. Algunos
quesos son de maduración corta y tienen un período corto de vida útil y otros
están adaptados a largos períodos de vida útil
•
Formación de corteza
La formación de la corteza del queso, requiere de unos cuidados más especiales
en los quesos blandos que en los duros. Para la formación de la corteza en los
quesos blandos o semi - duros se debe evitar una pérdida de humedad drástica
por ello la formación de la corteza debe ser lenta. Si se seca muy rápidamente la
superficie del queso, sin secarse lo suficiente la capa interior del queso, se forma
una corteza poco flexible y recogida que no permite conservar el volumen de la
masa, produciéndose grietas en el queso.
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Para lograr una corteza del queso flexible y resistente, se debe lavar
periódicamente la masa del queso con agua o suero con sal en la etapa inicial de
maduración, con el fin de mantener una humedad adecuada. También se puede
cubrir la superficie del queso con leche coagulada con fermentos lácticos o con
una mezcla de cultivos lácticos, leche en polvo (150 – 200 g/l) y 2 gotas de cuajo
líquido. Dicha mezcla debe aplicarse después de estar en reposo por 2 horas y a
200C. La primera aplicación o “untado” se efectúa después de 24 horas de haber
retirado el queso de la salmuera y se realiza durante dos a tres días, iniciando por
los bordes y la parte superior y luego todo el queso, hasta que se logren las
condiciones óptimas para el crecimiento de los microorganismos típicos de la
maduración del queso.
Los parámetros más importantes que se deben controlar en el cuarto de
maduración son la temperatura y humedad, puesto que un aumento considerable
de estas variables, causan resequedad y defectos en la formación de la corteza,
respectivamente. Para lograr una pérdida de humedad homogénea, se aplica el
tratamiento del “volteo”.
•
Temperatura
La temperatura influye en la velocidad del crecimiento de la flora que se requiere
y sobre la actividad de sus enzimas y las provenientes del cuajo y de las bacterias
del cultivo iniciador y por ende influye en el proceso de maduración. Entre más alta
es la temperatura más rápida es la maduración, pero se debe evitar un aumento
excesivo porque además del efecto de resequedad puede producirse una
contaminación de microorganismo indeseables como por ejemplo el crecimiento
de mohos superficiales y como consecuencia de fermentaciones butíricas.
Cuando la temperatura es demasiado baja, se retarda la velocidad de maduración,
retardando también la aparición del flavor y de otras características organolépticas
específicas del queso, Sin embargo el almacenamiento a baja temperatura se
utiliza para suspender el proceso madurativo después de haberse aplicado altas
temperaturas con el fin de evitar la aparición de defectos y por lo tanto para
prolongar su período de almacenamiento.
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•
Humedad y velocidad del aire
La humedad y velocidad del aire son variables que influyen en la evaporación del
agua y en el crecimiento de los microorganismos deseables y no deseables en la
corteza del queso. La operación de volteo, de la cual se habló anteriormente,
ayuda al crecimiento de la microflora aeróbica en la superficie del queso, pero
cuando el queso sin microflora inhibe el crecimiento de microorganismo que
pueden desarrollarse entre el estante y el queso.
Cuando el queso no se seca suficientemente, da como resultado la aparición de
defectos microbianos del queso, pero si el secado es demasiado rápido,
particularmente después de la salmuera, entonces se puede producir grietas en la
corteza. Al inicio del proceso de secado la humedad puede ser más baja, y la
velocidad del aire mayor para que la evaporación proporcione una mayor dureza a
la corteza, pero si se evapora una grna cantidad de agua, se forma una capa
cerrada y córnea que retrasa el transporte de agua y gases. De todas maneras la
evaporación causa una pérdida de peso, por ejemplo en el queso Gouda (10 Kg),
la pérdida de peso es del 0.2% aproximadamente durante las 2 primeras
semanas.
•
Tratamientos de la corteza
Estos tratamientos se realizan básicamente para quesos con flora específica y
para quesos sin flora específica.
Quesos con flora específica. Dentro de esta categoría se distinguen:
1. Quesos con corteza viscosa. En estos quesos se favorece el crecimiento
de las bacterias corniformes (ejemplo el Brevibacterium Linens) que crecen
a un pH no muy bajo, una vez que el ácido láctico se descompone por
acción de las levaduras. El suministro de oxígeno a través del aire fresco,
favorece el crecimiento de estas bacterias. Para obtener una capa viscosa
uniforme, se debe someter la superficie del queso a un lavado con agua o
salmuera o a un frotado regular. Pero este lavado no debe ser excesivo o
intenso, para que no desaparezcan las bacterias deseadas. La capa
viscosa formada, impide el crecimiento de mohos.
Entre este tipo de quesos están: los blandos como el Muenster, Limburger
que son de tamaños pequeños los semi- duros como el Tilsiter, Port Salut y
Kernhem y los de pasta dura como el Gruyére. Estos quesos se empacan
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regularmente dejando secar la capa viscosa por un tiempo y recubriéndolos
con látex.
2. Quesos con mohos blancos. Para obtener este tipo de queso, después
del salado y secado se esparce sobre la superficie un cultivo de mohos en
polvo, pero también las esporas del moho se pueden adicionar a la leche de
quesería y/o a la salmuera. Para obtener un buen crecimiento se debe
ajustar la temperatura de la cámara de maduración y mantener una
humedad relativa alta, la cual debe ser menor que para el tipo de quesos de
pasta viscosa. Para estimular el crecimiento del moho blanco se debe
mantener el queso en una cámara de maduración oscura.
3. Queso azul. Este se logra mediante el siguiente tratamiento: antes de la
maduración el queso se perfora con unas agujas, colocando las piezas de
lado de tal manera que el aire penetre por los poros o huecos formados lo
cual permitirán un mayor desarrollo de los mohos que se adicionaron a la
cuajada. Luego se somete el queso a maduración a una temperatura
relativamente baja y alta humedad relativa. En la mayoría de estos quesos
se evita la formación de una flora superficial abundante, manteniéndose
limpia la corteza, pero algunos quesos como el Gorgonzola se le permite
una flora en la superficie.
Quesos sin flora específica. Estos se pueden clasificar en: quesos de pasta
dura y semidura salados en salmuera y quesos en los que se le adiciona la sal
a la cuajada.
1. Quesos de pasta dura y semi-dura salados en salmuera. Este
tipo de quesos se someten a un recubrimiento especial con látex o
plástico que al secarse forma una película que retarda la
evaporación d agua y lo protege de lesiones físicas. Esta película
dificulta mecánicamente el crecimiento de mohos pero no lo evita
totalmente, por lo que además se le agrega algo de funguicida como
la natamicina (pimaricina), antibiótico producido por el Streptomyces
natalensis o sorbato cálcico o sódico. En la mayoría de los países
europeos solo se permite la natamicina, la cual en comparación con
los sorbatos su acción protectora es 200 veces más potente y su
migración al interior del queso es insignificante, solo alcanza unos
pocos milímetros, además no afecta el aspecto, sabor ni aroma del
queso y es totalmente inocua.
La aplicación de la emulsión de látex se realiza en forma sucesiva por todas
las caras del queso inmediatamente después del salado en salmuera,
cuidando que antes de la aplicación se encuentre seca la superficie. Las
condiciones de la cámara de maduración deben permitir un secado rápido
pero no excesivo porque produce el agrietamiento de la corteza
favoreciendo el crecimiento de mohos; tampoco debe ser muy lento porque
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favorece el crecimiento de microorganismos como los corineformes y
levaduras, para lograr un buen secado, se aplica el volteo del queso,
operación que además contribuye a que las piezas mantengan una buena
forma.
2. Quesos en los que se adiciona la sal a la cuajada. Estos quesos se
tratan con parafina, después del prensado y se empaca en cajas de cartón
o de madera, y desde ese instante ya no requiere de atención especial ya
que el queso queda completamente protegido. Sin embargo al principio se
debe tener cuidado de apilar muchas piezas de queso para que pueden
enfriarse. También tener cuidado que el queso no presente algo de
sinéresis antes de ser recubierto, puesto que se formaría una capa acuosa
entre la corteza del queso y la parafina lo que ocasionaría el desarrollo de
microorganismos que alterarían el producto final. Un ejemplo de este tipo
de queso es el Cheddar.
• Envasado o empacado
El envasado o empaque de los quesos depende de diferentes factores como:
tipo de queso si es fresco o madurado y su resistencia a los daños físicos(queso
duro o blando); presencia de un flora en la superficie, envasado del queso
entero, en trozos o en lonjas; permeabilidad al vapor de agua, oxígeno, CO2,
NH3 y luz; etiquetado; migración de flavores desde el envase al producto;
sistema de almacenamiento, distribución y venta, como se observa son muchos
los factores que se deben tener en cuenta para el envasado de los quesos, por
lo que en este estudio se analizarán algunos de los aspectos más importantes
como:
a. Los quesos de pasta semi-dura, se trataban anteriormente con parafina, pero
hoy en día se recubren con una emulsión de látex tratamiento que ya se
describió en el tratamiento de los quesos madurados.
b. Algunos quesos maduros se tratan con un film retráctil impermeable al aire y
al vapor de agua, por ejemplo el Saran.
c. Algunos quesos son recubiertos con parafina roja para ser vendidos tal es el
caso del queso Edam. Estas parafinas deben ser flexibles y elásticas para
que no se rompan cuando los quesos son volteados o movidos. El encerado
de los quesos no constituye una barrera de intercambio gaseoso solo
mejoran la apariencia del queso, pero para lograr una acción protectora se
acostumbra aplicar conjuntamente con una película de cloruro de
polivinilideno (PVDC) que ayuda a sellar por efecto del calentamiento de la
grasa al aplicar la cera caliente ayudando de esta manera a su conservación.
d. Otros quesos son envueltos en láminas de aluminio o en bolsas
impermeables (cryovac u otro) al vacío para que no formen corteza.
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Es importante resaltar que todos los métodos anteriores de envasado o empaque
están condicionados a las recomendaciones de las casas productoras de los
empaques y que cada uno de estos presenta ventajas y desventajas, lo
fundamental es que para la selección del empaque se deben tener en cuenta los
factores mencionados en el primer párrafo.
Resumen
En este capítulo sobre la tecnología de los quesos se ha presentado el proceso
general que involucra la elaboración del quesos desde el fresco hasta el madurado
teniendo en cuenta las operaciones comunes y los tratamientos tecnológicos
adecuados para obtener un queso de calidad así como las funciones de las
materias primas y de los aditivos que intervienen en su elaboración. Sin embargo
es necesario resaltar que existen diferencias en cada tipo de queso según de la
región donde provenga, debido a la gran cantidad de variables que intervienen en
el proceso tecnológico de la producción de quesos y del manejo tecnológico que
se le de en cada país.
A continuación se tratará el proceso tecnológico de algunos tipos de queso que se
producen en Colombia como son: el paipa, el quesillo, el campesino, entre otros
con el propósito de establecer parámetros específicos como: tipo de leche (bovino,
caprino, ovino, etc.), porcentaje de grasa en materia seca, condiciones de
coagulación, temperaturas, grados de acidez, tiempos de cada etapa del proceso,
tipo y cantidad de cultivo láctico, métodos de salazón, forma y tamaño del molde,
condiciones y tiempo de maduración ( si es madurado), apariencia del empaque y
otros detalles que definen los diferentes tipos de queso colombiano.
CAPITULO 2. TECNOLOGÍA DE LOS QUESOS COLOMBIANOS
La producción de mayor importancia en Colombia son los quesos frescos por tener
una gran demanda, entre estos se encuentran: la cuajada, el campesino (cuya
variedad depende del lugar de origen) el costeño el quesito huilense o tolimense,
el doble crema, el pera, el quesillo santandereano, el paipa (único queso
madurado colombiano). En este estudio se presentará el proceso tecnológico para
la producción de: quesos frescos no ácidos ( pasta no prensada, pasta prensada
y pasta molida y amasada); quesos frescos ácidos ( a partir de leches ácidas y con
acidificación de la cuajada ) y de los quesos madurados (paipa), para lo cual se
tuvo en cuenta los parámetros de proceso establecidos en la guía para producir
quesos colombianos publicada por el Instituto Colombiano de Tecnología de
Alimentos (ICTA) de la universidad Nacional de Colombia.
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Este capítulo comprende las siguientes temáticas:
Lección 36. Quesos frescos no ácidos
Lección 37. Quesos ácidos
Lección 38. Quesos madurados
Lección 39. Defectos de los quesos
Lección 40. Aprovechamiento del suero y equipos utilizados.
LECCIÓN 36. Quesos frescos no ácidos
Estos se producen a partir de la coagulación enzimática de la leche fresca de
vaca, son quesos blandos, sin madurar pero pueden ser de pasta no prensada,
prensada y de pasta amasada y molida. Un ejemplo de estos quesos de pasta no
prensada se encuentra la cuajada; de pasta prensada, el queso campesino y de
pasta molida y amasada el quesillo antioqueño, de los cuales se presentará un
estudio de sus características y de su proceso de elaboración, indicando los
parámetros o variables que se deben tener en cuenta para obtener un producto
estandarizado y con la calidad técnica y microbiológica requerida.
La cuajada (pasta no prensada)
Descripción general. La cuajada se obtiene a partir de la coagulación enzimática
de la leche, seguido del desuerado y moldeado, sin prensar. Es un queso de poca
duración, por lo que debe ser consumido en la mayor brevedad. Se produce en
todo el territorio nacional, pero específicamente en los departamentos de Boyacá,
Cundinamarca, Valle y Risaralda. Es un queso con un alto contenido de humedad
(72% en el queso desgrasado) con un contenido de materia grasa del 45% y bajo
en sal. Según la clasificación de la FAO/OMS es un queso blando con un
contenido medio de grasa.
Forma y apariencia: externamente tiene forma redondeada, por el molde
utilizado, de consistencia muy blanda y un color blanco, cremoso y algo brillante.
Internamente se observan una textura abierta, con ojos o huecos y de consistencia
blanda pero firme, que se desbarata por una leve presión con los dedos y
liberando suero de su masa. ( Ver en anexos: figura 22 la cuajada)
Conservación: se conserva en refrigeración a una temperatura entre 4 a 6oC por
dos días máximo, por lo que se debe consumir lo más fresco posible.
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TABLA 11
CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DE LA CUAJADA
Características
Valores de referencia
Humedad (%)
50.0 – 60.0
Materia grasa (%)
17.0 – 19.0
Proteína (%)
16.0 – 18.0
Sal (%)
0.5 – 1.0
Materia grasa en materia seca (%)
45.0
Humedad del queso desgrasado (%)
72.0
pH
6.2 – 6.6
Fuente: ICTA, Guía para producir Quesos Colombianos.1995.
Figura 23. DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA ELABORACIÓN DE LA CUAJADA
Leche
fresca cruda.
o
Acidez.16 - 18 Th
PH: 6.6 –6.8
M.G: 3.4 – 4.54.5%
o
Temperatura:28-30 C
4. Acción del cloruro
de calcio
20 gramos / 100 litros
de leche
1. Estandarización de
materia grasa
2. Tratamiento
térmico
o
o
Acidez.16 - 18 Th
PH: 6.6 –6.8
M.G: 2.8 – 3.0%
Temperatura: 28-30
o
Temperatura:63 C
por 30 minutos
o
o 72 C por 15
segundos
Temperatura:
o
32 C
C
5. Acción del cuajo
Cant: 2.5 – 3.0 gramos
/ 100 litros de leche.
Fuerza. 1: 100.000
8. Agitación
3. Ajuste de
temperatura
6. Corte después de
la coagulación
Tamaño: 1.0 – 2.0 cm.
o
Suero: Acidez.11 - 12 Th
PH: 6.4 –6.5
M.G: 0.54 –0.7%.
Cuajada
10. Salado y
agitación
9. Desuerado inicial
Tiempo: 15 min.
Tiempo: 5-10 min.
Tiempo: 5-10 min.
o
Volumen. 60-70litros
12. Moldeo
13. Enfriamiento y
volteo
Temperatura:
Tiempo: 5- 6 horas
Temperatura: 32 C
Cant: 250 gramos
14. Empaque
16. Almacenamiento
o
o
30-32 C
Tiempo: 5 minutos
11. Desuerado final
Tiempo: 3-5 min.
Suero: acidez: 11.5-12.0
o
Th. PH: 6.3 –6.4
7. Reposo
o
Temperatura: 4-6 C
Temperatura: 30-32 C
o
Temperatura: 4-6 C
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Fuente. Diagrama diseñado por la autora
Queso campesino (no prensado)
Descripción general. Igualmente que la cuajada se obtiene por coagulación
enzimática de la leche, luego el coágulo se somete al moldeo sin prensar.
También se encuentra en el mercado el queso campesino prensado, cuyo proceso
de elaboración es el mismo, pero la diferencia es que después del moldeo se
somete a prensado. Este queso, además de llamarse queso campesino, se le da
otros nombres como: queso fresco, blanco, paisa, sabanero, y de granja, según
donde se comercialice. Se produce en las diferentes regiones del país, donde
haya gran producción lechera, con el fin de darle un mayor aprovechamiento a la
leche y por ende una mayor conservación.
Este tipo de queso es un producto fresco, no ácido, sin maduración, no prensado
o prensado, que se obtiene a partir de leche de vaca entera o semi-descremada,
cuya humedad como queso desgrasado es del 70% y con un contenido de materia
grasa (MG) en extracto seco del 50%. Según la FAO/OMS se clasifica en un
queso blando con alto contenido de grasa.
Forma y apariencia. Su forma puede ser cilíndrica y rectangular según la región
de donde se produzca. Externamente presenta una superficie de color blanco
crema, lisa o rugosa según el molde utilizado y ligeramente brillante al principio de
ser elaborado. Con respecto a su apariencia interna, es de consistencia blanda
(se desbarata al frotarlo con los dedos) y cuando no es prensado tiene una textura
abierta con ojos mecánicos irregulares. Su peso puede ser de 0.5 a 5 Kg según el
tamaño del molde seleccionado.(ver en anexos: figura 24).
TABLA 12
CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DEL
QUESO CAMPESINO
Características
Valores de
referencia
Humedad (%)
54.0 – 56.0
Materia grasa (%)
21.0 – 23.0
Proteína (%)
17.0 – 19.0
Sal (%)
1.5 – 170
Materia grasa en materia seca
49.0 –50.0
.
(%)
Humedad del queso desgrasado
70 A 71
(%)
pH
5.4 –5.8
Fuente. ICTA. Guía producción quesos. 1995
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Figura 25. Diagrama de flujo para la elaboración del queso campesino
Leche
fresca cruda.
1. Estandarización de
materia grasa
o
Acidez.16 - 18 Th
PH: 6.6 –6.8
M.G: 3.4 – 4.5%
o
Temperatura: 28-30 C
o
Acidez.16 - 18 Th
PH: 6.6 –6.8
M.G: 2.8 – 3.0 %
o
Temperatura: 28-30 C
4. Adición del cloruro
de calcio
5. Adición del cuajo y
coagulación
20 gramos/100
litros de leche.
2.5-3.0
gramos/100litros
de leche. Fuerza
o
1:100000. T: 32 C
Tiempo: 20
8. Agitación
3. Ajuste de
temperatura
2. Tratamiento térmico
9. Desuerado inicial
o
T: 32 C
Temperatura / tiempo
o
o
72 C.15 seg. o 65 C.
6. Corte después de la
coagulación
7. Reposo
Tamaño: 1-0.5 cm.
T. 32 C
Suero. Acidez. 11o
12 Th. pH:6.4-6.5
Tiempo : 5 minutos
o
10. Calentamiento y
lavado de la cuajada
11. Agitación final
Inicial
Tiempo. 15 min.
Suero: acidez:
o
11.5- 12.5 Th
pH:6.03 -6.40
12. Desuerado final
Tiempo. 5 minutos
Tiempo. 15 min.
Suero: acidez:
o
11.5- 12.5 Th
pH:6.03 -6.40
13. Salado
t: 15 min. Vol.agua:15 lt.
o
o
Ti: 32 C. Tf : 38 C
o
Suero : acidez : 9 – 10. Th.
pH:6.5 -6.6
14. Moldeo
Tiempo. 10 min.
o
Temperatura: 36 C
o
T: 36 C
Fuente. Diagrama diseñado por la autora
16. Volteos
Tiempo. 1er volteo:
15 minutos.
2º volteo: 30 min.
Cant. Sal : 1-1.5%
19. Almacenamiento
Tiempo. 10 min.
Suero: acidez: 10.5 o
11.5 Th
pH:6.45 - 6.55
18. Empaque
17. Enfriamiento
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Conservación del queso campesino. Debe conservarse refrigerado a
temperatura entre 4 a 6oC. Su calidad microbiológica y organoléptica se conserva
más como queso prensado que no prensado y puede consumirse en un lapso de
tiempo mayor (4 a 6 días).
Queso costeño picado ( pasta prensada)
Descripción general. Es un producto autóctono de la costa atlántica, como
aprovechamiento de la leche que se produce en la región y para una mayor
conservación. Anteriormente se producía en forma muy artesanal pero hoy en día
se produce con mayor tecnología y por ende su calidad es mucho mejor. Es un
producto de alto contenido de sal y muy bajo porcentaje de humedad, y ello hace
que su conservación sea mayor que la de los otros quesos descritos
anteriormente( por varias semanas) Se utiliza
en la industria panadera
especialmente para la elaboración de buñuelos, producto típico de Colombia y
cuyo mayor consumo es en época de navidad.
La zona de mayor producción se encuentra en los departamentos de Córdoba,
Sucre, Bolívar, Atlántico, Magdalena y Cesar y en algunas regiones cálidas como
el Meta. Este queso es de tipo fresco, no ácido, prensado con alto contenido en
sal, no madurado y elaborado con leche de vaca. Tiene un 65% de humedad y
45% de materia grasa en materia seca. Se clasifica en un queso semi-duro, con
alto contenido en materia grasa (según FAO/OMS).
Forma y Apariencia. Tradicionalmente su forma es en bloques de sección
rectangular su apariencia externa es de color crema, sin brillo y de superficies
irregulares. Su apariencia interna presenta una textura abierta, de consistencia
dura y seca que no se desbarata fácilmente y con un sabor bastante salado. El
tamaño del bloque puede ser de 15 a 20 centímetros y su peso entre 6 y 40Kg.
Ver en anexos: figura 26)
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TABLA 13
CARACTERÍSTICAS
FISICOQUÍMICAS DEl QUESO
COSTEÑO
Características
Valores de
referencia
Humedad (%)
45 – 47
Materia grasa (%)
23 – 25
Proteína (%)
19 – 20
Sal (%)
30 – 35
Materia grasa en
44 - 46
materia seca (%)
Humedad del queso 60 - 62
desgrasado (%)
pH
5.0 – 5.2
Fuente. ICTA, Guía para producir ICTA. Suplemento Banco Quesos
Colombianos.1995
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Figura 27.Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del queso costeño
picado
leche
fresca cruda.
1. Estandarización
de materia grasa
Acidez: 16 a 18oTh
PH: 6.6 –6.8
Acidez: 16 a 18oTh
Temperatura:
M.G: 3.0 %
65oC.
Temperatura: 32 oC
Temperatura: 32 oC
M.G: 3.6 %
o
Temperatura:
4. Adición del 32 C
cloruro de calcio
Por 30 minutos
Suero: acidez: 12 oTh
gramos/100 lts
8.20Agitación
3. Ajuste de
temperatura
2. Tratamiento
térmico
5. Adición del cuajo
y coagulación
2.5 –3.0 /100 lts
Fuerza: 1:100.000
9. Reposo
30min
6. Corte después de
la coagulación
Liras: 1.0-1.5 cm.
Acidez (suero): 11-12
Por 5 minutos
oTh
10. Desuerado total
Tiempo. 20 min, antes
1er. Igual peso del queso
2º. 50Kg. tiempo. 30 min.
12. Salado en
salmuera
Concentración 21oBeaume
Por 10 minutos. Se deja
compactar la cuajada bajo el
suero
13. Molde
Sin romper la cuajada
14. Prensado y
volteo
A las 24 horas
Tiempo:12 –18 horas
7. Reposo
Temperatura: 32 oC
11. Corte o picado
de la cuajada
Para obtener cubos de 2
cm aprox. De lado
16. Desmolde
Temperatura: 32 oC
Temp: ambiente
Cant. Sal: 30 Kg /100 lts
19. Almacenamiento
18. Empaque
17. Enfriamiento
Temp: 4 – 6oC
Fuente. Diagrama diseñado por la autora
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Conservación queso costeño: refrigerado a temperaturas entre 4 a 6oC y se
puede consumir hasta 20 días después de ser elaborado sin problemas de índole
microbiológica ni organoléptico
Quesito antioqueño ( pasta molida)
Descripción general: Es una variedad de queso fresco, no ácido, de pasta molida
que se produce principalmente en Antioquia, en los municipíos de San Pedro,
Entrerríos, Santarosa de Osos, Don matías y Yarumal entre otros, con tecnología
autóctona de la región.Este tipo de queso tiene una humedad del 74% y de
materia grasa en la masa seca del 52%, entonces se trata de un queso blando y
con alto contenido de grasa según clasificación de la FAO/OMS.
Forma y apariencia: su forma es cuadrada cuando se utiliza el molde, pero
cuando el moldeo es manual entonces presenta una forma redonda aplanada, su
superficie es de color blanco un poco brillante y su masa està acompañada con
algo de suero. Su apariencia interna es de consistencia blanda y puede presentar
algunos ojos. Su peso está entre los 200 a 500 gramos. ( Ver figura 28)
Conservación: se mantiene refrigerado y debe consumirse en fresco, en un
tiempo no mayor de dos días con el fin de garantizar su calidad microbiológica y
técnica. (Ver en anexos figura 28).
Tabla 14. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL
QUESITO ANTIOQUEÑO
Características
Valores de
referencia
Humedad (%)
57-59
Materia grasa (%)
21-23
Proteína (%)
16-18
Sal (%)
1.2-1.8
Materia grasa en materia seca (%)
51-53
Humedad del queso desgrasado
(%)
pH
73-75
5.4-5.6
Fuente. ICTA, Guía para producir. Quesos Colombianos. 1995
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leche
fresca cruda.
Acidez: 16 a 18oTh
PH: 6.6 –6.8
Temperatura: 32 oC
M.G: 3.4 – 4.5 %
4. Adición del
cloruro de calcio
20 gramos/100 lts de
Leche
1. Estandarización
de materia grasa
Acidez: 16 a 18oTh
PH: 6.6 –6.8
Temperatura: 32 oC
M.G: 3.4 %
5. Adición del cuajo
y coagulación
9. Desuerado total
Tiempo: 10 min.
Temperatura: 32 oC
Temperatura: 28 oC
Temperatura: 32 oC
72 oC por 15 seg.
6.Coagulación y
corte de la cuajada
7. Reposo
Tiempo 30- 40 min
T: 15 min
12. Molienda de la
cuajada
65oC. 30min o
3. Ajuste de
temperatura
2.5 –3.0 /100 lts
Fuerza: 1:100.000
8. Agitación
2. Tratamiento
térmico
13. Moldeo
Temperatura: 28 oC
Temperatura: 32 oC
Tamaño1- 1.5 cm
10. Exprimido suave
Temperatura 30 oC
sobre la mesa.
14. Enfriamiento
Por
11.5 minutos
Salado
Tiempo:10 min
Cant. de sal: 1.5 - 2.0%
15. Empaque
Temp: 4 –6oC.
Tiempo:12 –14 horas
16. Almacenamiento
Temp: 4 –6oC.
Fuente. Diagrama diseñado por la autora
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Queso molido nariñense: Este queso tiene una tecnología parecida a la del
queso campesino pero su diferencia radica en que después del desuerado la
cuajada se amasa y se somete al salado, luego se muele antes del moldeo. Como
su nombre lo indica es un producto autóctono del departamento de Nariño y se
produce principalmente en el municipio de la Cocha y en la ciudad de Pasto.
LECCION 37. Quesos frescos ácidos
Estos quesos son de pasta hilada, por lo que en su proceso de elaboración se
someten a un tratamiento térmico especial para que la cuajada tenga una
consistencia y textura fibrosa y elástica, presentando en algunos quesos una
apariencia de capas a semejanza de la pechuga de pollo, ejemplo de este tipo de
queso es el “mozarella”. Estos quesos son de origen italiano, y pueden prepararse
a partir de leche pasterizada o cruda. Lo que le confiere la elasticidad con su
consecuente estiramiento es el grado de acidez que la cuajada debe tener en la
etapa del hilado o estiramiento acompañado del calentamiento de la cuajada. El
calentamiento de la cuajada se puede realizar con agua caliente, tal es caso del
queso “mozarella” o por calentamiento en seco a través de una camisa de vapor,
operación que genera el fundido de la cuajada, como es el caso del queso “doble
crema y el quesillo huilense.
Tanto en el queso doble crema como el quesillo huilense, su capacidad de fundido
se debe a la acidez que presenta la cuajada, lo que establece una diferencia
marcada con los quesos fundidos para los cuales se utilizan sales fundentes. El
proceso de acidificación puede ser directamente sobre: la leche, el suero o la
cuajada, pero esta última se somete al proceso de fermentación ácido – láctica,
unas horas antes del hilado.
En este estudio se tratará el proceso de elaboración del queso “doble crema” y el
“quesillo huilense o tolimense” que son los quesos ácidos elaborados a partir de
leches ácidas, también se tratará el “queso pera”, el cual es obtenido a partir de la
acidificación de la cuajada.
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Queso doble crema ( a partir de leches ácidas)
Descripción general. La elaboración de este queso se basa en la tecnología
aplicada en las regiones de Ubaté y Chiquinquirá, las cuales pertenecen a los
departamentos de Cundinamarca y Boyacá, respectivamente, pero actualmente se
produce en casi todas las regiones del país a partir de procesos similares.
Este tipo de queso es un producto fresco, ácido, no madurado, de pasta semicocida e hilada, cuya materia prima es la leche de vaca. Contiene una humedad
en el queso desgrasado del 62 al 65% y un contenido de grasa del 21 al 24 %. Su
sabor es ligeramente ácido.
Apariencia y forma. Este queso posee una consistencia blanda pero que no se
desbarata al frotarla con los dedos, su textura es cerrada y regularmente no
contiene ojos, salvo que aparezcan algunos debido a burbujas de aire atrapadas
durante la operación de hilado y moldeo. Su forma es cilíndrica o rectangular
según el molde o formato utilizado. (Ver figura 30)
Conservación: Se debe mantener refrigerado con una temperatura entre 4 a 8oC,
con una duración hasta de 20 días, sin ningún deterioro de su calidad
microbiológica u organoléptica, siempre que se haya producido con buenas
prácticas de manufactura (BPM). (Ver en anexos. Figura 30)
Tabla 15. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL DOBLE
CREMA
Características
Valores de referencia
Humedad (%)
49-51
Materia grasa (%)
21-24
Proteína (%)
20-22
Sal (%)
1.1-1.4
Materia grasa en materia seca (%)
44 - 47
Humedad del queso desgrasado (%)
62 -65
pH
4.9 – 4.4
Fuente. ICTA, Guía para producir. Quesos Colombianos
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TECNOLOGÍA
Este tipo de queso se obtiene a partir de la cuajada ácida, sometida a la
operación de fundido, en una paila o marmita a vapor. Durante la operación de
fundido, se aplica la sal (1.2– 1.7% del peso de la cuajada antes de ser fundida) y
se somete a un movimiento rotacional (o de meneo) permanente, para obtener un
calentamiento homogéneo y evitar que se pegue al fondo del recipiente,
utilizando una pala de madera. El suero que aparece al inicio del calentamiento,
no se debe retirar, puesto que este se absorbe durante el proceso de estiramiento,
el cual se realiza una vez la masa está blanda y caliente (65oC), levantándola y
dejándola escurrir por acción de la gravedad.
El tratamiento del hilado termina cuando el fondo del recipiente se observa seco y
el queso presenta una apariencia lisa y brillante. Luego se agrega a los moldes
donde permanecen hasta que obtengan la temperatura ambiente para que pueda
conservar su forma en el desmolde, después del cual se empaca con un material
adecuado. El empaque más utilizado es el “saran” que es un copolímero obtenido
de una mezcla de PVDC y PVC. El rendimiento en este proceso es de 9.5 Kg por
cada 100 litros de leche. A continuación se presenta el diagrama de flujo del
proceso.
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Figura 31.Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del queso doble
crema
leche
fresca cruda
filtrada
Proviene de vacas
sanas obtenida en
condiciones higiénicas
1. Estandarización
de materia grasa y
de la acidez
MG: 2.0 - - 3.4 %
Temperatura: 32 a 35oC
Acidez: 42 - 48 oTh
Cant. De cuajo: 50% en
leche fresca.
( 0.38 – 0.42% a.láctico
4Escurrido
2. Coagulación y
corte de la cuajada
5. Fundido y salado
6. Moldeo
3. Cocción
Temperatura. 40-45 oC
Tiempo: 15 –30 min.
Agitación por 3 min y
reposo de 5 min.
7. Enfriamiento
o
Pasar la cuajada a una
mesa inclinada o
escurridor.
En palila o marmita.
Tiempo: 10 – 15 min
Tiempo: 5 – 10 min.
Pesar y llevar la
cuajada al molde.
T: 65 - 70 oC
Temp: 50 oC.
8. Empaque
Materiales como: Sarán o
vitafilm (mezcla de PVDC y
PVC) y el plástico.
9. Almacenamiento
De 4 - 8 oC por 2 semanas.
Fuente. Diagrama diseñado por la autora
Dejar enfriar en el molde por
3 o 24 horas. Utilizar moldes
de PVC o acero inoxidable.
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Quesillo huilense o tolimense ( a partir de leche ácida)
Como su nombre lo indica este tipo de queso se produce en las regiones del
departamento del Tolima, especialmente en los municipios de Espinal, Ibagué,
Guamo, Natagaima y Lérida y en la regiones del departamento del Huila como
campo alegre, Garzón, Dorada, Puerto Salgar y Puerto boyacá. Este quesillo
actualmente se fabrica en otros departamentos como los Santanderes, Cesar,
Meta, Cauca, Cundinamarca Risaralda y quindío y en general en todas las
regiones de clima cálido, presentándose diferentes variedades según la región de
donde provenga.
Este queso es de tipo fresco ácido, no madurado, de pasta hilada y su materia
prima es la leche de vaca. Su contenido de humedad es del 67% en queso
desgrasado y con un 51% de materia seca. Entonces es un queso semiblando y
de alto contenido graso, según la clasificación de la FAO/OMS.
Forma y apariencia
En la producción artesanal el queso es una masa circular con la apariencia de las
arepas o puede tener una forma semicuadrada, su empaque artesanal es la hoja
de plátano, por lo cual no requiere de molde. Pero a nivel industrial, su forma es
rectangular debido al molde utilizado, obteniéndose unos bloques hasta de 5
libras. Presenta una superficie blanca y brillante y su consistencia interna es
semiblanda, pero no se desabarata al frote de los dedos, su textura es cerrada sin
ojos, y se observa en capas, cuando está muy fresco.
Conservación. este queso debe conservarse refrigerado para una duración de 8
días, conservando en este lapso de tiempo su aroma y sabor ácido - láctico
característico.sinembargo, cuando el queso es empacado en hojas de plátano se
transporta al producto el aroma y sabor característico de la hoja, lo que lo hace
muy agradable a los consumidores.
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Composición química del quesillo huilense.
Tabla 16. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL QUESILLO HUILENSE
Características
Valores de referencia
Humedad (%)
49-51
Materia grasa (%)
24-26
Proteína (%)
19-21
Sal (%)
1.1-1.4
Materia grasa en materia seca (%)
51
Humedad del queso desgrasado
(%)
pH
67
5.2 – 5.5
Acidez (% ácido láctico)
0.7 –0.8
Fuente: Guía para producir quesos Colombianos. ICTA. 1995
TECNOLOGÍA
En la elaboración del quesillo se utiliza como ingrediente principal el lacto suero
con el fin de acidificar la leche y desmineralizar la caseína, lográndose que la
cuajada tenga la capacidad de hilar y por lo tanto darle la consistencia elástica y la
capacidad de derretirse con el calor por lo cual se utiliza en la preparación de
sándwiches y pizzas.
El lactosuero utilizado para la elaboración del quesillo debe acificarse hasta
obtener un grado de acidez entre los 150 y 200 grados Thorner( 1.35 – 1.8% de
ácido láctico), luego se mezcla con leche hasta obtener una acidez de 40 a 45oTh.
Los cálculos para determinar las cantidades de cada uno de estos componentes,
se pueden realizar como ya se sabe, aplicando el cuadrado de Pearson.
Una vez se haya estandarizado la acidez de la mezla ( leche y lactosuero) se
ajusta la temperatura a 30 – 32oC y se le agrega el cuajo dejando en reposo por 5
a 10 minutos, se debe adicionar una cuarta parte de lo que se adiciona para el
queso campesino. luego se adiciona el suero ácido cuya cantidad se ha calculado
previamente. Al agregar el suero ácido, se produce la coagulación o corte de la
leche. Es necesario determinar el grado de acidez de la leche y del suero.Los
productores artesanales no determinan la acidez, sino que deido a su experiencia
van agregando poco a poco el suero ácido a la leche hasta que se forme una
cuajada suave, de consistencia gelatinosa y flote sobre el suero claro y verdoso.
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Después de la formación de la cuajada, esta se deja escurrir sobre la mesa para
después proceder al fundido o hilado y salado, el cual puede hacerse durante o
depués del fundido. Una vez se observe una cuajada seca, brillante y elástica, se
deja enfriar un poco para que se evapore parcialmente y se continua con el
moldeo. La cuajada se deja en los moldes hasta que adquiera la temperatura
ambiente y luego se retira del molde, se empaca y se almacena en refrigeración.
Este queso proporciona un rendimiento del 12 -–13%. Su uso más común es como
materia prima para la elaboración de pizzas; su conservación es mayor que la del
queso campesino pero menor que la del doble crema.
A continuación se presenta el diagrama de flujo corespondiente a la elaboración
del quesillo huilense.
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Figura 32. Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del quesillo
huilense
1. Fermentar
2. Selección y
filtrado de la leche
Suero: Acidez 150 –
200oTh
Leche libre de
adulterantes mastites o
calostro. Manipulación
higiénica.
Temperatura: 22-30 oC
Filtro higiénico y de
5. Adicionar el
suero ácido y
coagulación
Cant de cuajo: la cuarta
parte de la del queso
campesino. Agitación
suave.
8. Enfriamiento en
moldes
Dejar en el molde por
varias horas, expuesto
a corriente de aire frío,
hasta que conserve la
forma por sí solos.
5. Escurrir y cortar
la cuajada
Pre-prensado de la cuajada
dentro del suero. Dejar en en la
mesa de escurrido por 10 – 15
min. Cortar la cuajada (trozos
de15 cm de lado).
9. Empaque
Polietileno de baja
densidad u otro
material adecuado.
Fuente. Diagrama diseñado por la autora
3. Valorar acidez y
calcular cant. De
suero y leche
Titular 10 ml de suero con
NaOH 0.1 N, oTh = ml.
De NaOH x 10.
4. Ajustar
temperatura y
adicionar cuajo
Temperatura: 30 - 32 oC
Utilizar Pearson para
lograr una acidez de 38 45 oTh.
6. fundir (ohilar) y
salar
Sal: 12 – 15 / Kg de cuajada.
-75 oC
Calentar a: 70
con
agitación permanente,
levantando la cuajada, a
10. Almacenamiento
4 - 8 oC. Vida útil: 2
semanas
7. Moldear
Preenfriar y colocar en
moldes. y dejar por
varias horas hasta que
conserve la forma.
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Queso pera ( con acidificación de cuajada)
Descripción general. Es un queso de pasta hilada al cual se le da diferentes
nombres como: queso de mano, queso siete cueros, queso campesino tipo
mozarella queso charaleño entre otros. El quesadillo
(elaborado en Tunja y
Ubaté, Dpto de Cundinamarca) también forma parte de este grupo de quesos, con
la diferencia de que contiene relleno de bocadillo de guayaba. Se produce
principalmente en el departamento de Boyacá, en los municipios de Boavita,
Belén, Duitama y Tunja, en esos municipios se le da el nombre de queso de mano;
Al noroccidente del Meta, en el municipio de Cumaral se le llama queso
sietecueros En el Norte de Santander en Cúcuta, se le da el nombre de queso
campesino tipo mozarella, con el nombre de garita en Villa del Rosario; como
queso charaleño en el municipio de Charalá (Dpto de Santander) y en Bogotá y
municipios vecinos como Cajicá y Tabio se le denomina queso pera.
Es un queso tipo fresco ácido (no madurado), de pasta hilada, y cuya materia
prima es la leche fresca de vaca. Su contenido de humedad como queso
desgrasado es del 63% y 46% de materia grasa en materia seca. Según
clasificación FAO/OMS, es un queso semi blando, con alto contenido en grasa.
Sabor y aroma. Su sabor es suave ligeramente ácido muy agradable al paladar.
Su aroma es característico a leche y poco ácido.
Forma y apariencia. Su forma más común es parecida a la pera y se presenta
con pesos entre 100 a 500 gramos. Para pesos mayores se utiliza la forma
rectangular. Su superficie tiene un color blanco –crema, poco brillante y sin
corteza. Internamente su consistencia es semi-dura que no se desbarata con la
fricción de los dedos; de textura cerrada y sin ojos. Presenta una conformación de
capas en estado fresco. (Ver en anexos figura 33).
Conservación. Se conserva refrigerado a temperaturas entre 4 a 6oC con una
vida útil de dos semanas.
Composición Química. Ver tabla 17
TECNOLOGÍA
Se obtiene a partir de la leche de vaca, puede ser entera o semidescremada,
cruda pasterizada a una temperatura de 71oC, pero la mayoría de los productores
prefieren utilizar la leche cruda. La leche se coagula enzimáticamente,
obteniéndose una cuajada, la cual se somete a incubación por pocas horas con el
fin de proporcionar la acidez deseada, durante el cual se produce la fermentación
ácido- láctica originada por las bacterias que contenía la leche en forma natural o
por el cultivo láctico adicionado antes de la coagulación de la leche.
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CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 301105 – TECNOLOGIA DE LACTEOS
En el proceso de acidificación el pH de la cuajada debe ser entre 6.6 y 5.2, con el
fin de desmineralizar (pérdida de calcio) la cuajada y ayudar al proceso de hilado o
estirado durante el calentamiento de la cuajada. Cuando se logra ese pH, se
procede a hilar toda la masa de la cuajada en agua o salmuera a una temperatura
mayor de 70oC y continuar con el moldeo dándole la forma adecuada según la
región donde se elabore, algunas regiones realiza el moldeo a mano otras utilizan
moldes de diferentes formas. Si el moldeo se realiza en agua entonces la sal se
adiciona mediante una inmersión en salmuera de 20oBaumé, por unos minutos, de
acuerdo al tamaño deseado.
Tabla 17. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL QUESO
PERA
Características
F
Valores
de referencia
Humedad (%)
47-49
Materia grasa (%)
21-25
Proteína (%)
23-25
Sal (%)
1.1-1.2
Materia grasa en materia
seca (%)
Humedad del queso
desgrasado (%)
pH
45
5.2 – 5.6
Acidez ( % en ácido láctico)
0.5 –0.6
63
Fuente. Guía para producir quesos Colombianos.1995
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LECCIÓN 38. QUESOS MADURADOS
Como se dijo anteriormente el único queso colombiano en cuyo proceso se
somete a un tratamiento moderado de maduración, es, el queso tipo paipa. Como
el proceso de maduración en sí ya se ha explicado en los capítulos anteriores,
teniendo en cuenta que son tratamientos que se realizan en quesos producidos a
nivel internacional, en donde se aplica la tecnología para producir quesos
madurados por bacterias o fermentos rojos ( tipo picante); quesos madurados con
mohos como el Camembert, o el queso azul entre otros, por lo tanto en este
capítulo el tema a tratar sera el queso paipa. (ver figura 35A y 35B quesos
madurados y queso paipa)
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Figura 34. Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del queso pera
1. Selección y
filtración de la leche
cruda
2. Estandarización
de materia grasa
(clarificación)
3. Tratamiento
térmico
4. Ajuste de
temperatura
Temperatura:71oC
Temperatura: 32oC
Acidez: menor de 17oTh.
M.G: 1.8 –3.6%
(semidescremada o entera).
5. Inoculación con
cultivo láctico
6. Adición del cuajo
y coagulación
7. Corte de la
cuajada
Cultivo mesófilo o termófilo
Dosis del cuajo para 30
minutos de coagulación
Temperatura: 32 oC
Tamaño cubos de 1 cm
de arista.
2 – 4% de inóculo
9. Agitación
15 minutos.
Temperatura: 32 - 35 oC
11. Moldeado
10. Desuerado total
Recoger la cujada
dentro del suero y
retirarla
La cuajada se empaca
en talegos y se cuelga.
8. Reposo
Por 5
minutos.
12. Acidificación o
maduración
Hasta pH 5.6 – 5.2 o
prueba de hilado positiva.
30 oC por 2 –3 horas
18 oC por 5 – 10 horas
13. Hilado
En salmuera saturada (8%). T:
70 -80 oC Introducir cuajada
en tajadas Reposar en
caliente. 2 –3 min Amasar
dentro de la salmuera y llevar
a moldes
14. Moldeo
Puede ser manual o en
moldes de diferente material.
Se deja enfriar en salmuera
saturada, para mantener la
forma.
Fuente. Diagrama diseñado por la autora
15. Empaque
El más utilizado es el
polietileno de baja densidad.
Evitar llevar a cuarto frío sin
empacar porque toma color
amarillo y la corteza se
endurece demasiado.
16 Almacenamiento
Cuarto frío a 4- 6 oC.
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Queso paipa
Descripción general. Es un queso elaborado a partir de la leche fresca de vaca y
cuyo proceso es semejante al del queso campesino amasado y prensado. Su
mayor producción está en el departamento de boyacá, especialmente en los
municipios de Paipa, Sotaquirá, Belén, Santa Rosa Socha y Cerinza.
Este es un queso tipo semimadurado, lo que le permite una mayor conservación
que la de los quesos frescos, su contenido en humedad como queso
desengrasado es del 60% y de materia grasa en materia seca es del 41%. Es un
queso semiduro con contenido mediano de grasa, según la clasificación de la
FAO/OMS.
Apariencia y forma. Una vez terminado el tiempo de maduración el queso toma
un color amarillo claro, ligeramente brillate, con una corteza corrugada que puede
tener hasta 5 milímetros de espesor. Su forma más común es la cilíndrica de 20
Kg aunque se encuentran otros de forma rectangular de 15 Kg o cilíndricas más
pequeñas de 1.2 a 5 Kg. En cuanto a su apariencia interna, presenta una textura
semidura, seca, poco desmenuzable, suave y uniforme, con ojos que pueden ser
de origen mecánico, de levaduras (pequeños o irregulares) o de coliformes (
pequeños, de superficie lisa , alargados o redondos). Ver figura 35B
Conservación. Se mantiene en bodega madurando durante una a tres semanas,
después de las cuales puede ser consumido, pero en la actualidad por factor de
costos los fabricantes solo lo dejan en la bodega de maduración durante 1 a dos
semanas. Composición química.Ver tabla 18
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Tabla 18. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL QUESO
PAIPA
Características
Valores de referencia
Humedad (%)
49-51
Materia grasa (%)
21-24
Proteína (%)
20-22
Sal (%)
1.1-1.4
Materia grasa en materia
seca (%)
Humedad del queso
desgrasado (%)
pH
44 - 47
62 -65
4.9 – 4.4
Fuente: ICTA. Guía para producir quesos colombianos.1995
Tecnología.
La producción de este queso es esencialemente artesanal y a ello se deben sus
características propias del queso semimadurado típico de las regiones donde los
campesinos lo fabrican con el propósito de aumentar su conservación y poderlo
comercializar de una manera más segura.
Este queso se elabora a partir de leche cruda con el fin de proporcionar las
características organolépticas ( aroma, sabor y color) y la textura características
de este tipo de queso. Por lo tanto la leche se somete a filtración, para luego
descremarla hasta que su contenido de grasa baje de 3.5 a 2.5%. Enseguida se
somete a coagulación enzimática por 40 a 60 minutos y se corta la cuajada en
forma de granos pequeños con apariencia de granos de arroz. La cuajada
cortada se somete a reposo por 10 a 15 minutos con el fin de que se precipite al
fondo de la tina y poder retirar más fácilmente el suero. La cuajada se presiona
suavemente contra el fondo del recipiente, se amasa suavemente y se coloca
sobre una mesa inclinada para lograr el escurrido del suero, el cual puede durar
10 minutos. Una vez la cuajada adquiera la consistencia deseada, se rompe con
las manos, se amasa con fuerza y se le añade la sal ( 20 grs / Kg de cuajada).
El suero cremoso liberado se recupera para filtrarlo y descremarlo y obtener la
grasa. Después de estar amasada la cuajada se introduce en los moldes de
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madera, los cuales están cubiertos con sus respectivos lienzos. Los quesos en el
molde se someten a un presión manual y después si pasan al prensado mecánico
donde se ejerce una presión de 12 – 20 veces el peso del queso. Los quesos se
retiran de la prensa al día siguiente y se llevan al cuarto de maduración el cual
debe estar e una temperatura de 12 a 18oC y una humedad relativa del 70%
aproximadamente. La maduración de los quesos puede durar de dos a tres
semanas, durante la cual los quesos se someten al volteo todos los días con el fin
de formar una corteza homogénea. Su rendimiento es de 8 – 10 Kg / 100 litros de
leche. Estos quesos se llevan al mercado sin ningún tipo de empaque y pueden
durar varias semanas sin perder sus características organolépticas
Algunos investigadores han tratado de aplicar una mayor tecnología para fabricar
este queso, sometiendo a pasterización la leche, adicionando cultivos lácticos,
cloruro de calcio y sal de nitro. Además utilizando en vez de moldes de madera,
moldes en acero inoxidable, logrando obtener un queso de tipo europeo
semimadurado pero nunca el queso con las características organolépticas y de
textura propias del queso paipa producido con la tecnología autóctona de la región
de Boyacá, y que hoy en día ha adquirido un lugar relevante en el grupo de los
quesos madurados.
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Figura 36. Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del queso “paipa”
1. Selección y
filtración de la leche
cruda
Buena calidad
higiénica libre de
antibióticos y mastitis
2. Estandarización
de materia grasa
(clarificación)
3. Adición del cuajo
y coagulación
4. Corte de la
cuajada
Dosis del cuajo:
para 40 –50 min.
Tamaño: grano de
Descremar 20 –
30% de la leche (
2.5% de grasa)
Arroz.
Temperatura: 30
5. Reposo
15 minutos
9.Amasado y salado
Manual. Sal : 20 gr/
kg de queso
13. Maduración
Tiempo: 2 – 3 semanas
6. Desuerado
parcial
Extracción de 40 –
60% del suero
10. Moldeo
Molde hueco por ambos
lados forrar con lienzo
7. Pre - prensado
Presionar contra el fondo del recipiente para recogerla.
Dejar drenar en mesa inclinada. Tiempo: 15 –20 min,
hasta consistencia firme.
11. Prensado
manual
Presión con los puños y volteo
cada 45 minutos
14. Empaque
15. Almacenamiento
Se comercializa sin
empaque
Refrigración por vairos
meses y a temperaturas
entre 15 - 18 oC por varias
semanas.
Temperatura: 12 – 18oC.
Fuente. Diagrama diseñado por la autora
8. Escurrido
12. Prensado final
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LECCIÓN 39. Defectos de los quesos
La calidad de un queso se determina por características fundamentales como:
aroma, color, consistencia, textura y aspecto general, las cuales dependen del
tipo de queso que se produce, por lo tanto los defectos de los quesos se deberán
a el deterioro de alguna de estas características que identifican los diferentes tipos
de queso, que le hacen perder su calidad y muchas veces hacerlos no aptos para
el consumo, en la medida que pierden sus características organolépticas o que ya
no podrían ser un producto inocuo.
Es importante resaltar que algunas características que se consideran defectos en
un tipo de queso, son cualidades deseadas en otros tipos de queso, tal es el caso
de la presentación de ciertos mohos (azules, blancos, entre otros) en la superficie
de ciertos quesos madurados, que permiten identificarlos y evaluar su calidad, en
cambio la aparición de mohos en un queso fresco es un factor de deterioro del
producto y que lo hace no apto para el consumo.
Los defectos de los quesos se deben a diferentes causas entre las cuales están:
Fermentaciones anormales originadas por contaminación de microorganismos en
la leche original o que se desarrollan durante su elaboración; errores en el manejo
de las variables durante el proceso de elaboración, condiciones de
almacenamiento inadecuadas.
Entre los defectos más frecuentes en los quesos se encuentran:
•
•
•
•
•
•
Hinchazón, ocasionados por fermentaciones con alta producción de gas,
ocasionando la aparición de ojos irregulares y abombamiento. Esta
hinchazón puede ser precoz, que aparece a los tres día de producción o
tardía, que aparece a los 10 días de elaboración).
La putrefacción que se debe a la contaminación de microorganismos no
deseables y patógenos causantes de un olor nauseabundo, se presentan
dos tipos de putrefacción: la Blanca y la de color ceniza.
Defectos de corteza que ocasionan pigmentos o decoloraciones y se debe
a problemas de almacenamiento.
Defecto de sabor, que dan lugar a sabores ácido, amargo, a rancio y a
suero, los cuales se deben a diferentes causas.
Defectos de cuerpo y textura, ocasionados por mal manejo y control de
variables en diferentes etapas del proceso de producción, como: cuerpo
duro, cuerpo friable, textura abierta, manchas blancas y húmedas y de
apariencia. y por último
Defectos de color.
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A continuación se presenta un cuadro donde se presenta el tipo de defecto, las
causas del mismo, sus efectos y el control que se debe realizar para evitarlos.
Tabla 19. DEFECTOS DE LOS QUESOS
DEFECTOS
CAUSA
EFECTO
Hinchazón:
Fermentación de la lactosa con En Quesos frescos.
producción de gas
Grano esponjosos o
Por levaduras como la
Cuajadas flotantes.
-Precoz ( a los tres Torulopsis sphaerica
días)
CONTROL
Tratamiento
térmico de la leche
y BPM( buenas
prácticas de
manufactura)
Sabores indeseables
bacterias coliformes o
enterobacter.
Textura abierta, sabor picante
y amargo
-Tardía ( a los 10
días)
Acción de las bacterias
esporógenas anaerobias
(clostridium) con producción de
ácido butírico, hidrógeno y
Formación de ojos de gran
acético (fermentación butírica).
tamaño y agrietamiento de la
Se origina por contaminación
superficie del queso.
con escrementos
Solo en los quesos
madurados, de pasta dura y
corteza firme.
Putrefacción
- blanca
Putrefacción de color blanco.
Por el B. Putrificus ( Temp. Consistencia muy blanda y
o
Óptima 37 C y pH 7.2). por olor nauseabundo
exceso de humedad. Se
destruye
con
tratamiento
térmico.
Grietas y color ceniza azulado
- Ceniza
o café en la pasta del queso y
Por el B. Proteoliticum ( Temp. olor fecal.
o
Óptima 30 C y pH 7) .
De corteza (por Por hongos como:
Ennegrecimiento
en
la
(microorganismo Monilli – nigra
superficie
del
queso
y
s)
desintegración de la corteza.
Puntos café en la corteza
Puntos rojos y deterioro de la
El Penicillium casei.
corteza en los quesos duros.
El Oospora aurantiaca.
Penetra en la masa del queso
formando cavernas
Oospora caseivorans
De sabor.
- Ácido.
Exceso
en
la
cantidad
de
Practicas de
higienización en el
ordeño y el uso de
oxidantes ( nitratos,
bromatos, clorato
sódico o potásico
para inhibir el
crecimiento del
Clostridium
Tyrobutyricum.
BPM
Con
un
buen
manejo y control de
las variables del
proceso
y
en
ocasiones con el
uso de cultivos
lácticos.
Se evitan con una
salazón adecuada
u
una
buena
higiene
y
desinfección de las
bodegas
de
almacenamiento.
Calcular y adicionar
la cantidad precisa
del
cuajo
la
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cultivo láctico.
Sabor
fuerte
ácido
Leche con carga alta de característico del queso.
microorganismos acidificantes
y no tratada térmicamente.
Coagulación defectuosa.
Exceso de humedad por
aumento
rápido
de
la
temperatura de la cuajada
Corte desigual de la cuajada
Bajos contenidos de sal
no cantidad.
utilizar
leche de buena
calidad higiénica y
si
conviene
pasterizarla.
Control
en
el
proceso
de
coagulación
y
calentamiento de la
cuajada y adicionar
el contenido de sal
apropiado al tipo de
queso.
Aumento de la actividad
proteolítica del cuajo.
Cantidades muy altas de
Cloruro de calcio.
Uso de leches rancias por Sabor amargo, desagradable.
almacenamiento de más de
dos días.
No estandarización de la
materia grasa.
Contaminación
de
microorganismos con gran
actividad proteolítica y lipídica
como:
Streptococcus
liquefaciens, casei amari y
toroula amara.
- Amargo.
Deficiencia en los tratamientos
térmicos de la leche que no
permiten la destrucción de la
lipasa
del
microorganismo
presente.
- Rancio
Adicionar
las
antidades
adecuadas
de
cuajo y cloruro de
calcio.
Utilizar
leches frescas y de
buena
calidad
microbiológica.
Estandarizar
la
grasa de la leche
según la cantidad
de grasa adecuada
al tipo de quseo.
Sabor a rancio
Operaciones
inadecuadas
como el corte de la cuajada, el
calentamiento que ocasione la
retención del suero.
Sabor lácteo característico del
suero.
- A suero.
De
cuerpo
textura.
- Cuerpo duro.
y
Calentamiento muy alto de la
cuajada que ocasiona una
sinérisis muy alta.
Proceso
tecnológico
inadecuado especialmente en
el corte y agitación mecánica
que da lugar a un queso con
poca humedad.
No estandarización de la grasa
produciendo un queso con bajo
contenido de grasa y de cuerpo
duro.
Exceso de cantidad en aditivos
como el cloruro de calcio y sal.
Exceso de humedad, de acidez
Queso con muy baja humedad Un buen manejo y
y duro.
control de todas las
variables
p
parámetros en el
Obtención de un queso muy proceso
de
seco.
elaboración de los
diferentes tipos de
quesos y utilizar la
formulación
adecuada
de
Queso de consistencia dura.
ingredientes
y
aditivos
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- Cuerpo friable.
- Textura abierta.
y deficiencia en el contenido de Consistencia harinosa
sal.
Falta de acidez en la cuajad,
enfriamiento muy rápido antes Masa no compacta
del moldeo y o prensado
defectuoso.
Corte defectuoso o por adición
de cultivos lácticos con grupos Granos más grandes, más
- Manchas blancas que no se mezclan.
ácidos y húmedos.
y húmedas.
Cortezas
o
superficies
cuarteadas, bordes quebrados
y superficies maduradas.
- De apariencia.
De color
Contaminación con algunos Centros
hongos,
distribución manchas
inadecuada de la sal o mezcla queso
de cuajadas diferentes.
Por actividad
bacterias.
de
algunas
decolorados
en la masa
o Buenas practicas
del de manufactura.
Puntos color café, manchas
anaranjadas o rojas
Fuente. Elaborada por la autora, según Guía para producir quesos colombianos. ICTA. 1995
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LECCIÓN 40. Aprovechamiento del suero y equipos de fabricación
El suero obtenido como subproducto de la fabricación del queso actualmente se
aprovecha no solo para alimento animal sino también para alimento humano,
debido a su gran contenido en proteínas, lactosa y minerales necesarias para la
nutrición del hombre. Por ejemplo la proteína del suero es mejor aprovechada con
respecto a su nutrición y digestibilidad que la propia caseína del queso. Por ello
actualmente se produce exquisitos productos a partir del suero, apetecidos por
una gran población y se descarta el hecho que solo sirve para alimentación de
cerdos. Dichos productos se describen a continuación:
Proteína de suero (pasta de suero o requesón).
Es un suero dulce y fresco resultante de la fabricación del queso blando o de corte
cuando se calienta hasta una temperatura de 90 a 95oC , y con una posterior
acidificación que forma los pequeños flóculos de proteína del suero con una
apariencia más gruesa, que se separan con facilidad del resto del suero, La
acidificación puede realizarse utilizando suero acidificado o ácido cítrico ( 6 ml de
ácido cítrico al 50% en 10 litros de leche). se deja en reposo por 10 a 30 minutos,
obteniéndose una proteína sérica bastante consistente que se localiza en la
superficie del suero. Luego se tamiza y se comprime con un lienzo suavemente.
La proteína se puede obtener también a partir del suero ácido que resulta de la
elaboración de queso fresco o requesón. El cual se calienta de 90 - 95 oC, pero no
se le adiciona ácido cítrico. De esta forma la proteína precipita en grumos muy
finos, los cuales se deben dejar en reposo por unas horas para poder separarlos
por filtración cuando los granos finos floten en la superficie. La pasta de este
suero es áspera e insípida, por lo cual se debe mezclar muy bien hasta formar una
pasta de consistencia cremosa y uniforme utilizando para ello una batidora de
cuchillas o cutter.
La pasta obtenida después del batido, se somete a diferentes tratamientos según
los productos ácidos o dulces que se deseen obtener. Siempre se le añade ácido
cítrico para obtener el pH adecuado (4.0 – 4.29) para mejorar el sabor y obtener
un requesón agradable y de buena calidad. Este producto conforma las pastas
untables de proteína sérica. En algunas regiones se elabora el queso para untar, a
partir de pasta de suero el cual se mezcla con hierbas y condimentos
obteniéndose pequeños quesos que son colocados en cuartos secos y ventilados
durante 1 – 2 semanas obteniéndose unos quesos más consistentes que se
consumen como queso para untar o como ingrediente de muchos platos. Estos
quesos tienen un largo período de conservación
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También se utiliza como materia prima para producir cremas y postres como.
Cremas para tartas exentas de grasa, tipo “tiramisu”, crema de vainilla, de
chocolate de café, de fresa entre otros.
•
Equipos utilizados en la elaboración de quesos.
Hoy en día existe una gran producción de productos lácteos que aunque se
iniciaron en forma artesanal, debido a la gran producción de leche en el país la
industria se ha visto en la obligación de introducir la tecnología de estos productos
logrando estandarizar procesos y obtener productos de gran calidad técnica,
microbiológica y nutricional y con una gran capacidad de conservación. Tal es el
caso de la industria quesera, la cual ha tenido un gran auge en los últimos años,
lanzando al mercado una gran variedad de quesos de fabricación autóctona de las
diferentes regiones, que compiten en calidad y por qué no en tecnología.
En Colombia existen industrias como Alpina, Colanta, Colácteos, Alquería, entre
otras, que poseen una planta con un gran desarrollo tecnológico, que le ha
permitido producir toda la línea de productos lácteos, desde la leche pasterizada,
ultrapasterizada, entera, descremada y últimamente deslactosada, además, todos
los productos obtenidos a partir de la leche desde la leches concentradas, en
polvo, leches fermentadas, y todas las variedades de queso, todos ellos de gran
calidad, para competir en el mercado nacional e internacional. También es
necesario resaltar que todavía existen industrias artesanales, que aunque con
utensilios y herramientas más elementales, y con una pequeña capacidad de
producción elaboran, productos de buena calidad, pero con unas características
muy específicas de las regiones que la producen siendo muy apetecidos por los
turistas que las visitan.
Descripción de algunos equipos de la industria quesera.
Aunque no es objeto de este curso detenerse en una descripción muy detallada de
los equipos utilizados en la industria quesera, se presentará una breve descripción
de los equipos básicos que se utilizan en el proceso general par al fabricación de
quesos.
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El Pasterizador. Las industrias con buena capacidad tecnológica, utilizan el
intercambiador de placas, otras utilizan tanques Pasterizadores en acero
inoxidable provistos de un homogenizador y de una cupla (termómetro) para
controlar la temperatura.
Tinas o tanques de coagulación. En el pasado eran de madera, actualmente se
construyen en acero inoxidable por dentro y por fuera. Presentan una doble
camisa por donde circula el vapor y el agua para realizar el calentamiento y
enfriamiento de la leche o de la cuajada. Está provista de un sistema de drenaje
para permitir la salida del lactosuero, con su respectiva válvula y con un sistema
que permite su inclinación para poder evacuar del todo el lactosuero en caso de
ser necesario.
La tina también puede disponer de una herramienta de agitación mecánica,
provista de palas y accionada por un motor de velocidad lenta, que permiten el
desplazamiento de las palas o el movimiento de rotación y cuya velocidad no debe
ser mayor de 60 rpm. Este sistema permitirá una agitación homogénea.
Liras: es una herramienta que se utiliza para el corte de la cuajada. Se construye
en forma de marco, en acero inoxidable u otro material fe fácil limpieza y
desinfección. Este marco presenta filos en sus aristas, con cuerdas o cuchillas,
colocadas a una distancia que puede variar desde 3 a 20 milímetros en sentido
horizontal en una de las liras y vertical en la otra con el propósito de obtener los
trozos de cuajada en cuadros de tamaño uniforme y con el tamaño adecuado al
tipo de queso a fabricar. Tienen además un mango en su parte inferior, para su
manipulación y un punto de apoyo en su parte inferior para permitir su
desplazamiento a través de la tina, una vez se cuelgan de un gancho.
Prensas. Se utilizan en la operación de prensado de los quesos, en donde se
compacta la masa después del moldeado y se ajusta para lograr una determinada
humedad de la pasta del queso obtenida. Existen en el mercado diferentes tipos
de prensas desde la hidráulicas, mecánicas y neumáticas. Están provistas de un
sistema de recolección del lactosuero, liberado durante la operación del prensado
y se aconseja que las bandejas que estarán en contacto con las piezas de queso
sean enacero inoxidable.
Cuarto de maduración: donde se colocan los quesos a madurar desde una a tres
semanas para los quesos semi-maduros y hasta varios meses para quesos con
diferente estado de maduración. Deben estar provistos de los dispositivos que
permitan controlar la temperatura y la humedad y ser de fácil higienización.
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Utensilios y equipos varios. Para estos se presentará a continuación una lista
paralela entre los equipos y utensilios utilizados en la planta artesanal y la planta
industrial.
Tabla 20. UTENSILIOS Y EQUIPOS EN QUESERÍA
PLANTA ARTESANAL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Tanque de reserva de agua
Estufa industrial de gas
Prensas de palanca o de tormillo
Nevera o cuarto frío
Fondos u ollas (80 – 160 lt)
Paila de fundido
Mesa de escurrido
Mesa de empaque
Balanza de reloj
Balanza gramera
Moldes para queso
Selladora de polietileno
Cuchillos
Termómetros con sonda metálica
Soporte para bureta
Bureta graduada de 25 c.c.
Pipeta volumétrica de 10 c.c.
Soporte para material de empaque
PLANTA INDUSTRIAL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
Tanques de reserva de agua
Caldera
Banco de hielo
Compresores de aire
Tanque de recepción de leche
Bombas sanitarias para conducción de
leche
Enfriador de placas o tubular
Tanque de leche cruda
Pasterizador lento o de placas
Centrífuga clarificadora
Tinas de cuajado con agitación mecánica
Láminas para pre – prensado
Bomba sanitaria para evacuación del suero
Mesa de moldeo
Moldes para queso
Prensa hidráulica o neumática
Tanque de salmuera (en fibra de vidrio)
Cuarto de maduración
Parafinadora
Mesas de empaque
Balanza
Empacadora al vació
Fuente. ICTA. Guía para producir quesos colombianos. 1995
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CAPITULO 3. OTROS PRODUCTOS DERIVADOS DE LA LECHE
Existe una gran variedad de productos derivados de la leche que se ofrecen
actualmente en el mercado a nivel nacional e internacional, además de los que se
han estudiado anteriormente, sin embargo, no es el propósito de este curso
tratarlos todos, sino dar los fundamentos tecnológicos y científicos de los
productos más representativos y que sea el estudiante con la asesoría del tutor
que amplíe sus conocimientos de acuerdo a sus intereses o necesidades.
Este capítulo comprende las siguientes temáticas:
Lección 41. La mantequilla
Lección 42. Defectos de la mantequilla
Lección 43. El helado
Lección 44. Defectos del helado
Lección 45. El arequipe y manjar blanco.
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LECCIÓN 41. Producción de mantequilla
•
Descripción general
La mantequilla es un producto lácteo graso, que se obtiene a partir de la nata o
crema de la leche cruda mediante un batido o amasado. Su contenido en materia
grasa es mayor del 80%, la cual se encuentra cristalizada. La operación de batido
se facilita más a una temperatura entre 15 – 20oC, motivo por el cual su
producción es más frecuente en zonas de clima templado. Hace algunos años la
fabricación de la mantequilla se realizaba más que todo a nivel artesanal, sin
embargo actualmente el proceso de fabricación tiene un mayor grado tecnológico,
obteniéndose un producto de gran calidad y con muy buena capacidad de
conservación además de obtener un buen rendimiento y por ende bajos costos.
Se fabrican diferentes tipos de mantequilla como: la obtenida a partir de nata
fermentada (ácida), o de nata dulce; mantequilla con o sin sal.
Los aspectos más importantes, para el producto y su fabricación son:
Flavor. Se deben evitar la aparición de aromas indeseables, debido a la lipólisis o
a contaminantes volátiles. Un calentamiento prolongado de la nata produce un
sabor a cocido no agradable en la mantequilla. Tener gran cuidado en el proceso
de acidificación pues las bacterias lácticas heterofermentativas, son esenciales
para obtener una mantequilla de buena calidad.
El componente responsable del aroma de la mantequilla es el Diacetilo entonces
tan importante es su producción como su estabilidad, puesto que algunas
bacterias lácticas pueden volver a reducirlo. Las bacterias homofermentativas
como Lactobacillus Lactis ssp. Lactis biovar; diacetylactis, pueden sintetizar el
diacetilo pero, se debe tener mucho cuidado porque algunas cepas producen
mucho acetaldehído, otorgándole el flavor característico de una leche fermentada
como el yogurt, a la mantequilla.
Capacidad de conservación. La mantequilla es muy susceptible a alteraciones
microbianas que ocasionan flavores extraños (pútrido, ácido, levadura, queso y a
rancio). Este defecto, en la mantequilla de nata fermentada se debe a la
contaminación con mohos y levaduras, por tener un pH bajo( menos de 4.6) que
no permite el crecimiento de bacterias. La lipólisis proporciona un flavor a jabón y
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a rancio, esto implica que la leche debe estar libre de microorganismos
psicrótrofos causantes de la producción de lipasas.
Durante el almacenamiento prolongado, pueden producirse la autoxidación de la
grasa, así sea a una temperatura de –20oC, con la consecuente aparición de
sabores a grasa y a pescado.
Consistencia. Los cristales de grasa que se unen en forma de red son los que le
dan firmeza a la mantequilla. Se requiere una consistencia que le permita
conservar su forma, pero a la vez que sea lo suficientemente blanda para el
untado en el pan. Estas propiedades ocasionan bastante problemas porque las
condiciones de temperatura para su conservación en refrigeración, por una parte
aporta una textura firme y por otra parte ocasiona la pérdida de su extensibilidad
(capacidad de untado), debido a su endurecimiento.
Color y homogeneidad. Generalmente no presenta problemas y se obtiene
fácilmente.
Rendimiento. Las pérdidas de grasa se producen en el desnatado y batido de la
nata.
La mazada. También llamada suero de mantequería es un subproducto obtenido
de la elaboración de mantequilla, tiene algunos usos pero su conservación
constituye un problema. Por ejemplo la mazada fermentada se utiliza como bebida
para humanos o para la alimentación del ganado, ésta desarrolla rápidamente
flavores de oxidación. La mazada de nata dulce es una materia prima para la
elaboración de otros alimentos. En general estos subproductos tienen poca
demanda.
•
Proceso de elaboración de la mantequilla.
Obtención de la nata
Para obtener un mayor rendimiento en el proceso y una mejor calidad del
producto, se aconseja obtener la nata por centrifugación y no por separación
natural de la nata cuando se deposita en la superficie, ya que con este tipo de
desnatado, se retira un gran porcentaje de leche junto con la nata y por ende el
contenido graso de la nata será menor, lo cual influye negativamente, en la
eficacia y eficiencia del batido. El contenido de grasa ideal en la nata para la
elaboración de la mantequilla es del 30 – 40%.
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Antes de centrifugar la leche se requiere someterla a un calentamiento a una
temperatura entre los 40 a 45oC, es decir, superior al punto de fusión de la grasa
(35 oC), puesto que si se centrífuga a una temperatura inferior se deja un
contenido importante en la leche, lo cual indica que la máquina centrifugadora se
debe calibrar de tal manera que la nata obtenida contenga un 30 - 40% de grasa.
En caso de que la leche de origen no ha sido pasterizada se recomienda someter
la leche a una pasterización baja (72 oC por 15 segundos o 63 oC, por 30 minutos).
La pasterización de la nata cumple con los siguientes objetivos: destruir los
gérmenes patógenos; eliminación de la mayor parte de la flora original para
obtener un medio estéril en la siembra de los fermentos lácticos; inactivación de
las lipasas que pueden ser causa de rancidez en la nata y formación de productos
sulfurados que evitan la oxidación de la grasa.
Sin embargo no es necesaria la pasterización alta para la destrucción de los
gérmenes patógenos y la inactivación de la fosfatasa. Después de la pasterización
de la crema o nata se debe someter a una refrigeración rápida para evitar la
aparición de sabor a cocido y favorecer la cristalización de la materia grasa.
En el caso de fabricación de mantequilla artesanal, una forma de calcular la grasa
de la nata a obtener es mediante la siguiente fórmula:
Tasa de grasa en la leche de origen x 100
= Cantidad de nata de la leche de
Origen (%)
Tasa de grasa deseada en la nata
Teniendo en cuenta que en la operación de centrifugación la totalidad de la grasa
de la leche, se transfiere a la nata, entonces, la cantidad de grasa en la nata
dependerá de la cantidad de nata obtenida, lo cual significa que a mayor cantidad
de nata obtenida de la misma cantidad de leche de origen, menor contenido de
grasa en la leche y si la cantidad de nata obtenida es menor entonces, el
contenido graso de la leche será mayor.
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Ejemplo 1
Si el contenido graso de la leche de origen es de 4% (al inicio de lactación) y el
contendido de grasa deseado es del 38%. La cantidad de nata a obtener debe ser:
4 x 100
= 10.6%
38
El anterior resultado indica que el 10.6% de la leche inicial, debe ser la cantidad
de nata a obtener para que ésta contenga un 38% de grasa.
Ejemplo 2
Si el rendimiento de la centrífuga es de: 130 litros /hora, el 10.6% representa una
cantidad de leche inicial de 13.8 litros de leche por hora (130 x10.6/100) que se
debe centrifugar para obtener una nata del 38% de grasa. Sin embargo cuando
no se tiene los 13.8 litros de leche sino menos, entonces se calcula el tiempo que
requiere trabajar la centrífuga para obtener 1 litro y de esta forma se obtiene la
base de cálculo para cualquier cantidad de leche que se tenga previsto procesar.
Así:
Si 13.8 litros se obtienen en 3600 segundos (1 hora), 1 litro se obtendrá en X
segundos:
3600 x 1
= 260.9segundos = 4 minutos, 5.8 x 10-3 segundos
13.8
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Entonces se requiere que la centrífuga trabaje 4 minutos, 5x 1010-3 segundos para
obtener 1 litro de nata con un 38% de grasa.
La fórmula para el cálculo de un rendimiento diferente de la centrífuga será:
3600 seg. x 1 litro
= tiempo necesario para 1 litro de
nata.
Cantidad de nata (calculada en litros/hora)
Maduración de la nata
Existen dos formas de madurar la nata: la física, mediante la cual se obtiene una
manteca de nata dulce y de nata ácida y la Biológica mediante la cual se obtiene
solamente una manteca de nata ácida. Pero ambos tipos de maduración tiene
propósitos diferentes. Con la maduración física se trabaja la cristalización de la
grasa y las características del batido y con la maduración biológica se influye
especialmente en el sabor, sin embargo ambos métodos requieren en común de
un tiempo, que determina si es necesario o no batir la nata, para obtener la
mantequilla.
Maduración física de la nata con control de temperatura
Para obtener la mantequilla se requiere de una grasa cristalizada y firme. Esto se
logra al someter la nata a un enfriamiento rápido a temperaturas de solidificación
de la grasa láctea (8 – 22oC) seguida de un largo período de almacenamiento, con
el fin de madurar la nata. Un método eficaz es madurar la nata en el refrigerador
durante 12 horas posterior a la centrifugación. Esta maduración física se debe
efectuar tanto para elaborar mantequilla de nata dulce como de nata ácida.
Antes de someter la nata madura al batido se aconseja dejar la nata a la
temperatura ambiente, pero si la nata se somete a baño de maría para obtener la
temperatura de batido (14 - 18 oC), entonces la temperatura del agua no debe ser
mayor de 25 oC, puesto que una temperatura mayor ocasiona la fusión de la grasa
cristalizada, causando problemas en el batido.
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CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 301105 – TECNOLOGIA DE LACTEOS
Maduración biológica con bacterias Acidolácticas
Para la elaboración de la mantequilla de nata ácida además de la maduración
física de la nata se realiza una maduración con bacterias acidolácticas, mediante
la adición del cultivo que contienen dichas bacterias las cuales fermentan la
lactosa produciéndose el ácido láctico y otros componentes que le proporcionan el
aroma y el sabor característico.
Las cepas de fermentos lácticos para la siembra de las cremas son:
Estreptococcus lácticos acidificantes (Str. Cremoris) y productores de
diacetilo (Str. Diacetylactis).
Una mezcla de Estreptococcus heterofermentativos o Leuconostoc,
productores de aromas pero poco acidificantes y de streptococcus lácticos
acidificantes.
Las especies productoras de aroma pueden producir en medio ácido compuestos
como el acetilmetilcarbinol, el cual se puede oxidar a diacetilo o reducirse a
butanodiol, según el pH del medio. Pero de estos tres componentes, sólo el
diacetilo es aromático y es el componente básico del aroma de la mantequilla, por
lo que se requiere un medio ácido, aireado para favorecer la formación de este
compuesto aromático. El ácido cítrico también contribuye a aumentar la cantidad
de diacetilo..
Existen dos formas para este proceso: la maduración caliente y la maduración fría
– caliente.
Para la maduración caliente, la nata se enfría a temperaturas entre 15 - 18 oC, se
centrífuga y se inocula un 2 – 3% de leche o nata ácida. Después se deja
madurando durante 20 horas en un ambiente fresco. La temperatura, por debajo
del punto de solidificación de la grasa láctea y el tiempo de maduración a la cual
ha sido sometida la nata, ocasiona la cristalización de la grasa. La acidificación se
logra con la adición del cultivo. Una vez se haya logrado la maduración la nata
puede someterse a la operación del batido en esa temperatura.
La maduración fría – caliente, consiste en que la nata recién obtenida (sin
madurar), se deja en un refrigerador durante 8 horas a una temperatura de 6 - 8
o
C, con el fin de lograr una maduración física. Luego la nata se extrae del
frigorífico y se siembra con un 5 – 6% de leche ácida y se deja en reposo a
temperatura ambiente durante unas 12 a 14 horas para ser sometida al batido. La
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ventaja de este método es que proporciona una mayor capacidad de untado a la
mantequilla.
Es importante resaltar que en ambas técnicas se puede utilizar el cultivo secado –
congelado en reemplazo de la leche ácida, y en tal caso se requiere elevar la
dosis del cultivo.
Batido
La acidez de la crema o nata desarrollada durante la maduración, modifica la capa
lecitina – proteica, que rodea los glóbulos grasos y de esta forma se favorece el
batido. Es necesario sin embargo, no superar los 600D en la parte no grasa o sea
400D en la crema con 35% de M.G.
La nata madurada se somete a la operación de batido en una batidora o
mantequera, cuya capacidad depende de la mantequilla a obtener. El principio de
obtención de la mantequilla o butirificación implica una modificación de la
suspensión de los glóbulos grasos con inversión de las fases, que consiste en la
aglomeración de los glóbulos grasos, mediante un intenso tratamiento mecánico,
en el cual se incorpora aire en el interior de la masa de la nata (batido),
originándose una espuma de burbujas muy finas. Los glóbulos grasos que
inicialmente se encuentran dispersos de manera uniforme en la nata se juntan y
comprimen contra las superficies de contacto entre el aire y la nata, a este
fenómeno físico se le da el nombre de “aglomeración”.
Inmediatamente después del batido se rompen las membranas que envuelven los
glóbulos grasos, acumulándose la grasa de la nata y dando lugar a la formación
del grano de la mantequilla. La fase no grasa (el suero láctico) se separa. A mayor
tiempo de batido mayor será los granos de la mantequilla formados. Se
recomienda obtener granos con un tamaño semejante al de un guisante.
Las mantequeras de mayor uso tienen forma de un tonel cilíndrico que gira en
torno de su eje; en su interior los “batidores”, planchas o placas fijas al cilindro,
favorecen la agitación. Estas actualmente se construyen en acero inoxidable, con
superficie interior rugosa. Actualmente existen en el mercado mantequeras de
diferentes formas como: cúbicas, de sección triangular redondeada, en tronco de
pirámide, bicónicas, entre otras.
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Después del batido, se continúa con el filtrado del suero resultante, para el cual se
deber tener el cuidado de extraer completamente el suero de la mantequilla con el
fin de evitar la contaminación de microorganismos al encontrar un medio óptimo
de crecimiento en el suero de la mantequilla. Con un filtrado completo del suero
se puede garantizar una mejor conservación de la mantequilla.
Después de la separación del suero los granos de la mantequilla se lavan una a
dos veces con agua fría y potable, con el fin de eliminar todo residuo de suero. El
agua en lo posible se debe enfriar previamente con hielo, para darle una mayor
consistencia a los granos de la mantequilla. Entre más sólidos sean los granos,
mayor es la eliminación de agua, durante el amasado, logrando obtener un
producto con un porcentaje de agua según las normas de calidad.
El amasado se realiza suavemente utilizando para ello una máquina amasadora.
Durante el amasado se rompe el grano de la mantequilla y se libera agua que
debe ser filtrada. Dicha operación se realiza unas 5 – 6 veces, hasta que ya no se
filtra más agua. Después se sigue amasándose más rápidamente con el propósito
de redistribuir el agua residual en forma homogénea en el seno de la mantequilla.
Esta operación es igualmente importante para lograr una buena conservación del
producto obtenido. Luego se le da la forma a la masa de la mantequilla, se envasa
y se almacena en el refrigerador.
Conservación y almacenamiento.
La mantequilla se debe conservar a temperatura de refrigeración, para evitar
contaminación por microorganismos mesófilos. Por lo que se debe almacenarse
en un cuarto frío o refrigerador. También se debe proteger de la luz del ambiente,
debido a que la grasa de la mantequilla es atacada fácilmente por la los rayos de
luz ultravioleta ocasionando la oxidación de la grasa y el llamado “sabor luz”. Es
suficiente media hora de exposición a la luz del ambiente para que se inicie la
modificación del sabor y aroma de la mantequilla. Por lo tanto la mantequilla debe
empacarse con un material opaco y almacenarse en un lugar protegido de la luz
(un cuarto frío o refrigerador).
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Figura 38. Diagrama de flujo para la elaboración de mantequilla a partir de
nata cruda.
Desnatado de la
leche
Nata (30- 40% de grasa)
Enfriar la nata
a 15 oC
Enfriar la nata
Madurar por
12 horas
Adicionar 4 a 5% de
leche ácida o cultivo
Calentar a
Batir (hasta
obtener
granos ∼
Madurar por
16 – 18 horas
Filtrado ( para
eliminar suero)
Amasar y filtrar
el agua
Moldear la masa
Envasar - Refrigerar
Mantequilla de nata dulce
Mantequilla de nata ácida
Fuente. J. Amiott. Ciencia y Tecnología de Leche. Editorial Acribia. S.A. España 1999
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LECCIÓN 42. Defectos de la mantequilla
Defectos de sabor y olor
Estos defectos pueden aparecer debido a que la mantequilla absorbe los olores de
los lugares en donde es almacenada, por ejemplo el olor a potrero, el sabor a
viejo o algún olor a alguna sustancia o alimento que contenga el refrigerador, pero
algunos de los defectos de sabor son de origen químico o microbiológico los
cuales se describen a continuación.
Sabor a pescado (en mantequillas almacenadas). Ocasionado por: adición de
crema ácida a la mantequilla salada; Uso de equipos de cobre; exposición e
incorporación de aire.
Rancio. Causas: pasterización deficiente, donde no se destruye la lipasa (enzima
que reacciona con la grasa produciendo glicerina y ácidos grasos, como el
butírico); acción de hongos y bacterias que producen lipasas (Pseudomonas Fragi)
Sabor metálico. Causas: acción de la herrumbre (óxido) de tambores y equipos.
Sabor a sebo. Causas: oxidación de la grasa con producción de aldehidos y
cetonas. El proceso de oxidación se acelera con la presencia de sales de cobre o
de hierro; con la exposición a la luz del sol o rayos U.V. el proceso de oxidación se
reduce con bajas temperaturas (refrigeración) y con la utilización de focos de luz
amarilla en la sala de producción y de almacenamiento.
Sabor a queso y sabor pútrido. Causas: desarrollo de bacterias proteolíticas que
atacan la caseína.
Sabor a vaca y a potrero. Causas: desarrollo de Escherichia y Enterobacter.
Defectos de Textura y cuerpo.
Textura abierta con aparición de humedad. Causas: batido de la crema (nata) a
temperatura insuficiente y con grasa no cristalizada; llenado excesivo de la
batidora; falta de enfriamiento del agua de lavado; mala disolución de la sal;
mantequilla mal amasada.
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Textura grasienta. Causas: deficiente cristalización de la grasa; batido a
temperatura muy alta; agua del lavado poco fría; mantequilla demasiado amasada.
Defectos de aspecto y color
Mantequilla manchada o marmolada. Causas: sal mal repartida; sal seca y sin
disolver; temperatura del agua de lavado mucho más baja que la mantequilla;
mezcla de mantequillas obtenidas en diferentes días.
Mantequilla con la superficie decolorada. Causas: acción de la luz;
mantenimiento de la mantequilla en agua por mucho tiempo. Contacto de la
mantequilla con las paredes de las cajas de empaque; contacto con el aire, entre
otras.
Superficie de mantequilla de color más acentuado. Causas: evaporación de la
humedad en la superficie del producto.
Decoloración por acción de hongos.
LECCIÓN 43. Producción de helado
Generalidades. El helado es uno de los productos lácteos de mayor antigüedad
algunos autores relatan que este producto se produce y consume desde los
tiempos de Catalina de Médicis y Marco Polo. También de que apareció en el
mercado en París desde 1774 y en Nueva York y Pensilvania entre 1774 y 1780.
Pero realmente quien fundó la primera fábrica de helado fue Jacob Fussell, en
1851 y por ello es considerado el padre de esta industria.
Desde esa época la industria heladera ha tenido mucho auge, lográndose en 1913
obtener la patente del método de congelación por expansión directa, el cual en
1922 se utilizó para fabricar los congeladores de helados. La pasterización alta
(HTST), se inició en Estados Unidos desde 1953 y a partir de ese año se introdujo
la automatización en el proceso para fabricar helado.
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•
Descripción del helado
El helado como producto lácteo, además de contener leche está constituido por
una mezcla de azúcares y aditivos en pequeñas cantidades, de estabilizantes y
emulsificantes, dicha mezcla o preparación de helado, se transforma en helado
después de que se somete al batido y posteriormente al congelado.
Existen diferentes tipos de mezclas para preparar el helado que pueden cumplir
con las normas técnicas y leyes establecidas para este tipo de producto, por lo
cual el fabricante puede tener muchas opciones para fabricar helado, sin embargo
para seleccionar los componentes y proporciones de los mismos, se deben tener
en cuenta los siguientes requisitos:
Ley y normas
Aspecto económico
Función de los ingredientes
Aceptabilidad de los consumidores
Estudio del mercado
Ley y normas3
Normalmente la mezcla de un helado debe contener como mínimo:
Sólidos totales (S.T.): 36%
Materia grasa (M.G.) de leche: 10%
La anterior fórmula, corresponde a 180 gramos de ST y 50 gramos de M.G. por
litro de helado. Si se adiciona jarabe de chocolate, frutas y/o nueces, el porcentaje
de materia grasa puede ser del 8% con un contenido de 40 g de M.G./l de helado.
El helado de leche debe contener entre 3 y 5% de M.G. de leche y el 33% de
extracto seco. Se debe tener en cuenta que estas son proporciones mínimas y es
el fabricante quien finalmente puede elegir proporciones mayores en dichos
componentes.
3
J. Amiott. Ciencia y Tecnología de Leche. Editorial Acribia. S.A. España 1999
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Aspecto económico
Si este se interpreta desde el punto de vista de la cantidad de los componentes lo
más barato sería utilizar la mezcla con el contenido mínimo de los mismos, sin
embargo hay que tener en cuenta otros aspectos como son la composición,
sistema de fabricación y el rendimiento obtenido (volumen porcentual), sobre este
último aspecto se tratará más adelante.
•
Función de los componentes
En la fabricación del helado el papel de sus diferentes componentes juega un
papel muy importante para obtener una calidad óptima del producto. A
continuación se tratará en forma muy breve el papel que juega cada uno de los
componentes del la mezcla con respecto a las características finales del producto.
•
Materia grasa. Esta proporciona las características de sabor y textura al
helado. El contenido de grasa debe ser el adecuado, puesto que un exceso
de grasa, conduce a problemas en la etapa de batido del helado. La
actividad de la grasa en el proceso de formación del producto depende del
tamaño de los glóbulos grasos y de la dispersión de la emulsión en la
mezcla. También dependerá del contenido de S.N.G. (sólidos no grasos)
del equilibrio mineral, la homogenización y el contenido y tipo de
emulsificante utilizado.
Otros aspectos a tener en cuenta en lo relacionado con la cantidad de grasa es
el costo y la aceptabilidad de los consumidores, con respecto a este último
aspecto se debe tener en cuenta que hoy en día los consumidores prefieren
productos bajos en calorías, por lo que se debe apuntar a producir helados con
bajo contenido de grasa, dentro de los límites requeridos. Este contenido en
grasa puede estar entre los 10 –12%.
•
Sólidos no Grasos obtenidos de la leche de la leche (S.N.G.L.)
Entre estos componentes se encuentra en mayor cantidad las proteínas y la
lactosa. Las proteínas, además de contribuir a la dieta alimenticia como
producto importante para la nutrición, es un componente que también es
responsable de darle la textura característica al helado y por tener grupos
hidrófobos, estos rodean las membranas de los glóbulos grasos y
conjuntamente con los emulsificantes y estabilizantes, proporcionan las
propiedades reológicas del helado.
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La lactosa como azúcar de la leche contribuye a darle el sabor dulce de la
leche, sin embargo no debe estar en exceso puesto que deteriora la textura de
la leche debido a la formación de granos no deseables en la textura. Se
recomienda un 10–12% de S.N.G para obtener un helado de buena calidad y
buena aceptabilidad por parte del consumidor.
•
Fuente de Sólidos no grasos de origen lácteo
Estos pueden obtenerse a partir de productos o subproductos lácteos como la
leche desnatada, concentrada o en polvo; el lactosuero en polvo y
concentrados proteicos del mismo origen. Para la adición de estos
componentes, se debe tener en cuenta lo siguiente: un alto contenido de
proteína daría al producto una textura mejor, mayor facilidad de batido y un
mejor rendimiento pero un exceso puede ocasionar defectos de la consistencia
y sabor del helado. Un exceso de lactosa, modifica el punto de congelación, y
afecta la textura.
•
Tiempo de conservación
Algunos autores calculan el tiempo de conservación del helado en función del
contenido de S.N.G.L (lactosa principalmente) para calcular ese contenido se
utiliza uno de los siguientes factores:
El suero de la mezcla dividido por un factor de 5.4 o 6.4, cuando el helado va a
consumirse rápidamente y no va a estar sometido a variaciones de temperatura.
Por un factor de 6.9 o 7.4 cuando el helado va a conservarse por más de dos
semanas y existe la posibilidad de que varíe la temperatura.
Ejemplo. En una mezcla de helado, cuya composición sea de 14% M.G, 18% de
azúcar y 0.6% de estabilizante se realizan los siguientes cálculos:
Suero de la mezcla = 100 – (4 +18+0.6) = 67.4
67.4/6.4 = 10.5% contenido máximo en S.N.G.L para un helado de las
características del primer caso.
67.4 / 7.4 = 9.10% contenido máximo en S.N.G.L. para el segundo caso.
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Lo anterior significa que para un mayor tiempo de almacenamiento y condiciones
no muy estables, se debe añadir un contenido de S.N.G.L menor.
Ingredientes importantes de la mezcla
1. Azúcares
Es el componente que le proporciona un sabor dulce y agradable al helado. Su
cantidad óptima está entre el 14 – 16%, pero si se excede este contenido, se
produce un enmascaramiento del sabor natural del producto, una textura
pegajosa y un descenso marcado en la congelación.
2. Estabilizantes.
Debido a sus propiedades hidrófilas, “ligan” las moléculas del agua,
modificando la viscosidad de la mezcla y evitando la formación de cristales
grandes, para darle una textura suave, con mayor resistencia al fundido y una
consistencia apropiada. Además facilitan la operación del batido formando
burbujas de aire más pequeñas y por ende una mayor rigidez a la estructura en
la interfase aire – mezcla. La dosis de este depende principalmente del tipo de
estabilizante, de la composición de la mezcla y de la técnica utilizada en la
fabricación.
3. Emulsionantes
Su función además de estabilizar la emulsión grasa es la de proporcionar una
mejor consistencia, textura y aspecto exterior de los helados. También le
confiere una mayor resistencia a la fusión y facilita el batido por lo cual se
obtiene un mayor rendimiento. Al modificar la tensión en la interfase aguagrasa, el diámetro medio de los glóbulos grasos, se reduce después de la
homogenización hasta menos de 1 µm. Entonces la micro- estructura del
sistema y su estabilidad depende del tipo de emulsionante agregado y de las
condiciones en el proceso de fabricación, principalmente en las etapas de
homogenización y congelación.
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Proceso de elaboración del helado
Las etapas que básicas que comprende la elaboración de un helado de leche son:
Mezcla de los ingredientes, pasterización, homogenización, maduración,
congelación y endurecimiento. A continuación se describe cada una de las etapas
del proceso.
•
Mezcla de los ingredientes
Consiste en mezclar en un tanque los ingredientes cuya composición depende de
la formulación determinada. En esta mezcla unos ingredientes pueden estar en
polvo y otros en forma líquida o puede suceder que todos los ingredientes estén
en forma líquida. En el primer caso los ingredientes líquidos se agregan al tanque
que está provista de un sistema de calentamiento y balanza. Allí se agitan y se
calientan y los ingredientes en polvo se agregan a la mezcla antes de que la
temperatura exceda los 50oC. Se aconseja mezclar los ingredientes secos antes
de adicionar a la mezcla de los ingredientes líquidos para obtener una mejor
dispersión. Cuando en la fórmula se utiliza nata y/o mantequillas congeladas,
estas deben ser fundidas antes de agregar a la mezcla.
Cuando los ingredientes de la mezcla son todos líquidos, estos se agregan
directamente al tanque regulando las válvulas y las bombas hasta llevar al tanque
las cantidades calculadas para cada uno de los ingredientes. De esta forma el
proceso puede ser totalmente automatizado.
•
Pasterización
Este proceso debe realizarse para asegurar la calidad higiénica de la mezcla. Para
esta se puede utilizar tres tipos de procesos:
Proceso discontinuo o por cochadas. Este se utiliza solo en fábricas pequeñas. Se
somete la mezcla a una temperatura entre 68 - 70oC.
Pasterización alta. El calentamiento de la mezcla es a temperatura entre 70 –
85oC, por 2 a 20 segundos. Este tratamiento es el que más se aplica, debido a que
se obtiene mejores resultados en las características organolépticas y reológicas
del helado y en el aspecto económico, además permite que el proceso se pueda
automatizar totalmente.
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Pasterización ultra alta (UHT). El calentamiento es una temperatura entre 100–
130oC, durante 1 a 40 segundos.
Este tratamiento puede ser ventajoso en la mediada que mejora la consistencia
por las modificaciones de estructura y propiedades de las proteínas, también
aumenta la capacidad de retención de agua, pudiendo reducir la dosis de
estabilizante y los grupos reductores que se liberan, actúa como antioxidantes.
Pero si se alcanzan temperaturas mayores de 120oC entonces se puede ocasionar
defectos de sabor.
En síntesis, las condiciones óptimas de pasterización, depende principalmente de
la composición y el tipo de ingredientes utilizados. Por ejemplo la viscosidad del
helado se puede alterar aún en el caso de no adicionar estabilizantes y es posible
que no se logre disolver por completo los ingredientes cuando las condiciones de
la pasterización no se controlan adecuadamente.
•
Homogenización
El propósito de esta operación es obtener una emulsión uniforme y estable en la
mezcla. Normalmente el diámetro de los glóbulos grasos varía entre 0.5 a 4µm; en
la homogenización, la relación superficie/volumen y los fenómenos de absorción
en la superficie de los glóbulos se modifican significativamente. Por ejemplo
cuando el diámetro de los glóbulos pasa de 3.6 a 0.6µm, la superficie en m2/litro
de mezcla aumenta de 163 a 977 m2.
Con la homogenización las propiedades físicoquímicas de la mezcla sufren
grandes modificación, por ejemplo la viscosidad aumenta, se facilita el batido o la
formación de espuma y la consistencia, textura y propiedades de fundidos mejoran
considerablemente.
Los principales factores a tener en cuenta en la homogenización son:
•
Presión. Esta depende principalmente del tipo y composición de la materia
gras u de la relación MG/ESM. Algunos autores, recomiendan variaciones
entre 17 a 135 Kg/cm2 para mezclas con un contenido entre 10 a 14% de
materia grasa. Pero en forma general se acostumbra utilizar presiones entre
140 a 175 Kg/cm2 (13790 a 17230 Pa), sin embargo no es una regla estricta
así que es por la experiencia del fabricante que se puede estandarizar
dicha variable hasta obtener un buen resultado. En la mayoría de los casos
se requiere de una doble homogenización para lograr romper los glóbulos
grasos que se forman en la primera homogenización simple.
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•
Temperatura. La temperatura de homogenización influye notoriamente en
las características físicas de la mezcla. Temperaturas inferiores a 63oC
ayudan a la agregación de los glóbulos grasos. Se acostumbra utilizar
temperaturas entre 65 a 75oC.
En los procesos continuos la homogenización está sincronizada con la
pasterización, para lo cual la operación se puede realizar después de la sección
de mantenimiento del pasterizador o después del calentamiento a la temperatura
seleccionada para la pasterización y en estas condiciones cuando la temperatura
alcanza los 85oC el efecto de la homogenización. Pero a temperaturas más bajas
la viscosidad aumenta y a temperaturas más altas la viscosidad disminuye.
•
Maduración
Esta operación consiste en mantener la mezcla a una temperatura entre -2 a -4
durante 4 a 24 horas antes de someterla a la congelación. Para que se realice por
completo la hidratación de las proteínas y estabilizantes, se cristalice la grasa y
proporcione unas las propiedades físicas adecuadas a la mezcla.
El tiempo de maduración puede variar según los ingredientes utilizados en la
mezcla sin embargo algunos autores consideran que una maduración de 4 horas
es suficiente siempre que la congelación se en un proceso continuo. Además
cuando la mezcla la componen ingredientes líquidos cuyas proteínas están
hidratadas y estabilizantes de acción rápida se puede omitir maduración y obtener
un helado de buena calidad.
•
Congelación y aumento porcentual de volumen
En el proceso de congelación de la mezcla ocurre lo siguiente: una parte del agua
que contiene la mezcla, se transforma en hielo y se incorpora el aire obteniéndose
el aumento de volumen requerido. En un cilindro provisto de un agitador con
cuchillas y una camisa por donde circula el líquido refrigerante, se introducen la
mezcla y el aire entonces, las cuchillas del cilindro van raspando la superficie
refrigerada sobre la superficie donde se congela la mezcla.
Es necesario tener en cuenta dos condiciones importantes para obtener un
producto de calidad óptima:
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4. El hielo formado debe contener cristales muy pequeños con un diámetro
inferior a 35µm
5. El aire, en forma de pequeñas burbujas debe estar uniformemente
distribuído. El número de las burbujas depende del aumento de volumen.
Las condiciones físicas anteriores forman una micro-estructura que da lugar a la
consistencia y textura del producto.
Durante la congelación la temperatura desciende hasta -5 a -6oC condiciones que
en una mezcla de composición media, aproximadamente el 50% de agua se
convierte en hielo. Cuando la temperatura alcanza a -10oC el porcentaje de hielo
será mayor del 70%.El resto del agua seguirá ligado a las proteínas y
estabilizantes o forman parte de un jarabe con un gran contenido en azúcar y
minerales.
En un proceso continuo dicha operación se realiza en forma muy rápida con una
agitación muy fuerte de las cuchillas, formándose cristales muy pequeños y
numerosos. Entonces lo aconsejable es que la temperatura de extrusión en el
congelador sea los más baja posible y el tiempo de congelación sea lo más rápido
posible.
En los congeladores convencionales cuando se utiliza una temperatura demasiado
baja, se ocasionan problemas mecánicos, disminuyendo la capacidad del equipo.
Una reducción de la temperatura de (-5 a -6oC) reduce la capacidad del equipo en
un 50%. Pero con la utilización de los congeladores modernos (temperaturas de
extrusión: -8 a -9oC) se obtienen excelentes resultados ya que en estas
condiciones se pueden obtener cristales de hielo muy pequeños, en tamaños que
oscilan entre 18 y 20µm, pero el equipo funciona a presiones 5 a 6 veces más
altas.
En el proceso de congelación se incorpora aire a la mezcla par obtener los que se
denomina “aumento porcentual de volumen” (overrum). El aire se encuentra
distribuido en forma de vesículas de cuyo número y tamaño depende la textura del
producto final. Para obtener mejores resultados el diámetro de las burbujas de aire
debe estar entre los 60 y 100µm, porque si es mayor, se presentarán defectos en
la textura del producto.
•
Cálculo del aumento porcentual del volumen del helado
Para este cálculo se pueden utilizar las fórmulas según los siguientes ejemplos:
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1. Cálculo del aumento porcentual para un proceso por cochada (en una
operación).
Con 2000 litros de mezcla se fabrican 3760 litros de helado. Calcular el
rendimiento (R)
Solución
R =
volumen del helado – volumen de la mezcla x 100
Volumen de mezcla
R=
3760 - 2000
x 100
2000
R = 88%
Otra forma de calcular el rendimiento es a partir de los pesos así:
Se han obtenido 2000 litros de helado con un peso de 0.6 kg/l, a partir de una
mezcla de 1000 litros que pesa 1.2 kg/l. Calcular el rendimiento.
Solución:
Peso de la misma mezcla: 1000 x 1.2= 1200 Kg
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Peso del mismo volumen de helado =
Rendimiento =
1200x 0.6 /1.2= 600Kg
1200 - 600
x 100
= 100%
600
R = 100%
También
1.2 – 0.6
R=
= 100%
0.6
2. Calcular el peso de un volumen de helado para obtener un aumento
porcentual de volumen según los siguientes datos:
Peso de 1 litro de mezcla: 1.05 Kg
Rendimiento: 150%
Cuánto pesará el litro de helado?
Solución
R = 1.05 – X
X
X 100
Entonces, 150 =
X
De donde: X = 0.42 Kg / litro de helado.
1.05 - X x 100
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•
Endurecimiento
Después de que el helado sale del congelador se envasa y se somete de nuevo a
congelación. En este proceso el porcentaje de agua que en un principio era de
aproximadamente un 50% aumenta en un 80 – 85%.
En este caso lo más
importante es que el endurecimiento sea bastante rápido y para ello se aconseja
una cámara de congelación con una buena circulación de aire y que pueda
ajustarse a temperaturas entre 35 – 40oC, de esta manera el endurecimiento del
producto ocurre en menos de 2 horas si el envase utilizado es de 1 litro.
LECCION 44. Defectos en los helados
Los defectos más comunes que se pueden presentar en un helado son de sabor,
textura y consistencia, mientras que los defectos de color y apariencia no ocurren
a menudo y su corrección es más fácil.
•
Sabor
Estos defectos se deben principalmente a la mala calidad de las materias primas e
ingredientes utilizados a una formulación inadecuada de los ingredientes y a
problemas en los procesos de fabricación y conservación.
Las materias primas de mala calidad pueden transmitir en el producto final,
sabores a oxidados o a rancio relacionados con la materia grasa. La acidez
provocada por una mezcla de mala calidad bacteriológica proporciona al producto
final un sabor típico de los productos fermentados. La calidad de los aromatizantes
es importante porque si son de mala calidad ocasionan sabores desagradables en
el helado, tal es el caso de los extractos de limón o de naranja, que transfieren un
sabor amargo al helado cuando no cumplen con las condiciones óptimas de
calidad.
•
Con respecto a la formulación puede ocurrir un exceso o defecto de
azúcar o aromatizante, obteniéndose productos muy dulces o muy
insípidos o con fuerte sabores a los saborizantes como la vainilla. Sin
embargo es importante tener en cuenta el gusto de los consumidores pues
algunos prefieren el helado muy dulce, otros menos dulce y con sabores
naturales. El porcentaje de dulce aconsejable para los consumidores que
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prefieren el producto con el sabor normal es del 17%. La cantidad de
aromatizante también debe ser la apropiada para no ocasionar sabores
desagradables al helado.
•
Con respecto a defectos de fabricación están: el sabor a cocido, debido
a un tratamiento térmico muy fuerte que causa deterioro en las proteínas de
la leche. Si las operaciones de fabricación y de almacenamiento no son
óptimas puede aparecer la oxidación de las grasas debido a que las lipasas
no fueron inactivadas y se produce la liberación de ácidos grasos volátiles.
Un almacenamiento en el punto de venta en condiciones inadecuadas
puede ocasionar transformaciones químicas del producto dando lugar a
sabores como: oxidado, a madera entre otros. La selección del envase es
importante pues algunos no protegen de la acción oxidante de la luz.
•
Textura y consistencia
Según investigaciones recientes se ha demostrado que la alteración o deterioro de
estas propiedades se deben a muchos factores, entre los cuales los más
importantes a tener en cuenta son:
Con respecto a la textura del producto esta depende del número o tamaño de las
partículas, su organización y distribución. En las condiciones adecuadas el helado
debe tener una textura suave y agradable en la boca. Pero cuando no es así,
presenta una textura arenosa o áspera.
El defecto en la textura del helado se debe a: una mala formulación de la mezcla,
condiciones inadecuadas en el proceso de fabricación y variaciones de
temperatura en el almacenamiento.
Con respeto a la consistencia el helado debe ser de una consistencia firme, que
no se funda fácilmente y que no transmita sensación desagradable de frío en la
boca. Entonces un helado que no tiene una buena consistencia, se funde muy
rápido, forma espuma, es grumoso, grasiento, blando, pegajoso, pesado
quebradizo y pastoso. Estos defectos pueden deberse a unas condiciones
inadecuadas del proceso de fabricación, una formulación mal balanceada o con
ingredientes que han sufrido transformaciones en sus propiedades funcionales.
Cuando la formulación de la mezcla está bien balanceada y sin embargo aparece
defectos de consistencia, estos se deben a problemas en la homogenización en
donde no se logró un buen rompimiento de los glóbulos grasos.
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LECCIÓN 45. Arequipe y Manjarblanco
Descripción de los productos
Arequipe, llamado dulce de leche, cuya concentración de sólidos solubles es alta,
permitiendo una mayor estabilidad y conservación del producto.
Es un producto de color pardo debido a la reacción de Maillard, que se logra con el
ajuste de la acidez y con un fuerte tratamiento térmico.
Su textura es suave y libre de grumos o granulosidades. Esta textura se obtiene
mediante la sustitución de una proporción de sacarosa por glucosa y con la
hidrólisis previa de la lactosa por acción de la enzima β-galactosidasa, para
obtener productos de moléculas más pequeñas y más solubles.
El manjar blanco es un producto típico del Valle del Cauca. El fundamento de su
elaboración es similar a la del arequipe y su diferencia radica principalmente en
dos aspectos: no es necesario hidrolizar la lactosa y en su formulación, se incluye
harina de arroz, almidón de maíz o almidón modificado. Obteniéndose un producto
que presenta un grado inferior en grados Brix al arequipe, es decir un porcentaje
menor de azúcares solubles
FundamentoTeórico
Tanto el arequipe como el manjar blanco son productos típicos colombianos, los
cuales son ejemplos del proceso de concentración de la leche, con el fin de
aumentar los sólidos totales y su diferencia fundamental radica en la formulación y
en el proceso de hidrolización de la lactosa.
El arequipe se obtiene por concentración normal o al vacío, mezclando una
proporción de leche de vaca con una proporción determinada de azúcar, esta
proporción depende del grado de concentración que se desee, el contenido de
grasa de la leche y el tiempo de conservación que se requiere. A mayor
concentración final menor cantidad de azúcar y menor contenido de agua. Por otra
parte cuando el contenido de grasa es alto, la cantidad de azúcar a agregar puede
ser mayor sin que ocurra el azucaramiento o cristalización delñ azúcar, pero si el
porcentaje de grasa es menor, entonces la cantidad de azúcar tambie´n debe ser
menor.
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En cuanto al período de almacenamiento, en la medida que el porcentaje de
azúcar sea mayor, la cantidad de agua evaporada será mayor y por ende la
conservación del producto será por un periódo mayor.
También es necesario señalar que temperaturas inferiores a cero grados
centígrados producen, la cristalización de la sacarosa.
Materias Primas
La materia prima principal del arequipe es la Leche de vaca, las características
físicas y químicas de la leche varía según raza, origen y nutrición del animal.
Para la elaboración del arequipe, la leche debe cumplir con las siguientes
características:
Acidez: Esta es una variable de mayor importancia en la producción del arequipe,
se expresa en grados Dornic (un grado Dornic es igual a 0.01% de ácido láctico).
Este parámetro depende de la calidad microbiológica de la leche.
Para la fabricación del arequipe la leche debe tener una acidez no mayor a 19
°Dornic, teniendo en cuanta que en el proceso de elaboración, la acidez aumenta
proporcionalmente, y puede ocasionar la coagulación de las proteínas.
La caseína, es la principal proteína de la leche y precipita a la temperatura de
proceso, a un pH entre 4.6 y 4.8, que equivale a una acidez entre 30 y 40 °Dornic.
Por lo tanto, es aconsejable agregar sustancias neutralizantes, que impidan la
formación de grumus, o en otros casos ocurra la sinéresis (separación del agua
de los sólidos). El neutralizanto que se usa con mayor frecuencia es el bicarbonato
de sodio.
Corrección de la acidez: esta se realiza teniendo en cuenta que el peso
molecular del bicarbonato de sodio es 84, siendo momovalente al igual que el
ácido láctico, cuyo peso molecular es 90. De acuerdo a esto, 84 partes de
bicarbonato de sodio neutralizan 90 partes de ácido láctico. Si la acidez es
valorada en grados Dornic, es importante recordar: que un (1) grado dornic
expresa el contenido de ácido láctico, y la acidez dornic es el número de décimas
de mililitro de soda N/9 empleada para valorar 10 ml de leche en presencia de un
indicador (fenolftaleina).
Además un grado dornic es igual a un miligramo de ácido láctico en 10 ml de leche
o lo que es igual a 0.1 gm/litro.
Se debe tomar la precaución de utilizar la cantidad adecuada de neutralizante para
evitar una reducción excesiva de acidez, porque esta causa un efecto
desagradable en el producto final como es la coloración ( muy fuerte) y que debido
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o que no se logre el punto final requerido debido al efecto de ligado entre en
neutralizante y el ácido láctico.
Edulcorantes. Generalmente son la sacarosa, glucosa o dextrosa; si bien la
adición de estos es deseable en la mayor cantidad posible, esto se ve limitado por
el contenido de humedad final del producto (28 a 30%).
Con el objeto de evitar el azucaramiento, algunos fabricantes agregan glucosa en
un porcentaje no mayor al 2% de la leche empleada, porque si se excede este, se
corre el riesgo de obtener un dulce de leche ligoso, de consistencia viscosa,
desagradable para el consumidor.
•
•
Sacarosa. Es un carbohidrato constituido como un anhídrido de la Dglucosa y la D-fructosa, se obtiene de la remolacha o de la caña de azúcar.
En su estado de máxima pureza, se presenta en forma de cristales grandes
transparentes y multifacetados, es fácilmente soluble en agua resultando su
solubilidad mayor en agua caliente. A 0°C se disuelve un 64.18% y a
100°C 82.97%
Jarabes de glucosa. La solubilidad de la sacarosa es de un 64%, la cual
aumenta con la temperatura, cuando se tiene un mayor porcentaje en
caliente,
como ocurre en la elaboración del arequipe, durante el
enfriamiento, se producen la separación de la sacarosa, formándose
cristales, pero con la adición del jarabe de glucosa, se evita este efecto. El
jarabe de glucosa es un alimento de origen vegetal puro y saludable, de
gran uso como edulcorante y de importante valor nutritivo, es rico en
maltosa y otros azúcares que resultan de fácil asimilación por el organismo
humano. Estos jarabes se obtienen por conversión parcial de féculas
refinadas mediante enzimas u otros agentes.
Entre las ventajas de usar los jarabes de glucosa en la elaboración de dulce de
leche se encuentran las siguientes:
•
•
•
•
Proporciona al producto final un brillo que lo hace más atractivo para el
consumidor.
Impide la formación de cristales.
Se controla mejor el poder edulcorante.
Evita el oscurecimiento del producto.
Es más económico que otros edulcorantes.
Lactosa. Es el principal carbohidrato de la leche, se forma a partir de la glucosa
de la sangre del animal, en la glándula mamaria. Es 10 veces menos soluble que
la sacarosa, pero a una temperatura mayor su solubilidad aumenta, pero se
cristaliza cuando se enfría las soluciones saturadas, quedando los cristales de
mayor tamaño cuando el enfriamiento es lento. Este efecto se evita mediante
procedimientos adecuados por ejemplo utilizando cristales amorfos que induce la
cristalización, evitando la formación de grandes cristales.
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Otro procedimiento es la utilización de enzimas para desdoblar la lactosa en sus
monosacáridos (glucosa y galactosa) más solubles que esta.
Reacción de Maillard
Los azúcares tienen un grupo aldehído que es el que reacciona frente a
sustancias nitrogenadas como son el amoníaco, aminoácidos, aminas, etc.
H
H
H
Lactosa - C = O + H2N-R (grupo amino) ------> Lactosa - C = N - R + H2O
Color caramelo
La lactosa por ser un azúcar, sufre esta reacción que provoca la formación de
pigmentos melanoides de color oscuro que actúa frente a la caseína. La reacción
se acelera por el calor, provocando un color oscuro en la leche además un sabor
a caramelo, insolubilización de las proteínas, descenso del pH, liberación de CO2,
producción de compuestos reductores.
Punto Final de la Evaporación
La determinación del punto final de evaporación (68-72°Brix) se puede hacer a
través de varias metodologías:
Utilización de refractómetro con escala de grados Brix o con escala de índice de
refracción y hacer la conversión posterior a grados Brix.
Teniendo en cuenta que a medida que aumenta la concentración de sólidos
solubles aumenta el punto de ebullición por aumento de la presión osmótica,
existe una relación entre punto de ebullición y el porcentaje de sólidos solubles
(grados Brix) a diferentes presiones.
Defectos y sus Posibles Causas
Cristalización. Se presentan grandes traslúcidos y de escaso dulzor.
Se debe al enfriamiento lento, llenado de envases a una temperatura superior a
60°C, falta de agitación o recirculación del producto durante su enfriamiento.
Grumos. De consistencia blanda y elástica, precipitación de la caseina por
excesiva acidez.
Sinéresis. Bacterias proteóliticas, elevada acidez.
Mohos. Falta de asepsia durante el envasado, ambiente contaminado.
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Elaboración del Arequipe
La elaboración del arequipe comprende las siguientes etapas:
1. Realizar los cálculos para la formulación de la mezcla, partiendo de la cantidad
de leche que se va a procesar en la práctica, según la cantidad de producto que
se desea o necesita obtener y los 72o Brix que debe contener el producto final,
después de la evaporación de la mezcla.
2. Medir la acidez titulable de la leche y expresarla en ácido láctico.
3. Calcular la cantidad de bicarbonato necesario que se le debe agregar a 1 litro
de leche, para bajar la acidez de la leche a 0.12% de ácido láctico. Para este
cálculo, se debe tener en cuenta la pureza del bicarbonato, de todas formas este
reactivo debe ser de calidad USP.
4. La adición del bicarbonato al reducir la acidez evita la coagulación o cortado de
la leche. Sin embargo no se debe exceder la cantidad suficiente para bajar la
leche a 0.12% de ácido láctico, puesto que esto daría lugar a sabores
desagradables y producción de exceso de espuma en el `proceso de evaporación.
5. También se debe determinar los grados Brix de la leche y del jarabe de glucosa
que se va a añadir a la mezcla. Se aconseja manejar una relación ( en peso) de
16% de sacarosa con respecto a la cantidad de la leche cruda y 10% de glucosa
con respecto a la cantidad de sacarosa calculada.
Teniendo en cuenta lo anterior se calcula las cantidades de la mezcla para que
mediante la evaporación de la mezcla se llegue a una concentración de 72 grados
Brix. Debe por tanto tenerse en cuenta la cantidad de leche necesaria para
obtener la cantidad de producto requerida (como ejemplo se pueden determinar 15
Kg de Arequipe)
Grados Brix
Leche entera (L)
Sacarosa (A)
Jarabe de glucosa (J)
Arequipe (Ar)
Bicarbonato de Sodio
o
Thorner (acidez)
Cantidad de producto
(Kg)
100
72
15
1. Agregar la cantidad calculada de bicarbonato
2. Calentar la leche entera líquida a 80oC por 1 minuto, enfriara y mantener a
temperatura de 37 oC en baño maría.
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3. Adicionar la enzima β-galactosidasa ( 1 ml de enzima por cada 6 litros de
leche). Mantener el recipiente cerrado durante la hidrólisis de la lactosa y a
una temperatura de 37 oC por 2 horas.
4. Traspasar la leche tratada anteriormente a la marmita, adicionando los
otros ingredientes y mezclar. Calentar la mezcla con agitación continua y
concentrar hasta los 72 Grados Brix. Tomando las lecturas cada 20
minutos desde que se observe que la mezcla presenta la textura adecuada
en la medida que se acerca al punto final de cocción. Existe métodos
empíricos para poder determinar la proximidad de la concentración
requerida, uno de ellos es la prueba de consistencia dentro del agua. Esta
consiste en tomar una muestra del producto con una cuchara y agregar
gota a gota, a un vaso de agua, cuando la gota no se deslía o desbarate,
esto indica que ya está en el punto final de concentración. Se corrobora
determinando los grados Brix con el refractómetro.
5. Suspender la cocción cuando se llegue a una concentración de 70 grados
Brix, continuando con la agitación para evitar que el producto se pegue en
el fondo o se ahúme y para enfriar el producto hasta una temperatura de 60
o
C. No se debe raspar las pegas que se adhieren a los lados de la marmita,
pues esto deteriora la textura del arequipe dando una presentación no
favorable al producto.
6. Traspasar el producto caliente (60 oC) a un recipiente plástico con pico,
previamente pesado y pesar de nuevo el recipiente con el contenido.
Envasar el producto en vasos pequeños de polietileno, dejando un espacio
de cabeza (espacio libre entre el producto y la tapa del vaso) de 5mm, tapar
en caliente e invertir los vasos para que el agua obtenida del vapor
condensado no caiga sobre el producto.
7. Dejar muestras testigos del producto para control de calidad (grados Brix,
humedad y análisis organolépticos, además del comportamiento del
producto en anaquel o estantes de almacenamiento.
Elaboración del Manjar Blanco
Se realizan los cálculos igual que en el caso del arequipe, pero en este caso se
agrega a la formulación un 4% de harina de arroz o en su defecto de almidón de
maíz o almidón modificado. El producto final debe llegar a una concentración de
65 grados Brix. La acidez debe quedar en un 0.13 % de ácido láctico y de cuerdo
a este dato se debe calcular la cantidad de bicarbonato que se debe adicionar a la
mezcla.
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Elaboración del manjar blanco:
El proceso para obtener manjar blanco es similar al de la obtención de arequipe,
pero se omite el paso 7 y 8. La cocción se efectuará hasta llegar a una
concentración de 65 grados Brix.
Algunos fabricantes, añaden azúcar pulverizada en la superficie del producto,
después de envasado, además pasas o brevas.
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AUTOEVALUACIÓN
Apreciado estudiante:
Una vez que haya terminado el estudio de esta unidad, trate de responder con
sus propias palabras, las siguientes preguntas, para que usted mismo se dé
cuenta de sus logros de aprendizaje:
1. Describa brevemente el queso como fuente de: materia grasa, proteínas,
carbohidratos, minerales, sales y vitaminas
2. Establezca la diferencia entre un queso fresco y un queso no fresco,
teniendo en cuenta las etapas básicas en su proceso de fabricación.
3. ¿Cómo se clasifican los quesos según su contenido de humedad y
contenido graso, según la FAO?
4. ¿Cómo se clasifican los principales quesos colombianos?
5. Describa brevemente las materias primas principales y secundarias que
intervienen el proceso de elaboración del queso, indicando la función en
cada una de ellas.
6. ¿Qué tipo de enzimas se utilizan en la fabricación del queso? ¿bajo qué
parámetros o factores actúan en el proceso de coagulación de la leche?
7. ¿Cómo es la estabilidad de las enzimas obtenidas de: extracto de ternero,
pepsina de cerdo, proteasa de Mucor pusillus y proteasa de mucor miehei?
8. Describa los principios tecnológicos que intervienen en el proceso de
elaboración del queso como:
b. Estandarización de la leche,
c. Coagulación o cuajado de la leche,
d. Deshidratación o desuerado,
e. Corte de la cuajada,
f. Agitación y calentamiento
g. Extracción del suero
h. Salado
i. Moldeado y prensado
j. Maduración
k. Envasado y empacado
9. Elabore el diagrama de flujo del proceso de elaboración de los siguientes
tipos de quesos colombianos:
b. Cuajada
c. Campesino
d. Costeño
e. Antioqueño
f. Doble crema
g. Quesillo huilense
h. Pera
i. Paipa
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10. Establezca las diferencias entre cada uno de los tipos de quesos
colombianos con respecto a su proceso de elaboración y a sus propiedades
físicas y químicas
11. ¿Cuál es el subproducto principal obtenido de la industria quesera? ¿cómo
se obtiene y cuál es su uso?
12. Describa brevemente los diferentes equipos y utensilios que se utilizan en
la industria quesera.
13.¿Cómo podría usted describir la mantequilla?
14. ¿Qué aspectos más importantes se deben tener en cuenta en la
producción de la mantequilla?
15. ¿Cuáles son las operaciones básicas para la producción de mantequilla?
Describa brevemente cada una de ellas y elabore el diagrama de flujo.
16¿Cómo se calcula el porcentaje de grasa en la nata para la obtención de la
mantequilla?
17,¿Cuáles son los defectos que se pueden presentar en la mantequilla?
Identifique las causas.
18.¿Cómo podría describir el helado?
19.¿Qué aspectos se deben tener en cuenta para la formulación de una
mezcla de helado?
20 ¿Cuáles son los componentes principales de una mezcla de helado y cuáles
son las funciones que desempeña cada uno de ellos?
21 ¿Cómo se puede calcular el tiempo de conservación de un helado?
22 ¿Cuáles son los ingredientes importantes en una mezcla de helado? Defina
la función de cada uno de ellos.
22 Describa cada una de las operaciones que involucra el proceso de
elaboración del helado.
23 ¿Cómo se calcula el aumento porcentual del volumen de un helado?
24 ¿Cuáles son los defectos que se pueden presentar en el helado? Identifique
las causas de cada uno de estos.
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BIBLIOGRAFÍA y CIBERGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
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BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA
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CIBERGRAFIA
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LECHES EVAPORADAS O CONCENTRADAS
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TECNOLOGIA DEL QUESO
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