I.
EFECTO
DE
LA
TEMPERATURA
EN
LOS
DISTINTOS
COMPONENTE DE LA LECHE 1.1.
Pérdida de Línea de Crema
Figura 1: Influencia de la temperatura sobre la línea de crema de leche con 4% de grasa Se observa que entre las temperaturas 60 y 61.1°C, el volumen de crema no varía drásticamente; sin embargo, este % de volumen de crema se reduce a la mitad (de 16% a 8%) cuando llega a los 66.7°C. Cabe destacar que a partir de los 62.2°C, el volumen graso empieza a tener una pendiente negativa, es decir, empieza la fase de depresión de la curva. A la temperatura de pasteurización la línea de grasa no se ve muy afectada, pero a temperatura de esterilización, si.
Figura 2: Efecto de diferentes tiempos y temperaturas en la formación de la línea de crema, comparando con la destrucción del
M. tuberculosis.
Se observa que cualquier tratamiento (past. o est.) para la reducción de la líneade crema, sea pasterurizacion o esterilización, también se destruye el
M. tuberculosis.
Se empieza a destruir el
M. tuberculosis
a partir de 68.9°C durante
20 minutos. El tiempo más corto para la destrucción del microorganismo es a 72.5°C por 8 segundos. Es decir que se requiere mas tiempo para una tempatura de pasteyrizacion, y una menor para esterilización.
1.2.
Cambios en la Lactosa
Figura 3: Cambios en la acidez titulable, ácido láctico y lactosa de leche enlatada y calentada a 100°C En cuanto al porcentaje del ácido láctico, éste tiene un incremento también pequeño por más tiempo de calentamiento al que se le someta, por estar relacionado con la disminución del porcentaje de lactosa en la leche, que también es diminuto tras transcurrir el tiempo de calentamiento. Se observa que el valor de la acidez titulable tiene un incremento sustancial
tras someterse a más tiempo de calentamiento, estando
estrechamente relacionado con el incremento del ácido láctico al someterse a bastantes horas de calentamiento. En otras palabras, a mayor tiempo de calentamiento disminuye el contenido de acido láctico; pero, aumenta el contenido de acidez titulable.
1.3.
Cambios en las Proteínas
Figura 4: Desnaturalización de las proteínas del lactosuero por calentamiento de la leche descremada . Se
observa
que
cualquier
tratamiento
desnaturalización de las proteínas, destruye al aumneta
la
temperatura,
se
elimina
térmico
para
M. tuberculosis.
una
mayor
la
Conforme
cantidad
de
microogranismos, se desnaturalizan proteinas. El tratamiento térmico va a depender del producto final que se quiera producir en la planta, puesto que va a cambiar el uso o no de las proteínas; que en el caso del yogurt es necesaria la desnaturalización de las proteínas; mientras que para la elaboración del queso, no se necesita la desnaturalización.
Por ello, se
pasteuriza a 73°C por unos 15 segundo y como se muestra en la Figura 4, estos valores no tienen ningún efecto en la desnaturalización de las proteínas.
1.4. Cambios en las Enzimas
Figura 5: Sensibilidad de las enzimas frente al tratamiento térmico Se observa que la peroxidasa es la enzima más difícil de inhibir, puesto que necesita más temperatura y tiempos más largos. La inhibición de la lipasa no destruye al microorganismo tuberculosis;
M.
sin embargo, la inhibición de la fosfatasa alcalina asegura la
destrucción de dicho microorganismo. Además, la inhibición de enzimas se usa para la comprobación de cumplimiento de tratamientos térmicos, siendo una forma de saber si se ha pasteurizado la leche o no, teniendo como referencia a la fosfatasa alcalina y la peroxidasa como las enzimas de referencia.
II.
PROCESOS DE PASTEURIZACIÓN
2.1. Pasteurización lenta (LTLT)
3
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Tubo de entrada de la leche cruda Agitador Compuerta de control Camisa de doble fondo Nivel de la leche Termóm etro Tubo de salida de la leche pasteurizada Tubo de entrada de agua a temperatura ambiente 9. Tubo de entrada de agua helada 10. Tubo de entrada del vapor de calentamiento 11. Tubo de salida del agua y del vapor de condensación
5 4
6
7 11 8
9
10
Figura 6: Pasteurizador común del método discontinuo 2.1.1. Protocolo para la puesta en marcha de un pasteurizador discontinuo
Llenar el tanque con la leche cruda
Encender el motor del agitador
Abrir la llave de la entrada del agua caliente
Calentar
Controlar la temperatura
Llegado a 63°C retener la leche por 30 minutos
-
Problema 1
Determine cuantos kilos de hielo a 0°C necesita para enfriar a 4°C con el intercambiador de calor 5000 kilos de leche que están a 26°C, sabiendo que el agua helada retorna al banco de hielo a 5°C, y que el calor específico de la leche es 0.93. Por otra parte, si el medio que va a conducir el frio es agua y va enfriar los 5000 kilos en 2 horas. ¿Cuál será la capacidad horaria de la bomba de agua helada? Sabiendo que la eficiencia del equipo de enfriamiento es del 87 %. 1. Determine la cantidad de Kcal. que necesita retirarle a la leche con la ecuación siguiente: Q =Mx(T1-T2)xCp Q= Kcal. M= Kilos de producto T1= Temperatura inicial de la leche T2= Temperatura final de la leche Cp= Calor específico de la leche
Respuesta 1: Q = -102 300 Kcal 2. Determine la cantidad de frío que le aportará un kilo de hielo a 0°C más el frío que le entrega al agua de 0°C a 5°C. (Calor latente del hielo a 0°C es 80 Kcal, calor sensible del agua por cada grado 1 Kcal.) Q = 80 + (5-0)*1 = 85 kcal/Kg
Respuesta 2: 85 kcal/Kg 3. Divida el resultado de 1. entre 2. y obtendrá los kilos de hielo sin pérdidas. 102 300/85 = 1 203,5 kilos de hielo sin pérdidas
Respuesta 3: 1203,5 kg hielo sin pérdidas. 4. Divida el resultado obtenido en 3. por la eficiencia en tanto por uno y tendrá la primera respuesta. 1203,5/0,87 = 1383,3 kilos de hielo
Respuesta 4: 1383,3 kg de hielo 5. Para calcular el requerimiento de bombeo, en primer término divida el valor calculado en 1. entre la eficiencia expresada en tanto por uno y el valor obtenido entre la Kcal. Que puede conducir el agua entre 0°C y 5°C, con esto obtendrá el volumen de agua helada que se desplaza en 2 horas, para una hora será la mitad. 102 300/0,87 = 117 586,2 117 586,2/85= 1 386,4 L de agua en 2 horas 1386,4/2= 91,7 L de agua en 1 hora
Respuesta 5: 691,7 L agua en 1 hora
2.2.
Pasteurización Rápida (HTST)
Figura 7: Detalle del flujo en el pasteurizador de placas y homogeneizador
2.2.1. Puesta en m archa
Figura 8: Circuito de tratamiento térmico
- Poner a g u a caliente en el embudo de limpieza No.2 - Hacer funcionar la bomba No. 3, y la
b o m b a No. 6 con el circuito
(cerrado/abierto) en el embudo No. 2 . - Encender la b o m b a de agua caliente, el sistema automático de control de temperatura y abrir la entrada de vapor.
- Calentar el agua que está circulando en el circuito hasta 80- 85 °C, temperatura que deberá ser mantenida por 10 minutos y controlada a la salida del pasteurizador para asegurarse una buena esterilización del equipo.
- Concluida la esterilización, abrir las llaves de admisión y retorno del a g u a helada y apagar la bomba de agua caliente. - Ajustar el control de temperatura ( termostato / termógrafo)
a temperatura de
pasteurización. - Cuando el pasteurizador opera con las temperaturas deseadas con agua, dejar paso a la leche y al mismo tiempo abrir el circuito. La leche empuja al agua fuera del sistema de pasteurización. Cuando la leche llega al embudo No. 2 se separa una porción que se conoce como leche de enjugue y luego se vuelve a cerrar el circuito. - Una vez eliminada la (el agua/ leche de enjuague ) ajustar la llave de presión de la homogeneizadora hasta la presión deseada. - (A b r i r / Cerrar) el circuito y mandar la leche al tanque de leche pasteurizada No. 7.
-
Problema 2 En una industria lechera se someten a pasteurización rápida 55000 L.
(de una temperatura inicial de 12 °C hasta 85°C). La recuperación de calor por intercambio calorífico entre la leche calentada y la no expuesta aun a la acción térmica en las secciones correspondientes de los pasteurizadores, alcanza el 65 %; el calor específico de la leche =0.94 Kcal./Kg°C . a) ¿Qué cantidad de calor es necesaria para la pasteurización? Calcular el peso de la leche = Densidad (1.033 kg/l) x Volumen (55000L) = 56815 kg Si: Q = m x Cp x (T1 – T2) = 56815 kg x 0.94 kcal/kg. °C x (85 – 12 °C) Rpta: Q= 3898645,3 kcal
b) ¿Cuántos Kg. de vapor hacen falta si el calor útil de un Kg. =520 Kcal?
Si el calor de vapor es 35% del calor total: = 35% = 0.35 × 3898645,3 = 1 364525,9 Por lo que, los Kg de vapor necesarios serán: 1 kg ------> 520 Kcal X kg --------> 1 364525,9 Kcal x = 2624,1 Rpta. Se necesitan 2624,1 kg de vapor para pasteurizar 55000L de leche.
3. HOMOGENIZACIÓN
e
c
h f
Figura 9: Homogeneizadora
i
k a b
Figura 10: Secciones de la válvula de homogenización
a. Pistón.
g. Salida
b. Válvula de homogenización. c. Manómetro.
leche
homogenizada. h. Agua de enfriamiento (línea
d. Llave de ajuste del primer cabezal.
de
azul). i.
Polea de homogeneizadora.
e. Regulador de presión.
j.
Motor.
f. Entrada de leche.
k. Motor anillo de impacto.
3.2.
Puesta en m archa
Llenar los tanques de recepción con leche o agua (para el caso de limpieza).
Encender el sistema en general (incluyendo la bomba de pasteurización).
Encender la máquina
Ajustar primero la presión de la segunda válvula (en el caso de un homogenizador de doble cabezal)
Regular la presión de la llave de ajuste del primer cabezal correspondiente al primer efecto y controlar la presión en el manómetro.
5. CUESTIONARIO 5.2.
Mencione las temperaturas y tiempos que inactivan las siguientes enzimas: lipasa, fosfatasa, proteasa, xantino-oxidasa, y lactoperoxidasa.
Las temperaturas y tiempos de inactivación se muestran en el siguiente cuadro:
Enzim a
Tratam ient o té rm ico qu e lo inactiva
Fosfatasa
62ºC/20 min 72ºC/15 s
alcalina Lipasa
63ºC/8 min
72ºC/10 s
Proteasa
70ºC/15 min 80ºC/1 min
Lactoperoxidasa
75ºC/19 min 80ºC/20 s
Xantino-Oxidasa
75ºC/3 min 80ºC/10 s
5.3. Mencione los tipos de pasteurizadores que se pueden usar en la industria lactes
-
Pasteurizador UHT Tipo Tubular
-
Pasteurizador de flujo continuo
-
Tanque pasteurizador de doble pared
-
Pasteurizador de placas
5.4.
¿Qué diferencias existen entre un pasteurizador de leche y un pasteurizador de crema de leche? ¿Por qué no se puede usar el mismo equipo para ambos? La crema se utiliza otras temperaturas de pasteurización 62. 77 °C durante 30 minutos, a 71.11 °C durante 15 minutos y por último a 76.66 °C durante 5 minutos. En la práctica la crema es normalmente pasteurizada a 65.55 °C durante 30 minutos. En el método de temperatura alta tiempo corto, la crema puede ser pasteurizada a 90 – 95 °C durante 30 segundos, 115.55 °C durante unos instantes. En estos sistemas resulta efectivo el uso de cámaras de vacío, que permiten eliminar los olores volátiles de la crema (Revilla, 1998).
5.5.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de realizar la homogenización antes o después de la pasteurización? Después de la pasteurización se obtiene un producto de mayor estabilidad, pero la gran desventaja es que puede ocurrir una recontaminación ya que pudo haber quedado cierta carga microbiana dentro del equipo. La homogenización antes del homogenizado tiene la ventaja de resaltarle el color blanco de la leche, los glóbulos de grasa son más pequeños y se
reduce la oxidación de la misma. Una de sus
desventajas es que la leche se vuelve más sensible a la luz y su estabilidad es menor que la anterior.
6. BIBLIOGRAFÍA
Alais, Ch. 1985. “Ciencia de la Leche. Principios de técnica lechera”. 2da edición. Editorial Reverté. Barcelona, España.
Revilla,
A.
1998.
Tecnología
de
la
Leche.
Disponible
en:
http://books.google.com.pe/books?id=miAPAQAAIAAJ&printsec=frontco ver&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false . Consultada el 28 de Mayo del 2013.
