INTRODUCCIÓN Se puede definir la leche como el líquido que segregan las glándulas mamarias de hembras sanas; esto es desde el punto de vista fisiológico, pues si se quiere un concepto desde el punto de vista comercial o industrias se puede definir como el producto del ordeño higiénico efectuado en hembras de ganado lechero bien alimentado y en buen estado de salud, no debiendo contener calostro (Calostro es una secreción líquida de color amarillento, de aspecto viscoso y amargo, ácido que segrega la vaca aproximadamente 6 o 7 días después del parto). La palabra o termino leche se utiliza generalmente para el producto de origen vacuno; cuando se quiere referir a la leche de otro origen se nombra el mamífero del cual proviene (leche de cabra, leche de oveja, leche humana, etc.)
PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LA LECHE CARACTERÍSTICAS ORGANOLEPTICAS
Aspecto: La leche fresca es de color blanco aporcelanada, presenta una cierta coloración crema cuando es muy rica en grasa. La leche descremada o muy pobre en contenido graso presenta un blanco con ligero tomo azulado.
Olor: Cuando la leche es fresca casi no tiene un olor característico, pero adquiere con mucha facilidad el aroma de los recipientes en los que se la guarda; una pequeña acidificación ya le da un olor especial al igual que ciertos contaminantes.
Sabor: La leche fresca tiene un sabor ligeramente dulce, dado por su contenido de lactosa. Por contacto, puede adquirir fácilmente el sabor de hierbas.
PROPIEDADES FÍSICAS DE LA LECHE.
Densidad: La densidad de la leche puede fluctuar entre 1.028 a 1.034 g/cm3 a una temperatura de 15ºC; su variación con la temperatura es 0.0002 g/cm3 por cada grado de temperatura.
La densidad de la leche varia entre los valores dados según sea la composición de la leche, pues depende de la combinación de densidades de sus componentes, que son los siguientes:
• • • • •
• • • • • • • • • •
agua: grasa∗ : Proteínas *: Lactosa * Minerales *:
1.000 g/cm3. 0.931 g/cm3. 1.346 g/cm3. 1.666 g/cm3. 5.500 g/cm3.
La densidad mencionada (entre 1.028 y 1.034 g/cm3 ) es para una leche entera, pues la leche descremada esta por encima de esos valores (alrededor de 1.036 g/cm3), mientras que una leche aguada tendrá valores menores de 1.028 g/cm3.
pH de la leche: La leche es de característica cercana a la neutra. Su pH puede variar entre 6.5 y 6.65. Valores distintos de pH se producen por deficiente estado sanitario de la glándula mamaria, por la cantidad de CO2 disuelto; por el desarrollo de microorganismos, que desdoblan o convierten la lactosa en ácido láctico; o por la acción de microorganismos alcalinizantes.
Acidez de la leche: Una leche fresca posee una acidez de 0.15 a 0.16%. Esta acidez se debe en un 40% a la anfoterica, otro 40% al aporte de la acidez de las sustancias minerales, CO2 disuelto y acidez orgánicos; el 20% restante se debe a las reacciones secundarias de los fosfatos presentes. Una acidez menor al 15% puede ser debido a la mastitis, al aguado de la leche o bien por la alteración provocada con algún producto alcatinizante. Una acidez superior al 16% es producida por la acción de contaminantes microbiológicos. (La acidez de la leche puede determinarse por titulación con Na OH 10N o 9N).
Viscosidad: La leche natural, fresca, es más viscosa que el agua, tiene valores entre 1.7 a 2.2 centi poise para la leche entera, mientras que una leche descremada tiene una viscosidad de alrededor de 1.2 cp. La viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura hasta alrededor de los 70ºC, por encima de esta temperatura aumenta su valor.
Punto de congelación: El valor promedio es de -0.54ºC (varia entre -0.513 y -0.565ºC). Como se precia es menor a la del agua, y es consecuencia de la presencia de las sales minerales y de la lactosa.
Punto de ebullición: La temperatura de ebullición es de 100.17ºC.
Calor especifico: La leche completa tiene un valor de 0.93 - 0.94 cal/gºC, la leche descremada 0.94 a 0.96 cal/gºC.
PROPIEDADES PROPIEDAD ES QUÍMICAS - COMPOSICIÓ COMPOSICIÓN: N: La leche es un líquido de composición compleja, se puede aceptar que está formada aproximadamente por un 87.5% de sólidos o materia seca total. El agua es el soporte de los componentes sólidos de la leche y se encuentra presente en dos estados: como agua libre que es la mayor parte (intersticial) y como agua adsorbida en la superficie de los componentes. En lo que se refiere a los sólidos o materia seca la composición porcentual mas comúnmente hallada es la siguiente:
• • • •
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Materia grasa (lípidos): 3.5% a 4.0% Lactosa: 4.7% (aprox.) Sust. nitrogenadas: 3.5% (proteínas entre ellos) Minerales: 0.8%
A pesar de estos porcentajes en la composición de la leche se acepta como los mas comunes, no es fácil precisar con certeza los mismos, pues dependen de una serie de factores, aun para una misma vaca. (No solo varia la composición, sino también también la producción). Esto hace que no todas las leches sean iguales en sus propiedades y la variación en la composición hace que determinadas leches sean útiles para la elaboración de un cierto derivado lácteo, pero a su vez es inapropiada para otros. De la misma manera, se tendrá algunas leches más nutritivas que otras. A continuación se verán algunos de los factores que intervienen en la producción y composición de la leche.
Factores que inciden en la composición de la leche: a)
Ciclo de lactancia:
La producción y composición varían en el curso de la lactancia. Algunas vacas tienen una producción máxima entre el primer y el tercer mes para luego caer pronunciadamente, mientras que otros vacunos mantienen mas uniformemente su producción durante la lactancia. Además, la cantidad de leche producida por una vaca va creciendo, en general, de la primera a la sexta lactación, para luego empezar a disminuir a partir de la séptima y caer bruscamente después de la undécima lactación. En cuanto a la variación de la composición durante la lactancia, se puede ser en la figura siguiente para los principales componentes (grasa, lactosa y nitrogenados).
Materia Grasa Lactosa
50
Comp. Nitrog.
25 0
2
4
6
8
10 10
Como puede verse la lactosa aumenta en el primer mes para luego mantenerse mas o menos uniforme, mientras que las grasas y las proteínas (nitrogenados) en el primer mes disminuye abruptamente para luego aumentar hasta el final de la lactación. b)
Incidencia de la alimentación:
Intervienen en este caso la cantidad y la composición del alimento. Si se reduce la cantidad disminuye la producción y aumenta el porcentaje de sólidos pero no hay gran disminución de grasas por ejemplo. En cambio, si es insuficiente la presencia de vegetales verdes en la alimentación, se tendrá un descenso en la leche, debido a que la fermentación en el rúmen no es efectiva pues disminuye la formación de ácido ácido acético y otros ácidos que son los principales formadores de ácidos grasos.
Contra lo que puede creerse, la inclusión de grasas en la alimentación no tiene influencia en la composición de la leche, lo mismo puede decirse de una alimentación rica en nitrogenados pues la misma no incide en el porcentaje de proteínas. c)
Incidencia climática:
En general, la producción de leche tiende a aumentar en verano y disminuir en invierno y en forma inversa, el contenido de grasa y sólidos de la leche se hace mínima durante el verano, teniendo tendencia a aumentar durante el invierno. d)
Incidencia de la ordeña:
La leche tiene tendencia a aumentar el contenido de grasa en el curso de la ordeña pero, la leche de una ordeña incompleta puede resultar semidescremada. Por otra parte, la ordeña completa induce la secreción, de ahí su importancia en el aspecto productivo. En caso de no realizarse la ordeña resulta inhibida la formación de leche. Por otra parte, si los intervalos entre ordeños son cortos, hay menos producción de leche, pero de mayor contenido graso y por el contrario, es más abundante la producción si hay intervalos largos entre los ordeñes. En general se realizan dos o tres ordeñes diarios. e)
Incidencia de la raza:
Distintas razas de bovinos tienen distinta composición y producción de leche. El rendimiento anual de una raza respecto a otra puede llegar a ser el doble y triple. Así tenemos que la raza Holando es de muy buena producción; a su vez, la Jersey y la Guersney son las de mas alto contenido de materia grasa; es en este componente (grasa), en donde más se notara la diferencia entre razas; por ejemplo, la Jersey puede dar leche con 5.37% de grasa, mientras que la Shorton da leche de alrededor de 3.94% de materia grasa. En cambio la lactosa es un componente cuyo porcentual es relativamente uniforme en todas las razas.
COMPONENTES DE LA LECHE
1.
Grasas Debido a diversos factores que intervienen en la composición de la leche (algunos de los cuales se han mencionado anteriormente) el contenido de grasa en la leche vacuna varia notablemente; los valores porcentuales más comunes se encuentran entre 3.2 y 4.2%. La materia grasa esta constituida por tres tipos de lípidos: a) a) Las sustancias grasas propiamente dichas es decir los triglicérido y que forman el 96% del total de la materia grasa.
b) c)
b) Los fosfolípidos, que representan entre el 0.8 y el 1%. c) Sustancias no saponificables que constituyen otro 1%. El resto lo constituyen digliceridos, monogliceridos, ácidos grasos libres, etc.
Veremos ahora algunas características de los componentes nombrados: a)
Grasas propiamente dichas:
Los triglicérido son los componentes naturales de todas las grasas y aceites. Son esteres formados por un triol (la glicerina) y distintos ácidos grasos: H2C O C R R
HC O C R’
O H2C O C R” O R, R’, R” son radicales generalmente distintos. En el caso de la leche, la grasa tiene una serie de características importantes. 1) Tienen una gran variedad de ácidos grasos; se han logrado identificar 1) 150, aunque los más importantes son muchos menos: 13 y son los siguientes (a su vez se indican su porcentaje en la grasa y la temperatura de fusión): Ácido graso Porcentaje Punto fusión (ºC) Butírico (4 carbonos) 3.5% -7ºC Caproico (6 carbonos) 2% -4ºC Caprílico (8 carbonos) 1% 16ºC Cáprico (10 carbonos) 2% 31.3ºC Láurico (12 carbonos) 2.5% 43.6ºC Miristico (14 carbonos) 10% 54ºC Palmitico (16 carbonos) 27% 62ºC Esteárico (18 carbonos) 10.5% 70ºC Araquidico (20 carbonos) 0.5% 77ºC Oleico (18 carbonos) 33% 13ºC Vacénico (18 carbonos) 33% 39ºC Linolenico (18 carbonos) 4% -----Liniolenico (18 carbonos) 4% -----2)
3)
2) Los últimos cuatro son ácidos grasos no saturados y los restantes son saturados; estos últimos constituyen la mayor parte de la grasa, alrededor del 60% mientras que los no saturados (son los que presentan una, dos o tres dobles ligaduras entre carbonos) son el 35% aproximadamente. 3) Las grasas tienen una gran proporción de ácidos grasos volátiles de bajo peso molecular y, en especial, de ácido butírico (las demás leches de mamíferos no contienen tanto ácido butírico salvo la de oveja).
4)
5)
6)
4) La presencia de ácidos grasos volátiles (a pesar que cuantitativamente son porcentajes pequeños) influyen mucho en el punto de fusión de los grasos, pues son líquidos, a diferencia de los otros ácidos grasos saturados que son sólidos. Es una característica el fuerte olor de estos ácidos volátiles y que son indicativos de la rancidez hidrolítico. 5) Los ácidos caprilicos y capricos están presentes en la leche de vaca en un porcentaje mucho menos que en la de otros mamíferos, por ejemplo, cabra y oveja y es útil para detectar adulteraciones de la grasa de leche con grasas de leche de cabra u oveja. 6) De las grasas no saturadas, como puede verse por su presencia cuantitativa, el más importante es el oleico y su isómero el vacenico (representa el 33% de las sustancias grasas)
La mayoría de los no saturados presentes en la leche tienen un punto de fusión bajo; de ahí que cuanto mayor sea su presencia la grasa será mas “blanda” (importante para la textura de la manteca). La presencia de estos ácidos grasos no saturados son los que suelen ser responsables de ciertos sabores desagradables, pues tienen la propiedad de fijar oxigeno provocando la llamada rancidez oxidativa.
b)
Fosfolipidos:
Los fosfolipidos don esteres derivados de la glicerina y de ácidos grasos, pero de estructura mas compleja y que contienen en su molécula un átomo de fósforo en forma de ácido fosfórico y aminos cuaternarios. Los fosfolipidos de mayor presencia en la leche son la Lecitina, la cefalina y los fosfoesfingolipidos. Sólo como ilustración o ejemplo de un fosfolipido, se muestra la estructura de la Lecitina. O O
CH2 O C R R1
R 2 C O CH
O
CH2 O P O CH2 CH2 N+ (CH3)3
OH Estas sustancias tienen mucha afinidad con el agua y con los lípidos, y esta es la causa de la estabilidad de la emulsión de triglicérido en la fase acuosa de la leche. c)
Sustancias no saponificables:
Son constituyentes de las grasas que no saponifican con NaOH o KOH. Los más importantes son los esteroles, los carotenoides y los tocoferoles.
Entre los esteroles* están el colesterol, el ergosterol y el 7-dehidro-colesterol (este ultimo es útil, para la elaboración de la vitamina D3). En el grupo de los carotenoides se hallan sustancias coloreados, rojas, amarillas, que son solubles en grasa, en la leche vacuna los principales son α-caroteno, β-caroteno y vitamina A. Los carotenoides se hallan en la leche unidos a una proteína y forman lipoproteinas. Los carotenos son los que le dan un cierto color crema a la materia grasa de la leche. Por ultimo, los tocoferoles son sustancias muy complejas, en particular es importante el α-tocoferol que es la vitamina E. En general son resistentes a altas temperaturas y resultan buenas antioxidantes natural de la leche. La materia grasa de la leche tiene una densidad que varia entre 0.91 a 0.96 g/cm3 , un punto de fusión entre 31 y 36ºC y un punto de solidificación entre 25 y 30ºC, siendo insoluble en agua, poco en alcohol y muy soluble en disolventes orgánicos como éter, benceno, acetona, etc. La materia grasa se halla en la leche en emulsión formando pequeños glóbulos de grasa de forma esférica de diámetro entre 2 y 10 µ (micrones), dependiendo este tamaño de la raza vacuna, así también como de la cantidad de grasa en la leche, pues cuanto mayor sea el porcentaje de materia grasa existente, mayor será el diámetro medio del glóbulo. Los glóbulos de grasa en el proceso de homogeneización son reducidos facilitando la emulsión y evitando la formación de una línea de crema característica que se forma en la leche no homogeneizada. Los glóbulos de grasa en la leche se hallan recubiertos de una membrana protectora; esta membrana es de naturaleza lipoproteicos, estando constituida por trigliceridas de alto punto de fusión, fosfolipidos (lecitinas y cefalina y protidos). También, pero en menos porcentaje hay carotenos, colesterol, minerales y enzimas). En cuanto a la parte central del glóbulo de grasa esta formada por trigliceridas y los no saponificables; esta parte central no es homogénea, ya que los trigliceridas no saturados y los líquidos están en el centro del glóbulo, mientras que los triglicérido saturados se hallan en la periferia de esa parte central. La estabilidad de la materia grasa en la leche depende de la integridad del glóbulo de grasa y en partículas de la membrana protectora, esta membrana puede romperse por acción de algún ácido o por la acción de ciertos microorganismos tales como Bacillus cereus y Bacillys mgcoids que lo hacen por la acción de la enzima lecitinasa que esos mucroorganismos segregan provocando la adherencia de los glóbulos formando verdaderos racimos que ascienden a la superficie. la membrana también puede romperse por un brusco *
Los esteroles son alcoholes complejos no saturados.
enfriamiento pues provoca la cristalización de trigliceridos que al contraerse rompe la membrana. Siempre que se produzca el aglutinamiento o adherencia de los glóbulos, la emulsión de la materia grasa pierde estabilidad y es un fenómeno irreversible.
2.
Lactosa: De todos los componentes de la leche es el que se encuentra en mayor porcentaje, del 4.7 al 5.2%, siendo además el mas constante. La lactosa es un carbohidrato disacarido (el “azúcar” de la leche) y se halla libre en suspensión. Químicamente, la lactosa es un disacarido de glucosa y galactosa, cuya estructura es como sigue: CH2OH
CH2OH
OH
O OH
O
O OH
OH
OH OH
En la leche se hallan dos isomeros de la lactosa: la α-lactosa y la β-lactosa; es poco soluble en agua y cristaliza muy rápido. La β -lactosa (63%) es la mas soluble (hasta 17 g. en 100 ml. de agua), siendo la α-lactosa (37%) la que cristaliza. La alta temperatura degrada a la lactosa por encima de los 110ºC; a esta temperatura la lactosa hidratada (α-lactosa) pierde su agua y se transforma en lactosa anhídrido. Luego, a temperaturas superiores a 130ºC se produce la caramelización de la lactosa, tendiendo a combinarse, sin embargo con los componentes nitrogenados de la leche (reacción de Mayllord), entre el grupo carboxilo de la lactosa y los grupos aminos de las proteínas); esto hace que la leche tienda a tomar un tono pardo, siendo característico también en este caso el sabor a leche cocida (hervida) tal como se observa en leches muy esterilizadas. Por acción de bacterias lácticas, la lactosa fermenta dando ácido láctico: C12 H22 O11 . H2 O → 4 CH3 CH O H COOH lactosa ácido láctico dando también algunos compuestos aromáticos tales como el acetil - metil carbinol y diocétilo. El ácido láctico puede a su vez transformarse por acción bacteriana (Propioni bacterium shermanii) en ácido propionico, ácido acético y CO2 como ocurre en los quesos Gruyere). 2CH3 - CHOH - COOH → 2 CH3 - CH2 - COOH + CH3 - COOH + CO2 + H2O ácido láctico
El ácido láctico puede también ser transformado a ácido butirico por bacterias anaerobios . La lactosa es el factor limitante en la producción de leche, o sea que la cantidad de leche que se produce dependerá de la formación de lactosa. Se distingue de los demás azucares por su estabilidad en el tracto digestivo del hombre y es la única fuente de galactosa para el hombre.
3.
Sustancias Nitrogena Nitrogenadas das de la leche Las sustancias nitrogenadas constituyen la parte más compleja de la leche. Dentro de estas sustancias están las proteínas (las más importantes) y sustancias no proteicas. Las sustancias proteicas de la leche pueden clasificarse en dos grupos:
a)
Holoprótidos:
Son llamadas las proteínas solubles de la leche y se hallan en el lactosuero, producido cuando se coagulan las proteínas y constituyen el 17% del total de proteínas de la leche. Los principales holoprotidos presentes en la leche son: lactoalbuminos, lactoglubulina, inmuno globulina y seroalbumina. Tienen un gran valor nutritivo.
b)
Heteroprótidos:
El principal heteroprótido de la leche es a caseina; la caseina comprende un complejo de proteínas fosforadas que coagulan en la leche a un pH de 4.6 (punto isoelectrico) o cuando se hallan bajo la acción de enzimas específicas como el cuajo, se los llama proteínas insolubles, constituyen el 78% del total de las proteínas de la leche. Aunque genéricamente se llama caseina, en realidad existen varias caseinas: la α-caseina, la β-caseina, la ℘-caseina y la caseina D. Estas caseinas están compuestas por cadenas heterogeneas de 20 aminoácidos; estos aminoácidos son los siguientes: glicina, alamina, valina, leucina, isoleucina, servina, treonina, cisteina, cistina, metionina, ácido glutamico, ácido aspartico, lisina, arginina, histidina, fenilalamina, tirosina, triptofono, prolina, hidroxiprolina. El contenido de caseina en la leche es del 2,7% aproximadamente (recuérdese que el contenido de sustancias nitrogenadas en la leche es del 3.7%). La caseina (y todas las sustancias nitrogenadas) se hallan en la leche en forma de micelas, dispersas en suspención coloidal. Las caseinas como ya se dijo, forman una estructura compleja: las caseinas α, β y ℘ se asocian y forman polímeros o complejos que en presencia de calcio y fosfatos se unen y forman agregados heterogéneos llamadas micelas. El calcio favorece la formación de micelas cuando esta presente en pequeñas proporciones como en la leche. Una concentración 10
veces mayor provoca, por el contrario, la disolución del complejo calcio-caseina y la floculación de las coseinas cose inas sensibles al calcio. La modificación del pH de la leche, ya sea por adición de ácidos o fermentación láctica provoca la destrucción de los micelos y neutraliza su carga eléctrica, teniendo como consecuencia que los micelos se aglomeren entre si y precipiten; esto puede acelerarse con un agente deshidratante como alcohol o calor. Esa precipitación se produce como ya se menciono a un pH de 4.6, mientras mayor sea la temperatura, la floculación de la caseina se produce pH mas elevado. Las caseinas pueden ser precipitadas también por la ación enzimatica, en particular la quimisina o renina; en este caso la enzima transforma el caseinato de calcio a para caseinato de calcio que es soluble, soluble, pero que e presencia de iones calcio, estos se van fijando al procaseonato, se insolubiliza y forma un gel. A diferencia de la caseina precipitada por electrolitos (ácido), la caseina precipitada por electrolito (ácido), la precipitación con enzimas es irreversible. Otra forma de coagular la caseina es con calor, pero a temperaturas superiores a 130ºC y mantenidas en un cierto tiempo.
4.
Enzimas. La leche contiene varias enzimas. Algunas se hallan en las membranas de los glóbulos de grasa, por lo que son arrastradas cuando se separa la crema; entre ellos están los reductosos aldehidicos, fosfatosos, etc. Otras enzimas floculan con la caseina a pH 4.6, por ejemplo los proteasos, catalosos, etc. Muchas veces es difícil saber el origen de las enzimas, ya que las bacterias que pueden hallarse semejantes a los que se sintetizan en las glándulas mamarias. La actividad enzimatica de la leche depende del pH y de la temperatura. La elevación de la temperatura a más de 70ºC provoca su destrucción. Las principales enzimas presentes en la leche son las siguientes: la lactoperoxidosa, reductasualdolasa (asociada a la membrana del glóbulo de grasa), catalasa, lipasas (responsables de la rancidez de la leche), fosfatasa (en la membrana del glóbulo de grasa), proteasas (asociadas a la caseina) amilosas (hay enzimas desnitrificantes y enzimas sacarificantes, α y β amilasas respectivamente), lisozima (es importante desde el punto de vista de la nutrición ya que facilita la precipitación de la caseina en forma de floculo lo que mejora su digestabilidad; por otra parte posee propiedades bacteriostaticas).
5.
Minerales y Ácidos orgánicos. En la leche vacuna la cantidad de minerales varia en alrededor de 0.8%.
Es rica en potasio, siendo importante también la presencia de fósforo y calcio y magnesio; el contenido de minerales es bastante superior al existente en la leche humana. En cuanto a los ácidos orgánicos, la presencia mas importante es la del ácido cítrico que interviene en el equilibrio de calcio en las micelas de caseina, contiene además, pero en muy pequeñas cantidades ácido fórmico, acético y láctico.
6.
Vitaminas. La leche es el alimento que contiene la variedad mas completa de vitaminas, sin embargo, estos se hallan en pequeñas cantidades y algunos no alcanzan para los requerimientos diarios. Las vitaminas se clasifican en dos grupos según sean solubles en lípidos o en agua.
a)
Vitaminas liposolubles:
Son las vitaminas A (100 a 500 mg/litro); vitamina D (2 mg/litro); vitamina E (500 a 1000 mg/litro); vitamina K (solo hay trazos). Estas vitaminas son resistentes al calor, se hallan en la materia grasa y son menos abundantes (solo la D), que en la leche humana. b)
Vitaminas hidrosolubles:
Se hallan en la fase acuosa y son: vitamina B1 (tiamina o aneurina) y vitamina B2 (rivoflavina o lactoflovina): estas dos son las mas abundantes: 400 a 1000 mg/litro de la B1 y 800 a 3000 mg/litro de B2; vitamina B12 (cianocabolamina) esta presente en muy pequeñas cantidades; vitaminas PP ácido nicotinico): 5 a 10 mg/litro; vitamina C (ácido ascorbico): ácido ascorbico): 10 a 20 mg/litro. mg/litro. De las vitaminas hidrosolubles la leche vacuna tiene mas vitaminas del complejo B que la leche humana; algunos son muy resistentes a las temperaturas altas (como la B1) mientras que otros se destruyen fácilmente con el calor (como la C).
CÁLCULO DE LA MATERIA SECA (SÓLIDOS) DE LA LECHE Conocida la densidad de la leche y su contenido de grasa, se puede calcular el “porcentaje de sólidos indirectamente por medio de una serie de fórmulas semi empíricas.
a)
Formula de Richmond. % sol = (0.25 x δ) + (1.21 x % G) + 0.66 δ = densidad; G = porcentaje de grasa Se usa para D solo los valores milisimales como enteros. 1.030, se usa 30. 30. Ejemplo si d = 1.030,
b)
Formula de Queensville Sólidos (g/l) = (10.6 x %G) + 2.75 (d - 1000) para d se toma su valor leído como entero.
Ejemplo si d = 1.031 usar 1031 usar 1031..
c)
Formula de Fleischmann D − 1000 D % sol = (1.2 x %G) + 2.665 x .100
d se toma el valor leído como entero. Ejemplo si d = 1.031 se debe utilizas 1031. 1031.
d)
Formula de Gilibaldo y Peliefo % sol = 282 (d - 1) + (% G x 1.19) d es el valor usual.
CONTAMINANTES DE LA LECHE La calidad de la leche puede determinarse por la existencia de diversos tipos de contaminantes. A estos, los podemos dividir en dos grupos contaminantes químicos y contaminantes biológicos.
CONTAMINANTES QUÍMICOS Los que más frecuentemente son posibles de hallar en la leche derivan del medio que rodean a la leche en el camino desde la ordeña a su proceso industrial. Es posible encontrar insecticidas (DDT, aldrin, dieldrin, heptacloruro fenol), herbicidas, fungicidas, sustancias higienizantes (cloro, feroxido de hidrogeno, sustancias amoniacales, etc.) y algunos antibióticos (penicilinas, estreptonicinos, clorotetraciclinos, etc.).
CONTAMINANTES BIOLÓGICOS Existe la posibilidad de que la leche sea presa de un gran número de agentes microbianos desde el momento de su producción, dependiendo en gran medida de las prácticas de higiene y sanidad observadas en el manipuleo durante la producción, transporte, proceso y venta. Se pueden detectar en la leche los siguientes microorganismos:
a)
Bacterias. Pueden ser, según su morfología cocos (esféricos), bacilos (cilíndricos) y espirilos (en forma de espiral). Además pueden presentarse agrupados como deplococos (2 cocos); estreptococos (cocos en cadena), estapilococos (cocos unidos en forma irregular y en forma de racimos), tetrados (en grupos de cuatro).
b)
Hongos. Presentan el aspecto de una masa algodonosa, filamentosa. Generalmente se nutren o tienen preferencia por la familia de los azucares.
Estos dos tipos vistos, son los que más comúnmente pueden hallarse en la leche, aunque es posible también la presencia de virus (microorganismos ultramiscroscopicos que se desarrollan dentro de células vivas), rickettsias y amebas (que son animales unicelulares, siendo su presencia en la leche provocada por el uso de aguas contaminantes).
Actividades bioquímicas de los microorganismos. Los micro organismos, especialmente las bacterias y los hongos realizan distintos y complejos acciones químicos en los que participan variados números de enzimas; esta actividad la desarrollan sobre el medio que los rodean, y la leche, por su composición química, ofrece un medio de cultivo apropiado, especialmente para las bacterias, es así que podemos hallar bacterias que se alimentan” básicamente de las proteínas (actividad proteolitica), sobre las grasas (actividad bioquímica lipolitica), o grasas (actividad sacarolitica). En la proteolisis, la acción de las enzimas proteoliticas y proteinasas provoca lo que se llama “coagulación dulce” de la leche, caracterizada por la formación de compuestos de reacción, en especial aminos, a la vez que se producen desprendimientos gaseosos dando a la leche un olor desagradable. Las bacterias que mas frecuentemente provocan esta coagulación son Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Pseudomonos putrefaciens, Pseudomonos viscosa, Proteus vulgaris, Streptococus liquefaciens. Al actuar sobre las proteínas, la degradan dando compuestos como feptidos, aminoácidos, amonis. En la sacarolis (actividad bioquímica sobre el azúcar de la leche), la lactosa se desarrolla en glucosa y galactosa, para luego por fermentación, producir ácido láctico. Se produce también una coagulación que, a diferencia de la proteolitica, es de naturaleza ácida, provocando un cierto olor agradable por la formación de algunos gases como el diocetilo. En los microorganismos responsables de esta coagulación ácida tenemos: Streptococus lactis y Streptococus cremoris, que forman fundamentalmente ácido láctico (por eso son homofermentativos); en cambio la Leuconostocitrovarum, aporte de ácido láctico forma otros compuestos tales como acetoina y el ya nombrado diacetilo (que proceden del ácido cítrico presente en la leche). Otro tipo de bacterias sacaroliticos son: lactobavillus casei, lactobacillius acidophilus, lactobacilius helveticus (estos son homofermentativos); lactobaciluis brevis, lactobacilius fermentis (estos dos son heterofermentativos), microbacterium lacticum, micrococus luteus y otros. Por ultimo, en la lipolisis (actividad química de los microorganismos sobre la materia grasa), distintas bacterias y hongos provocan la descomposición de la grasa degradandola a glicerina y ácidos grasos.
Algunos de estos ácidos grasos son los responsables del sabor rancio de algunas leches. Entre los microorganismos que inducen la lipolisius son: Pseudomonas fluorescens, Achromobacter lipolyticum y los hongos candida lipolytica (es una levadura) y Penicillium. Otros tipos de bacterias pueden producir gases, como las coliformes y el clostrydium butyricum, que es una bacteria anaerobica, cuyo efecto puede observarse en la maduración del queso al cual le ocasiona hinchamiento. La Enterobacter aerogenes provocan compuestos gomosos, por último, la Pseudomonas icthyosmia provoca un típico olor y sabor a pescado debido a la formación de trimetilamina debido a la formación de trimetilamina que se genera por el ataque a la Lecitina.
Microorganismos de origen mamario. Aunque la leche se obtiene por vacas sanas y en los mejores condiciones asépticos, es raro que sea enteramente estéril, debido a la anatomía de su ubre (conductos gruesos y poco ramificados que facilitan la penetración de microorganismos por vía ascendentes, a diferencia de otras especies como ovejas y cabras, de los cuales si se pueden tener leches estériles). El microorganismo que más frecuentemente es posible hallar en las glándulas mamarias es el streptococus coryne bacterium, que rara vez sufra los 1000 microorganismos por milímetro. a)
Microorganismos causantes de la mastitis o mamitis.
Estos agentes microbianos se hallan en glándulas mamarias infectadas, pueden nombrarse corinebacterium pyogenes, Pseudomonos y Escherichia coli. Entre los estreptococus, el streptococus pyrogenes y streptococus agalactial (que no coagulan la leche); el Streptococus pyogenes es patógeno para el hombre pudiendo provocar infecciones en la garganta. Entre los estafilococos, se encuentra el Staphylococus aureus lácticos, lo cual se traduce en la disminución de la cantidad de leche que produce una vaca. La propagación de los microorganismos mastiticos pueden deberse a las condiciones de la ordeña, el medio ambiente externo y la edad de la vaca, puesto que cuanto mas viejas mas proclives son a la infección. Las leches con mastitis producen perdidas económicas (por la baja producción), cambiar en la composición de la leche y resultan difíciles de coagular y de desuerar. Los microorganismos de la mastitis quedan destruidos durante la pasteurización. b)
Otros microorganismos que infestan las mamas.
Las glándulas mamarias son posibles de infectarse con microorganismos provenientes de la sangre del animal. Entre estos están el Mycobacterium tuberculosis (variedad hominis y variedad bovis) causantes de tuberculosis en el hombre; también puede hallarse la Brucellosis (Brucella abortus y Brucellis melitensis) causantes de brucelosis en el hombre y provocan abortos en las vacas.
El Mycobacterium tuberculosis es muy resistente en medios ácidos y es bastante termoresistente y por eso que el estudio de la pasteurización se hacen basados en la resistencia térmica de este microorganismo. c)
Fuentes de contaminación externa:
Los orígenes de la contaminación externa hay que buscarlos en la ordeña, el medio ambiente, la limpieza del animal, limpieza y salud del personal que trabaja, limpieza de maquinas, equipos y utensilios utilizados y en la calidad del agua. Es así como el aire, por ejemplo, puede transportar bacterias del suelo en donde pueden haber excrementos (que contaminan con bacterias tales como la Escherichio y la Salmonella), restos de alimentos, pajas, etc. Por otro lado si el animal no esta limpio es común encontrar en él diversas partículas contaminantes. Si no se hace una limpieza profunda de maquinarias y utensilios que se usan en el proceso de la leche, es fácil tener contaminación, especialmente en ciertos ángulos y rugosidades de las mismas, pues ahí es donde mas fácilmente se desarrollan los microorganismos. Por ultimo, deberán controlarse la calidad del agua utilizada en los plantas de proceso pues deben tener una baja cuenta microbiana y pocos cloruros, pues estos causan problemas en la elaboración de manteca y quesos.
RECOLECCIÓN, TRANSPORTE RECEPCIÓN DE LA LECHE
Y
La leche, por ser un producto muy perecedero, fácilmente contaminable y muy sensible a las altas temperaturas (por los efectos que esta causa), sugiere especiales consideraciones en su recolección, transporte y fundamentalmente en el aspecto higiénico. Al respecto, cabe señalar que una leche recién ordeñada (de vaca sana) solo tiene una contaminación que puede valorarse entre 300 y 1500 bacterias por mililitro, y es a partir de la ordeña cuando aumenta el recuento microbiano; a pesar de aumentar la presencia de los microorganismos, estos no se desarrollan durante las primeras horas que siguen al ordeño, pues la leche fresca tiene un cierto “poder bacteriostatico” que inhibe el desarrollo en ese lapso, dependiendo, claro esta, de la temperatura; así por ejemplo una leche muy limpia (1000 germas por ml) a 20ºC inhibe el desarrollo bacteriano de 10 a 15 horas, pero con leches muy contaminadas, en las mismas condiciones (20ºC) puede no durar mas que 2 o 3 horas, por otra parte a 37ºC, la leche muy limpia ese poder bacteriostatico dura de 4 a 6 horas. De ahí la importancia de ciertos cuidados, teniendo en cuenta además la distinta naturaleza de los contaminantes biológicos, en efecto, entre estos hay algunos llamados sacrófilos que se desarrollan a bajas temperaturas preferentemente entre 2
y 15ºC (entre ellos están los Pseudomona Flavobacterium y los Achromobacter que atacan principalmente a las grasas y proteínas y que producen olores y sabores desagradables pero no acidez), pero la mayoría se desarrollan por arriba de esos 15ºC; tenemos así los mesofilos, mesofilos, que crecen entre 15ºC y 40ºC, (entre los cuales se hallan los estreptococos que coagulan la leche por acidificación, los enterobacterias y los coli) y los termofilos que crecen por arriba de los 40ºC (son preferentemente bacilos como el Bacillus subtilis Baciluis thermolique faciens, Bacillus termophillus, etc. Teniendo en cuenta esto y considerando que la temperatura de producción de la leche (en el ordeñe) es de aproximadamente 37ºC (que es una temperatura optima para el desarrollo de microorganismos), de deduce que el mejor método para lograr mantener por mas tiempo la leche fresca es enfriarla, y hacerlo a temperaturas inferiores a 10ºC en las dos primeras horas de su ordeña y mantenerla en lo posible a estas temperaturas bajas (preferentemente 4ºC) hasta el momento de su tratamiento industrial. Lo ideal sería el enfriamiento en el propio tambo, y así se hace en aquellos que por su dimensión productiva lo permiten, pero cuando se trata la recolección en granjas pequeñas, razones de orden económico impiden implementar un sistema de enfriamiento. Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, la recolección de leche sugiere tres alternativas posibles: 1º) 1º) Envío inmediato de la leche, luego de su ordeñe; esto es valido siempre que el lugar de producción sea relativamente cercano a la planta industrial. 2º) Tratamiento de frío en el lugar de producción. 2º) 3º) Envío de la leche a un centro recolector y de ahí se la transporta a la 3º) planta industrial. La primer alternativa es válida (amen de la localización cercana) para unidades de producción relativamente grandes y que además tengan métodos de producción similares, pues de lo contrario se puede dar el caso de mezclas de leches de muy distintas valoraciones. Se hace en camiones cisternas de capacidad mayor de 4000 l. Generalmente el camión al colectar la leche, mide la cantidad y saca o recoge muestras para su análisis y valoración. En cuanto a la secunda alternativa, el tratamiento de frío a la leche se realiza luego de la ordeña en la misma unidad de producción. Hay casos en que la leche es enfriada y en esta condición térmica enviada luego a la industrializadora, en otros casos existen tanques de enfriamiento y almacenamiento. En los casos de enfriadores se utiliza agua helada o gases refrigerantes como medio para alcanzar las temperaturas deseadas utilizando intercambiadores de calor que reemplaza en la mayoría de los casos a los enfriadores de cortina que consiste en una serie de tubos horizontales por donde fluye el medio refrigerante, mientras que la leche cae sobre ellos formando una cortina, cortina, a pesar de ser economico y rápido tienden a ser reemplazados pues expone la leche a la contaminación por contacto con aire y
polvo, siendo además difícil de higienizar eficientemente. En el otro caso, la existencia en el tambo de tanques de enfriamiento y almacenamiento permite que la leche pueda recolectarse cada dos días o mas. Son fabricados generalmente en acero inoxidable y con capacidades desde 100 hasta 2000 litros o mas; la leche es enfriada alrededor de 4ºC. Finalmente, la tercer alternativa, ya se comento que era la instalación de centro de recolección que recibe diariamente la leche de los productores de la zona que abarca. El tamaño y las características de estos centro de recolección varían según de acuerdo a las condiciones de producción de la zona. A estos centros de recolección la leche llega en tarros o en camiones cisternas y su capacidad es de 400 a 1500 litros en un centro chico y de 3000 a 10000 litros en los centros grandes. En estos lugares de recolección generalmente se instalan equipos de enfriamiento y/o almacenamiento, pues la leche que reciben es la que recién se ordeña; efectúan el control de peso de cada abastecedor y pueden sacar muestras de cada uno de ellos, además (y especialmente si se trata de centros de recolección grande) selecciona la leche y la clasifica para su pago. Suelen estar provistos también con equipos de laboratorio para análisis elementales y por supuesto, los equipos y tanques necesarios para el enfriamiento de la leche.
TRANSPORTE DE LA LECHE Hasta no hace mucho tiempo los tarros lecheros eran el medio mas usado para le transporte, pero han sido reemplazados por los camiones cisterna; pero aun se usan (en algunas partes), teniendo en cuenta que hay muchos pequeños productores de 50, 100 y 200 litros diarios solamente. Dichos tarros son de 40 y 50 litros generalmente, eran de diseño standarizado y construidos de hierro[DA1] estañado, acero inoxidable o aluminio. Actualmente es de uso generalizado los tanques cisternas que llevan la leche hasta la planta industrial desde los centros de recolección o bien desde la misma unidad de producción si esta es de gran producción (los pequeños productores, envían en tarros la leche hacia los centros de recolección). Estos tanque se utilizados para el transporte por medio de camiones, son generalmente de acero inoxidable; también los hay de aluminio. Los tanques son construidos con doble pared y aislados, en general, con corchos; su sección es circular o elíptica (el circular es de mas fácil higienización y el elíptico permite mayor estabilidad en el viaje). Generalmente los tanques están divididos en secciones para evitar el batido de la leche pues puede ocacionar la separación de la grasa.
RECEPCIÓN DE LA LECHE. En la recepción de la planta industrial láctea, se recibe, se verifica y se registra la cantidad de leche que entra; a su vez se descarga la leche en un tanque de recepción y de allí se pasa a un tanque de almacenamiento; generalmente, como paso previo a su almacenaje, la leche pasa por un enfriador y de un filtro o clarificador. Antiguamente, cuando el medio de transporte más frecuente eran los tarros, había en la recepción plataformas de descarga, cintas transportadoras de tarros, lavaderos de
tarros (externos e internos), etc. pero en la actualidad estas operaciones resultan facilitadas pues al utilizarse los camiones cisternas se hace mas dinámica las operaciones de recepción pues la descarga se hace por bombeo. Por general, la leche que se descarga, va en primer lugar hacia un tanque de balanza donde se pesa y se extraen muestras; de ahí pasa, previo paso por clarificadores y enfriadores a un tanque de almacenamiento. Suele haber en algunas plantas un tanque intermedio con capacidad hasta el doble del tanque de balanza, de manera que el vaciado de los camiones, no haga del tanque de balanza un “cuello de botella” para la alimentación de los enfriadores. Estos tanques son en la mayoría de los casos de acero inoxidable, y cuentan con agitadores; esto es importante para uniformizar la leche contenida en ellos, pues de ellos se sacan muestras para análisis que deben ser representativos. A efectos de medir la cantidad de leche que llega, puede hacerse de distintas maneras: una de ellas es por medida del nivel del tanque de balanza, pero no es un método demasiado exacto, especialmente si los tanques son grandes; otra manera es pesando en la balanza (de donde deriva el monto del tanque); en este caso también se mide la densidad en los casos que se paga por volumen de leche; la tercera manera de medir la cantidad de de leche es por medio de un rotametro. Mas adelante se verá el sistema de enfriamiento y clasificación de la leche entes de su almacenaje.
SISTEMAS DE VALORIZACIÓN Y PAGO DE LA LECHE Los distintos factores que inciden en la composición de la leche que ya hemos visto, así como la posibilidad de distintas y variadas contaminaciones que hacen a su estudio de higiene y teniendo también en cuenta los factores de unidad, hacen que la leche no sea uniforme en su calidad, lo cual ha hecho difícil pero necesaria, la adopción de una clasificación que permita apreciar las leches según sus características intrínsecas y según el valor que puedan tener con relación a la utilización que se le pretende dar. De lo dicho surgen criterios distintos para el pago de la leche, dado que hacerlo por su volumen es inapropiado. Se paga la leche por su calidad, y es por eso que no hay un criterio unido ya que en la calidad de la leche intervienen factores de sanidad, de composición y de higiene que son variables no solo en un país, sino en las distintas zonas lecheras de una misma región.
Se descarta que la leche que llega a las usinas lacteas debe ser sana (esto es: libre de tuberculosis y brucelosis), por lo cual los factores de calidad que sirven para una valorización y pago de la leche serán los de composición y de higiene. Para los primeros se tiene en cuenta que los componentes mas importantes de la leche desde el punto de vista industrial y nutricional son las proteínas, la grasa y la lactosa. El valor relativo de cada uno de estos componentes dependerá de los fines que tendrá la leche. Así, para la producción de leche de consumo directo, leche concentrada y leche en polvo, interesa que la leche sea rica en sólidos totales. Si el destino de la leche es la elaboración de quesos, interesa que sea rica en grasas y caseina. SI se quiere fabricar manteca y crema, es importante el contenido de grasa, y finalmente si se quiere la elaboración de ácido láctico, lactosa o esteres lácticos conviene que la leche sea rica en lactosa. En cuanto a los factores higiénicos tenidos en cuenta parta la clasificación y valorización de la leche consideran el contenido microbiano de la misma, por su importancia en el consumo directo y en las posibilidades industriales de la misma. De ahí la importancia de controlar la higiene y utilizarlo como medio de clasificación; así por ejemplo, la capacidad de conservación, depende en forma directa de la contaminación que contenga. Es importante apuntar que un sistema de clasificación no solo es útil para el pago de la leche, sino que también tiene otros objetivos tales como: como: mejorar la higiene de la la producción, mejorar la composición en relación al sistema adoptado, estimular una producción lechera basada en practicas de manejo racional; establecer un sistema equitativo y justo para regular la valorización; y finalmente, emprender un planeamiento del desarrollo lechero e industrial sobre bases económicas sólidas. A los efectos de la evaluación de la calidad de la leche (que servirá para su valorización) es de importancia el muestreo a partir del cual se hará la clasificación y control de la composición y de higiene; ese muestreo deberá ser correcto, exacto y representativo. SI bien un gran número de muestras dará mas exactitud, razones de costo y tiempo hace que generalmente se saquen muestras acumulativas diarias para una determinación semanal de grasa y obtener muestras semanales para la determinación de la higiene y la capacidad de conservación. (Esto aparte de los análisis diarios que se hacen en la recepción de la leche).
PAGO DE LA LECHE Según lo visto en párrafos anteriores los métodos de clasificación y pago pueden ser muchos. Sintéticamente se tiene: A. Para la clasificación y pago por composición se pueden usar los A. índices o porcentajes de: 1. 1. Grasa 2. 2. Proteínas 3. 3. Grasas y proteínas 4. 4. Grasas y Caseina 5. 5. Grasas y sólidos sin grasa
6. Sólidos totales Adoptado ya uno o mas de estos contenidos, para el pago se pueden aplicar las siguientes modalidades: a) a) Estableciendo una escala con 4 o mas grupos de tipo de composición a los que se atribuyen precios por unidad de medida. b) Estableciendo una escala progresiva de precios b) correspondientes a cada índice de composición. c) Calculando el valor de la leche a partir de los precios c) de los productos fabricados, relacionando su composición y rendimiento. d) d) Estableciendo una valorización fija para determinada calidad higiénica y una composición con contenido de grasa considerada como predominante en la zona y estableciendo premios y castigos o deducciones para las desviaciones positivas o negativas. B. Para la clasificación y pago por calidad higiénica se pueden usar los siguientes índices: 1. 1. Contenido microbiano: recuento de placas o conteo directo. 2. 2. Índice coli - bacilar 3. 3. Ensayo de ebullición 4. 4. Lactofiltración 5. Acidez 5. 6. Prueba orgonoleptica: olor y sabor 6. 7. 7. Métodos colorimetricos. 6.
B.
Para establecer la calidad higiénica, las modalidades adoptadas son: a) a) Estableciendo 3, 4 o mas categorías de higiene en la que se exige una calidad o valor standard para los índices elegidos. La calificación por debajo de esa norma o standard establecidos en esa categoría, clarifica a la leche en la categoría inmediata inferior. b) b) Estableciendo una escala de 3, 4 o mas categorías, definidas cada una de ellas por un número determinado de fuentes. Por otro lado, se establece un sistema de punteo para cada clase de las escalas. De este modo, la categoría de clasificación se determina por la suma de los puntos. Hecha la clasificación higiénica, a efectos de la valorización o pago se acostumbran dos modalidades que complementan el pago por composición: (1) (2)
(1) Se dan premios o penalidades, según los distintos grados de calidad higiénica. (2) Aplicando una desvalorización a las clasificaciones higiénicas inferiores y pago del precio directo (correspondiente al valor de la composición) para las clasificaciones de buena calidad.
En nuestro país, el pago de la leche se hace por la composición, y el índice o componente utilizado para tal fin, es el contenido graso graso (la llamada “grasa butirosa”). butirosa”). En otros piases son otros, así por ejemplo en Holanda lo hacen por grasa y proteínas. En Suecia por materia seca total; en algunas partes de EE.UU. se paga por grasa y sólidos no grasos (hay un aparato idóneo para determinar simultáneamente ambos valores). Se debe elegir teniendo en cuenta que los métodos de determinación sean en lo posible sencillos, económicos y suficientemente exactos; por eso por ejemplo, no son muchos los que logran las proteínas cuyo análisis es más complejo, al igual que el de caseina, no ocurriendo lo mismo con el análisis de grasas gr asas y sólidos totales.
TRATAMIENTOS DE LA LECHE Después de recibida la leche en la planta industrial, es sometida a una serie de tratamientos que dependerán del destino final de la misma. Estos tratamientos son: 1º) 1º) Enfriamiento 2º) 2º) Higienización 3º) 3º) Homogeneización 4º) 4º) Tratamiento térmico (Pasteurización)
1º)
ENFRIAMIENTO La leche, luego de su recepción es enfriada a temperaturas de alrededor de 4ºC y almacenada a esta temperatura. Este enfriamiento se realiza en un intercambiador de color de placas (este equipo se describió en el tema de pasteurización), utilizándose agua helada como fluido enfriador. Antes se usaba un enfriador de superficie (todavía se lo utiliza en algunas plantas).
La leche circula por la superficie de la cortina y forma una película que es enfriada por el agua que circula por el interior de la cortina. En este tipo de enfriador, la leche esta en contacto con el medio ambiente, lo cual supone la posibilidad de contaminarse. Luego de enfriada se manda la leche al tanque de almacenamiento donde se la mantiene a la temperatura de 4ºC hasta su procesamiento según los diferentes usos industriales.
Cabe mencionar que la leche que se destinará para la elaboración de quesos, conviene enfriarla y mantenerla a alrededor de 10ºC, pues temperaturas mas bajas afectan el caseinato de calcio que es fundamental para producir quesos.
2º)
HIGIENIZACIÓN La leche cruda puede contener diversas partículas adquiridas en su manipuleo, desde el ordeño, lo cual obliga a eliminar esas impurezas. Para tal fin se hace una filtración y/o una clarificación. En la primera, se hace pasar la leche a través de filtros de tela sintética o algodón. Esta filtración es complementada luego en los intercambiadores de placas, provistos de filtros. En cuando a la clarificación esta se realiza con una centrifugación en los llamados clarificadores, que son semejantes en su concepción a los centrífugos que se verán en el descremado, aunque con algunos variantes de diseño. En esta operación se suelen eliminar también cierto tipo de bacterias esporulados, tales como Bacilos, esta bactofugación suele eliminar un gran número o porcentaje de esos microorganismos. Tanto la clarificación como la bactofugación resultan mas eficaz si se hace a una temperatura entre 60 y 65ºC ( al disminuir la viscosidad de la leche).
3º)
HOMOGENEIZACIÓN Este tratamiento es aplicado a la leche a los efectos de reducir el tamaño de los glóbulos de grasa y así evitar que estos asciendan a la superficie. La operación consiste en enviar la leche a alta presión, cerca de 200 kg/cm2, a través de un conducto que esta parcialmente obstruido en su extremo de salida por un tapón cónico de acero, la leche choca violentamente con lo cual se fracciona el glóbulo de grasa a dimensiones entre 1 µ y 2 µ. La presión del tapón de acero se puede regular con un resorte. La salida de la leche se efectúa por la abertura que deja el tapón y en esta zona se produce un rápido descenso de la presión que también produce un “cracking” del glóbulo. La homogeneización puede realizarse también en las clarifijadoras, equipo en el cual pueden hacerse simultáneamente la clarificación y la homogeneización; este equipo es parecido a los clarificadores, pero están provistos de discos dentados que fraccionan los glóbulos de grasa por fricción. En el proceso de homogeneización, al romperse los glóbulos, se fraccionan también la membrana protectora de los mismos, lo cual implica que parte de dichos glóbulos queden sin ellos (especialmente lecitinas y proteínas que forman parte de la membrana); esto hace que los glicérido queden expuestos a la acción de la enzima lipasa que puede traer aparejado el inconveniente del enrarecimiento de la leche.
La temperatura recomendada para homogeneizar la leche es entre 65 y 70ºC.
4º)
TRATAMIENTO TÉRMICO (PASTEURIZACIÓN). Cualquiera sea el destino de la leche (ya para su venta en cualquiera de sus tipos, ya para la elaboración de derivados lácteos), debe ser sometida a un tratamiento térmico. El objeto de este tratamiento es, en primer lugar, destruir todos los microorganismos que puedan ser causa de enfermedades (patógenos) y en segundo término, disminuir el numero de aquellos agentes microbianos que puedan afectar la calidad de la leche y sus productos derivados. Se puede conceptuar la pasteurización como el tratamiento térmico por debajo del punto de ebullición, y en un tiempo mínimo, que permite destruir la totalidad de los agentes microbianos patógenos. Antes de describir el proceso de pasteurización, se harán algunas consideraciones sobre el efecto de la temperatura sobre los componentes de la leche y sobre los microorganismos presentes en ellas.
a)
Influencia de la temperatura sobre los componentes de la leche: El tratamiento térmico para destruir microorganismos puede provocar cambios en los componentes, los que, a su vez, ocasionan cambios en los productos derivados. La intensidad de estos efectos dependerán de las condiciones en que se realiza el tratamiento.
1)
Cambios en la grasa de la leche:
El efecto mas visible es la perdida de la línea de crema, se sabe que en una leche cruda en reposo se forma en la superficie una película o capa de crema (línea de crema) que, de manera primaria, nos indica el contenido de grasa de la misma. El tratamiento térmico afecta esta línea de crema y la leche queda con apariencia de contener menos grasa, pero lo que en realidad ocurre es un cambio en la aglomeración de los glóbulos de grasa (se piensa que se debe a que las proteínas asociadas al glóbulo pierden su estabilidad y se desnaturalizan), la cual hace que crezca la despersión de los mismos. Hasta los 60ºC, el efecto no se produce pero si cuando se calienta a temperaturas superiores por espacio de 30 minutos.
2)
Cambios en la lactosa:
La lactosa es estable al calor, si este se aplica en forma moderada, pues si se calienta, por ejemplo, a mas de 100ºC y por un tiempo relativamente prolongado, sufre dos reacciones características: la reacción de caramelización, que provoca la formación de ácidos como el fórmico, el láctico, el propionico, etc. y de otros compuestos como el hidroximetil furfural, el furfuroldehido, etc. La segunda transformación característica es la reacción de Moyllord, en la cual la lactosa se une a los grupos aminos e los aminoácido, principalmente a los de la lisina, lo cual hace que se degraden las proteínas y se pierda algo del valor nutritivo, debido a esta reacción de Moyllord, la leche se oscurece. 3)
Cambios en las proteínas:
A las temperaturas de pasteurización no ocurren cambios, pero si a temperaturas superiores a 80ºC, produciéndose en tal caso una desnaturalización de las proteínas del lactosuero, provocando esto la liberación de compuestos con grupos sulfhidrilo que dan el sabor a cocido característico en esta degradación. Otro efecto que produce el calentamiento es promover la unión de la βlactoglobulina y la caseina, esta unión inhibe la acción de la quimosina (cuajo) sobre la caseina causando algunos inconvenientes en la elaboración de quesos. 4)
Cambios en las enzimas:
Las enzimas en la leche son variablemente sensibles a la temperatura, la lipasa es de los mas sensibles, mientras que los fosfatasos alcalinos son so n los mas resistentes. Algunas enzimas se reactivan después de haber sido tratadas térmicamente. 5)
Cambios en las vitaminas:
La temperatura y el tiempo aplicadas a la leche no causan el mismo efecto sobre las vitaminas de la leche, los que sufren mas modificaciones son las vitaminas B1, la vitamina C y la B 12.
b) Influencia de la temperatura sobre los microorganismos de la leche. La temperatura influye cualitativamente y cuantitativamente en el crecimiento de los microorganismos presentes en la leche. El efecto cuantitativo muestra que la cantidad de microorganismos se incrementa cuando la temperatura aumenta hasta 35 - 40ºC; por encima de estos valores la velocidad de crecimiento disminuye; en esto, amen de los valores de temperatura también influye el tiempo que dura el tratamiento térmico. Cualitativamente, se sabe que en leches tratadas a diferentes temperaturas no se encuentran las mismas especies; esto es porque no todos los microorganismos tienen el mismo rango de temperatura óptimo para su desarrollo, pues como ya se vio
cuando se trato el tema de contaminantes los agentes microbianos podrían clasificarse, según su temperatura de crecimiento, en sacrofilos (se desarrollan entre 2 y 20ºC) los mesofilos (su desarrollo optimo esta entre 20 y 40ºC) y los termofilos (se crecen fundamentalmente por sobre los 40ºC).
PROCESO DE PASTEURIZACIÓN Para destruir los microorganismos de la leche es necesario someterlos a tratamientos térmicos ya se vio que la temperatura puede ocacionar transformaciones no deseables en la leche, que provocan alteraciones de sabor, rendimiento, y calidad principalmente. El proceso de pasteurización fue idóneo a fin de disminuir caso toda la flora de microorganismos saprofitos y la totalidad de los agentes microbianos patógenos, pero alterando en lo mínimo posible la estructura física y química de la leche y las sustancias con actividad biológica tales como enzimas y vitaminas. La temperatura y tiempo aplicados en la pasteurización aseguran la destrucción de los agentes patógenos tales como Mycobacterium, tuberculosis, Brucellos, Solmonellas, etc., pero no destruye los microorganismos mastiticos tales como el Staphilococus aereus o el Streptococuspyogenes, como así tampoco destruye algunos micro organismos responsables de la acidez como los Lacotobacillus. Se han estudiado distintas combinaciones de temperatura y tiempo para pasteurizar pero fundamentalmente se han reducido a dos: 1º) 1º) Pasteurización lenta o discontinua. 2º) 2º) Pasteurización rápida o continua.
1º)
PASTEURIZACIÓN PASTEURIZACI ÓN LENTA Este método consiste en calentar la leche a temperaturas entre 62 y 64ºC y mantenerla a esta temperatura durante 30 minutos. La leche es calentada en recipientes o tanques de capacidad variable (generalmente de 200 a 1500 litros); esos tanques son de acero inoxidable preferentemente y están encamisados (doble pared); la leche se calienta por medio de vapor o agua caliente que vincula entre las paredes del tanque, provisto este de un agitador para hacer mas homogéneo el tratamiento. El siguiente es un esquema elemental: Luego de los 30 minutos, la leche es enfriada a temperaturas entre 4 y 10ºC según la conveniencia. Para efectuar este enfriamiento se puede usar el mismo recipiente haciendo circular por la camisa de doble fondo agua helada hasta que la leche tenga la
temperatura deseada. Otra manera, es enfriar utilizando el enfriador de superficie (o cortina de enfriamiento) que ya se vio cuando se trató el tema de tratamiento de la leche. Ambos métodos de enfriamiento tienen sus inconvenientes: en el primer caso (utilizando el mismo tanque), la temperatura desciende cada vez más lentamente a medida que se acerca a la temperatura del agua helada, lo cual hace que la leche, durante un cierto tiempo, este a las temperaturas en que crecen los microorganismos que quedarán luego del tratamiento térmico, lo cual hace que aumente la cuenta de agentes microbianos. Por otra parte, usando la cortina de enfriamiento la leche forma una película sobre la superficie de la cortina y el enfriamiento es mas rápido, pero, por quedar la leche en contacto con el ambiente, es presa de la contaminación. El uso de la pasteurización lenta es adecuada para procesar pequeñas cantidades de leche hasta aproximadamente 2000 litros diarios, de lo contrario no es aconsejable* .
2º)
PASTEURIZACIÓN PASTEURIZACI ÓN RÁPIDA Llamada también pasteurización continua o bien HTST (Heigh Temperature Short Time), este tratamiento consiste en aplicar a la leche una temperatura de 72 - 73ºC en un tiempo de 15 a 20 segundos. Esta pasteurización se realiza en intercambiadores de calor de placas, y el recorrido que hace la leche en el mismo es el siguiente: La leche llega al equipo intercambinador a 4ºC aproximadamente, proveniente de un tanque regulador; en el primer tramo se calienta por regeneración. En esta sección de regeneración o precalentamiento, la leche cruda se calienta a 58ºC aproximadamente por medio de la leche ya pasteurizada cuya temperatura se aprovecha en esta zona de regeneración. Al salir de la sección de regeneración, la leche pasa a través de un filtro que elimina impurezas que pueda contener, luego la leche pasa a los cambiadores de calor de la zona o área de calentamiento donde se la calienta hasta la temperatura de pasteurización, esta es 72 - 73ºC por medio de agua caliente. Alcanzada esta temperatura la leche pasa a la sección de retención de temperatura; esta sección puede estar constituida por un tubo externo o bien un retardador incluido en el propio intercambiador; el mas común es el tubo de
*
El método de pasteurización lenta es llamado también LTLT y Low Temperature, Long Time.
retención, en donde el tiempo que la leche es retenida es de 15 a 20 segundos. A la salida de esta zona de retención, la leche pasa por una válvula de desviación; en esta válvula, si la leche no alcanza la temperatura de 72 - 73ºC, automáticamente la hace regresar al tanque regulador o de alimentación para ser luego reprocesada; pero si la leche alcanza la temperatura de 72 - 73ºC, pasa entonces a la zona de regeneración o precalentamiento, donde es enfriada por la leche cruda hasta los 18ºC. De aquí la leche pasa a la sección de enfriamiento en donde se distinguen dos zonas: una por donde se hace circular agua fría y la otra en donde circula agua helada, para terminar de esta manera el recorrido de la leche, saliendo del intercambiador a la temperatura de 4ºC generalmente. En el esquema siguiente se muestra el recorrido de la leche por el intercambiador:
El intercambiador de calor, como ya se menciono es el de placas, utilizado por su alta velocidad de transferencia y su facilidad de limpieza. Son construidos en acero inoxidable; las placas tienen generalmente un espesor aproximado de 0.05 a 0.125 pulgadas; están aisladas mediante juntas de goma que forman una camisa de entre 0.05 y 0.3 pulgadas entre cada par de placas; estas ultimas se ordenan en secciones: precalentamiento, calentamiento y enfriamiento. Cada sección aislada se ordena de tal forma que los líquidos fluyen por una o mas placas en paralelo. En la figura siguiente se muestra la disposición de las placas y circulación de los fluidos. Las placas tienen nervaduras o estrías que provocan turbulencia y aumentan la superficie de intercambio. Las
ventajas de la pasteurización HTST respecto a la LTLT son las siguientes:
a) b) c) d) e)
a) b) c) d) e)
Pueden procesarse en forma continua grandes volúmenes de leche. La automatización del proceso asegura una mejor pasteurización. Es de fácil limpieza y requiere poco espacio. Por ser de sistema cerrado se evitan contaminaciones. Rapidez del proceso.
En cuanto a las desventajas se pueden nombrar: a) No puede adaptarse al procesamiento de pequeñas cantidades de leche. a) b) Las gomas que acoplan las placas son demasiado frágiles. b) c) c) Es difícil un drenaje o desagote completo. Muchas plantas industriales hacen una clasificación de la leche previa y posterior a la pasteurización. Es así que se pueden tener leches que antes del tratamiento no contengan mas de 50000 microorganismos por mililitro y luego de la pasteurización no contienen mas de 15000 microorganismos por milímetro. Otra clasificación es de aquellos que tienen no mas de 300000 microorganismos/ml antes y no mas de 30000 ml luego de la pasteurización y finalmente lo que antes del tratamiento térmico no tengan mas de 2000000 de microorganismos/ml y que luego del mismo no contengan mas de 30000 ml.
Estado de la leche luego de pasteurizada Respecto a los componentes de la leche, luego de la pasteurización, no esta afectada la línea de crema, la lactosa prácticamente no sufre ningún cambio. Tampoco sufren cambios las proteínas del lactosuero, por lo cual no se forman suefhidrilos ni tampoco olor y sabor a cocido. Si bien no se forma el complejo β-lactoglobulina caseina, pero si se modifica la estructura de las micelas, por lo cual cambia la actividad del cuajo. En cuanto a las enzimas, la pasteurización destruye las lipasas y se inhibe la actividad de las fosfatosas alcalinas. Por ultimo, las pasteurizaciones no afectan o afectan poco a las vitaminas.
Leches ultrapasteurizadas y leches le ches esterilizadas.
T o d o t r a t a m i e n t o t é r mico que se hace a temperaturas inferiores al del punto de ebullición del agua son considerados como métodos de “pasteurización”. En el mercado se ofrecen leches que han sido tratados a temperaturas superiores al punto de ebullición del agua: son las leches ultrapasteurizadas y las leches esterilizados. Una leche ultrapasteurizada se puede obtener con un tratamiento térmico entre 110ºC y 115ºC por un lapso de tiempo corto de 4 segundos, mientras que la leche esterilizada tiene un calentamiento hasta de 140 - 150ºC en el mismo tiempo. El proceso mas común para obtener estos productos es por inyección directo de vapor purificado, con la cual s eleva la temperatura; la leche pasa inmediatamente a una cámara de vacío, en donde ocurre una expansión del líquido con la siguiente separación del vapor.
Pasteurización Pasteurizació n de la leche para quesos La pasteurización de la leche destinada para la elaboración de quesos se hace generalmente a 70ºC en 15 o 20 segundos en el tratamiento rápido o a 65ºC en 30 minutos en el tratamiento lento. Si se efectuara a temperaturas mayores el calcio tiende a precipitar como trifosfato calcico que es insoluble, lo cual llevaría a una coagulación defectuosa.
Pasteurización Pasteurizació n de la leche para leche en polvo En este caso la temperatura y el tiempo de tratamiento varían de acuerdo a la leche, para leche descremada se recomienda calentarla a 88ºC durante 3 minutos y para leche con materia grasa se calienta a 90ºC durante 3 minutos (no mas). Con estos
tratamientos se asegura la destrucción de las lipasas y una reducción considerable de la flora bacteriana.
Pasteurización de la leche destinada a crema Para la elaboración de crema la leche puede pasteurizarse primero a 95ºC durante 15 o 20 segundos, luego enfriarse a 60 - 65ºC, descremarse, y pasteurizarse separado a la crema a 95ºC durante 15 o 20 segundos, para luego ser enfriada a 21ºC o a 7 u 8ºC. Otra manera de hacer el tratamiento sería calentar primero la leche a 60-65ºC, descremar luego y regresar la leche descremada al pasteurizar para para ser tratada a la temperatura normal para destinarla a leche de consumo, en tanto la crema separada se pasteuriza a 95ºC por 12 - 20 segundos. Este tratamiento de temperatura elevada para la crema, es para eliminar lipasos, cuya presencia pueda provocar rancidez en la crema.
Elaboración de leches concentradas (condensadas) Las leches concentradas o condensadas son aquellos que tienen una alta concentración de sólidos, obtenidos por evaporación de la leche normal. Como se recordará, la leche vacuna tiene un porcentaje de sólidos del 12,5% aproximadamente, en las leches concentradas este porcentaje se duplica o triplica, esto es tienen porcentajes de solides que van del 24 al 36%. Las leches concentradas, al igual que la leche pasteurizada, son perecederas, y es por eso que para prolongar su conservación se la somete a un de los siguientes dos tratamientos: 1) 2)
1) 2)
Envasarla y esterilizar el conjunto, Agregando azúcar
por
Por lo tanto, se tendrán dos tipos de leches condensadas: la esterilizada o la azucarada* . Proceso de elaboración:
El diagrama de flujo para la elaboración de los dos tipos de leches condensadas mas comunes es el siguiente:
LECHE α Enfr Enfria iami mien ento to
Esta Estand ndar ariz izac ació ión n (de grasa respecto a los solidos
α
Evaporación
Homogenización
Clarificación y precalentamiento
β Enfriamiento
Re-est an andarización (de sólidos totales)
LECHE CONDENSADA ESTERELIZADA
β
Homogeneización
Enfriamiento y almacenaje
Evaporación
Esterilización
Adición de azucar
Envasado
Re-estandarización (de sólidos totales)
LECHE CONDENSADA AZUCARADA
Envasado
Enfriamiento
A continuación se señalarán algunos detalles sobre algunas partes del proceso; en primer lugar las tres etapas que son comunes cualquiera sea la leche concentrada a elaborar: Enfriamiento:
Es similar al enfriamiento que ya se señalo cuando se trató el tema de tratamiento de la leche. Estandarización:
Para fines de fabricación, se consideran las proporciones de materia grasa respecto a la de sólidos no grasos; estos últimos fluctúan entre 17 y 22%. Por ejemplo, si se desea elaborar un producto de 7% de grasa y 17% de sólidos no grasos la proporción seria 7/17 o sea 1/2.43, por lo que es conveniente conservar desde el principio esta relación mediante una Estandarización de la materia grasa respecto a los sólidos no grasos. *
Hay otros tipos o variantes de conservación (por ejemplo, congelarla con o sin esterilización) pero estos son los mas comunes.
Clarificación y precalentamiento:
El objeto de la clarificación es eliminar las impurezas que pueda contener la leche (partículas extrañas), y como ya se menciono, esta operación se efectúa por centrifugación; esta centrifugación es mucho mas eficiente si se realiza con la leche caliente. Por eso se aprovecha el precalentamiento que se le da a la leche y que ayuda además, a darle mas estabilidad a la coagulación en su posterior esterilización. Las temperaturas mas frecuentes utilizadas en este precalentamiento son de 95ºC durante 15 minutos o bien 120ºC durante 5 minutos, dependiendo de las características químicas de la leche. Con dicho tratamiento, se aseguran la eliminación de los microorganismos patógenos y la mayoría de los saprofitos, lográndose además la inactivación de la enzima lipasa (estas enzimas hidrolizan los gliceridos y liberan por consiguiente ácidos grasos principalmente de cadena corta que dan a la leche sabor rancio. Para leches esterilizadas concentradas: Evaporación:
Luego del calentamiento descripto se procede a la evaporación, a fin de llevar a la leche a la concentración de sólidos totales que se desea. Esta concentración consiste en una evaporación al vacío del agua (o parte de ella) que contiene la leche. El vacío se utiliza para poder eliminar agua a bajas temperaturas, 4550ºC y evitar de esta manera el deterioro de la leche al ser tratada a altas temperaturas, presión normal y tiempos largos que se requerirán para evaporar entre 50 y un 80% de agua. Se utilizan distintos tipos de evaporadores, pero los mas frecuentes usados son los de múltiple efecto (dos o tres etapas) por su mayor rendimiento (estos últimos utilizan 0,40 a 0,55 kg. de vapor por kg. de agua evaporada, mientras que los de simple efecto conservan 1,1 kg. de vapor por kg. de agua evaporada). La evaporación se da por terminada al tenerse la densidad que se desea tener en el producto. Cálculo de la densidad:
Antes de realizarla, cabe señalar que la composición final de la leche concentrada esterilizada es variable, según las normas que se establezcan en su lugar (país) de elaboración; en términos mas generales esta composición es la siguiente: Materia grasa: 7-9% Proteínas: 6 - 6.5% Lactosa: 9.4 - 9.6% Minerales: 1.4 - 1.6% Agua: 73 - 75%
La densidad puede ser calculada considerando la relación de grasa y sustancias sólidas no grasas que se fijo en la Estandarización, por ejemplo, si se eligió la relación 7% de sólidos grasos, 17% sólidos no grasos y siendo sus densidades de 0.93 gs/cm2 para los sólidos G y 1.608 g/cm3 para sólidos no grasos, la densidad será a una temperatura de 15ºC: 100 = 10637 d = , 7% M . G. 17% SNG 76% agua + + 0,93 1608 , 1 Esta densidad debe corregirse pues da temperatura con que sale le leche concentrada del evaporador es alrededor de 50ºC; esto se hace considerando que la variación de densidad con la temperatura es alrededor de 0,0001 g/cm3 por ºC; por lo tanto, si se tiene los 50ºC considerados se tendrán: 50ºC - 15ºC = 35ºC ; 35ºC x 0,0001 g/cm3/ ºC = 0,0035 Por lo tanto la densidad a 50ºC será igual a 1.0602 g/cm3. Homogeneización:
Luego de la concentración, la leche concentrada es pasada a través del homogenizador a los efectos de reducir el tamaño de los glóbulos de grasa. Esta homogeneización se hace a presiones de 150 kg/cm2 aproximadamente. Enfriamiento:
Por los métodos ya vistos, la leche concentrada es enfriada a 8ºC y almacenada. Estandarización de sólidos totales:
Se vuelve a estandarizar los sólidos totales. A manera de ejemplo se considera que la leche condensada se desea con una concentración de sólidos totales del 24% y supóngase que la leche concentrada elaborada tiene una concentración medida de 25% de sólidos totales, siendo su cantidad 10000 litros y su densidad 1065 g/cm3. Por lo tanto los sólidos totales serán: 10000 x 1,065 x 0,25 = 2662,5 kg. Pero como se desea que tenga solo 24% de sólidos totales se deberá tener: 2662,5 x100 110933,75kg . = 1109 24 La diferencia 11093,75 - 10650 = 443,75 kg. será el agua a agregar. Junto con este agua se agregan agentes estabilizantes, agregados para darle estabilidad a la leche sometida al calor; para este fin se utiliza como agente estabilizador fosfato de sodio (PO4HNa2) en cantidades que son entre 0,04 y 0,07%. Luego de esta operación, la leche es calentada a alrededor de 14ºC. Envasado:
Se hace luego utilizándose generalmente envases de latas. Esterilización:
Este es el proceso fundamental para la conservación de este tipo de leche concentrada. Por lo general, se calienta a 100ºC en 15 minutos, y luego en igual periodo se llega a los 115ºC, para mantenerse a esta temperatura otros 15 minutos. Enseguida se enfría lentamente a 100ºC (en 15 minutos) y finalmente hasta 25ºC en igual periodo de tiempo. Para leche concentrada azucarada:
La composición de este tipo de leche es también variable pues es reglamentada. Por lo general tienen la siguiente composición aproximada: Materia grasa: 8 - 9% Sólidos no grasos: 20 - 22% (Proteína: 7 - 8% Lactosa: 10-11% Minerales: 1,5-1,8%) Azúcar: 45% Agua: 25,5% El proceso para elaborar la leche condensada azucarada es igual al de la esterilizada en su primera parte: enfriar, clarificar, esterilizar la materia grasa en relación con los sólidos no grasos y el azúcar. Este último es el medio de conservación. Además, es similar la etapa de homogeneización y concentración (evaporación). Estandarización:
En el caso de la elaboración de este tipo de leche concentrada, además de ajustar la preparación de sólidos no grasos con la materia grasa, esta sirve también como base para determinar la cantidad de azúcar. Se supone una Formulación de 20% de sólidos no grasos, 44% de azúcar y 8% de materia grasa, la relación de aquellos con esta ultima es: 20/8 = 2.5 kg. de sólidos no grasos por kg. de materia grasa 44/8 = 5.5 kg. de azúcar por kg. de materia grasa Si se tuviese 10000 l. de leche con 3.5% de grasa y 8% de sólidos no grasos, estos porcentajes significan 350 kg. de materia grasa y 800 kg. de sólidos no grasos. La cantidad necesaria de sólidos no grasos sería igual a 350 x 2.5 = 875 kg., teniéndose entonces un déficit de 75 kg., que se agregan como leche descremada en polvo. En cuanto al azúcar necesaria sería: 350 x 5,5 = 1925 kg. Adición de azúcar:
El mayor efecto conservador del azúcar se tiene si esta se encuentra en una proporción del 62.5% en solución. Si se supone una Formulación de 28% sólidos totales, 45% de azúcar y 27% de agua, se verifica esta proporción pues 45 x100 = 62,5% 5% 4 5 + 27 La adición de azúcar se realiza cuando se lleva a cabo la concentración; para eso se disuelve en agua hirviente.
Para determinar el final del procedimiento de concentración se calcula la densidad final de esta mediante la expresión: 100 (a 15ºC) % MG % SNG % azuc. + + + % H2 O 0.93 1.608 1.598 También aquí deberá corregirse por efecto de la temperatura ya que el concentrado se halla a 50C. Para la corrección se toma 0.0006 g/cm3 por grado de temperatura. El resultado (35/0.0009) se resta de la densidad calculada a 15ºC. El valor final será la densidad corregida a la cual será suspendida y darse por terminada la concentración. Enfriamiento:
Se sabe que la lactosa es poco soluble(15 g en 100 ml de agua). Cuando la cantidad de lactosa supera esta proporción empieza a cristalizar y, si se deja enfriar lentamente el concentrado se induce una formación de cristales grandes, los cuales le dan a la leche concentrada un aspecto arenoso. Para evitar la formación de cristales grandes se combinan dos procedimientos: primero enfriar el producto rápidamente a una temperatura de 30ºC y segundo inducir la cristalización de la lactosa por medio de núcleos de cristalización, utilizándose para esta lactosa en polvo agregada en una proporción de 35g de lactosa disuelta en agua por cada 100 kg. de concentrado. También para buscar el mismo efecto se utiliza la enzima lactosa, que produce el desdoblamiento de la lactosa a glucosa. Al terminar el enfriamiento y cristalización de la leche concentrada azucarada se procede a su envasamiento.
Elaboración de la leche en polvo: La fabricación de leche en polvo se ha desarrollado y extendido a través del tiempo dado que es, quizá, la mejor forma de conservar la leche; además es fácil de almacenar y transportar y es el producto lácteo (luego de reconstituida) que mas se asemeja a la leche fluida por su composición, sabor, aroma y valor nutritivo. Composición de la leche en polvo:
Leche entera (en polvo) Leche descremada (en polvo) Grasa Proteína Lactosa Cenizas Agua
27% 26.5% 38% 6.05% 2%
0.8 - 0.9% 36 - 37% 50 - 51% 8% 3.20%
Estos son valores promedios, ya que son variables las composiciones. Rendimiento de la leche en polvo:
Se llama así a la cantidad de leche fluida necesarias para elaborar un kilogramo de leche en polvo. En valores promedios, se necesita 8.3 kg. de leche fluida entera para elaborar un kilo de leche en polvo entera; si se quiere 1 kg. de leche descremada es necesario procesar 11.6 kg. de leche descremada. Esquema de elaboración:
El que sigue, es un diagrama del proceso de elaboración. Se parte de leche fluida que tenga una acidez de 0.15 a 0.16%.
LECHE Enfr Enfria iami mien ento to
LECHE EN POLVO
Esta Estand ndar ariz izac ació ión n
Envasado
Calentamiento
Deshidratación
Concentrado
Calentamiento
Enfriamiento:
El enfriamiento de la leche se hace en forma similar a los ya vistos en otros procesos; deberá enfriarse a menos de 5ºC. Estandarización:
Se hace una Estandarización de la grasa en la leche fluida para obtener una leche en polvo con el porcentaje de grasa deseada. En la industria se acostumbra calcular un contenido de grasa ligeramente superior que el deseado para compensar desviaciones. Para calcular la grasa de la leche liquida, se tiene en cuenta el rendimiento de la leche, que suponemos es 8.3 kg. de leche fluida por cada kilogramo de leche en polvo a elaborar. Supóngase que se desea una leche en polvo con un 26% de grasa; a efectos de calcular la grasa de la leche fluida a utilizar un 27%; por lo tanto el porcentaje de grasa que deberá tener la leche fluida es 27/8.3 = 3.25% de materia grasa. Además de esto, se agrega citrato de sodio hasta tener un porcentaje de 0.15%. Este citrato se adiciona como estabilizador, a efectos de no afectar o asegurar la solubilidad de la leche en polvo. Antes del calentamiento, también se suele agregar galato de propilo, 0.008%, utilizando, cuando es permitido, como antioxidante y así elevar la conservación de la leche.
Calentamiento:
El calentamiento, efectuado en los intercambiadores de placa, se hace a 88ºC durante 3 minutos si la leche es descremada; para la leche entera, se aplica mayor temperatura, alrededor de 90ºC pero no mas de 3 minutos de tratamiento. Si bien, a mas baja temperatura se tiene una mas alta solubilidad de la leche en polvo, se hace a temperaturas elevadas para mejorar las condiciones bacteriológicas y destruye enzimas; además aumenta la propiedad de conservación ya que la alta temperatura libera compuestos de sulfhidrilo que actuando de antioxidante, triplica la capacidad de conservación. Concentración:
La concentración de la leche se hace en evaporadores iguales a los vistos en leches condensadas, las condiciones de temperatura son 45 - 50ºC y con vacío. Esta concentración debe llevar a la leche a una concentración del 48% para el proceso de leche entera y alrededor del 45% si se procesa leche descremada, con densidades variables según la composición de materia grasa que tenga la leche fluida. Deshidratación:
Previa a la entrada al secador, la leche que sale de la etapa de concentración es llevada a una temperatura de alrededor de 70ºC en forma suave, para evitar la coagulación. Se utiliza para la deshidratación un secador “spray”. Como ya se mencionó, la leche viene del concentrador con un 48% de sólidos totales; en el deshidratador, la leche es dividida en finas partículas, todos del mismo tamaño que, en contacto con el aire caliente, se secan casi instantáneamente. La evaporación del agua de leche baja la temperatura lo suficiente para proteger los pequeños gránulos de polvo. Una de las características del granulo de polvo obtenido por atomización es el de la formación de una película de lactosa en el exterior que le da mayor resistencia a la oxidación, especialmente en la leche entera. El tamaño de estas partículas esta entre 5 y 150 µ. Se pueden ver en las figuras 1, 2 y 3 distintos secadores “spray”. Envasado:
Se hace en latas o recipientes de cartón tratados, especialmente para resistir el paso de la humedad. Es de uso casi general, una cámara de envasado e atmósfera de gas inerte (se usa nitrógeno en un vacío de 2 - 3 mm.); aunque aún se envasa en atmósfera abierta, pero será distinta la capacidad de conservación. El almacenaje deberá hacerse a 17 - 20ºC y baja humedad. Características de la leche en polvo:
La densidad de la leche en polvo “spray” está entre 0.5 y 0.8 g/cm3 (la densidad de los sólidos de la misma leche es 1.4 - 1.5 g/cm3). La solubilidad de esa misma leche es de 95 a 99%. Un excesivo precalentamiento reduce esta solubilidad por cambios que sufren las proteínas. El color de la leche en polvo es crema clara si no ha habido sobrecalentamiento. Tiende a oscurecerse con la edad del producto y la humedad. El número de microorganismos de leche en polvo no debe ser mayor de 20000 ml. para la leche calentada en el proceso a 88 - 90ºC.
Tipos de secadores “spray”
Figura Nº 1 Figura Nº 2 - Secador “spray” corriente opuestas. Figura Nº 3- Secador “spray” vertical de corrientes paralelas
vertical
de
Elaboración de crema: Crema es el producto obtenido por la separación de la grasa de la leche. Puede haber distintas clases de cremas según sus contenidos de grasa, sólidos no grasos y acidez; las cremas de consumo tienen alrededor de 30% de grasa, 7.5% de sólidos no grasos, una acidez no mayor de 1%. (Hay también cremas ácidas, con una acidez entre 2 y 5% de ácido láctico, y cremas ligeras o medios crema, que tienen menos porcentaje de grasa. Separación de la grasa de la leche:
Como ya se mencionó, la crema se obtiene separando la grasa de la leche; esta ultima se encuentra en forma de glóbulos y pueden separarse pues no están disueltos en el plasma o lactosuero y, además, porque son menos densos que la fase acuosa. Teóricamente, la separación o desnatado puede hacerse de dos maneras: en forma natural, o por medios mecánicos. A.
A. Desnatado natural: Es el que se produce dejando la leche en reposo; en este caso, los glóbulos se separan ascendiendo a la superficie; en este caso puede estudiarse el ascenso de los glóbulos aplicando ley de 2 r 2 . δ 1 − δ g g v = 02 stockes: viendo v: velocidad de desnatado r: radio del glóbulo δl : densidad de leche desnatado δg : densidad de la grasa η: viscosidad de leche descremada
Este desnatado natural prácticamente no es aplicable para uso industrial. Los factores que intervienen en el descremado natural son: viscosidad (mayor viscosidad, menor descremado); cantidad de grasa (a mayor cantidad de grasa mejor descremado); tamaño del glóbulo (a mayor tamaño, mejor descremado); temperatura (debe ser baja, 7 u 8ºC); tiempo (mayor tiempo implica mayor cantidad de nata); forma del recipiente (se favorece el descremado en recipientes de baja altura y de sección grande). B.
C.
Desnatado mecánico (centrifugo): Como se mencionó, el B. desnatado natural no es practico desde el punto de vista industrial por lo que se utiliza la centrifugación para realizar la separación de la grasa. Puede deducirse una expresión que, derivada de la ley de Stokes, da la velocidad con que van migrando los glóbulos de grasa; es la siguiente: C.
v=
0 .0 02 0 2 4 δ L − δ g r 2 ω 2 R η
ω:
velocidad velocidad en r.p.m.
R:
distancia del glóbulo de grasa al eje de rotación.
Se puede ver que la velocidad de separación del glóbulo de grasa dependencia de los siguientes factores: 1.
1. Diámetro del glóbulo de grasa. Las leches con glóbulos muy grandes se separan con mayor facilidad. Tal es así, que en las leches hay siempre un cierto porcentaje de glóbulos pequeños (1 a 2 µ) que no pueden separarse por centrifugación; esto explica el porque las leches descremadas nunca estas exentos de grasa. Es por eso también que las leches homogeneizadas son mas difíciles de desnatar.
2.
2. La diferencia de densidad. Cuanto mayor es la diferencia de las densidades de la leche desnatada y la de la grasa, mejor es la separación. La temperatura es una variable que incrementa esta diferencia.
3.
3. El número de revoluciones por minuto. La maquina centrifuga debe girar a 6000 ó 7000 r.p.m. 4. Viscosidad: A mayor viscosidad, menor separación de grasa.
4.
5.
5. Temperatura: Esta variable, aunque no interviene directamente en la ecuación que da la velocidad de separación, influye en el desnatado.
Según vimos en el descremado natural, este era favorecido por las temperaturas bajas. En el caso del desnatado centrifugo no es así, pues a bajas temperaturas se aglomeran en racimos los glóbulos, lo que hace que al centrifugarse se rompan provocando una cierta homogeneización que no conviene: aparte, las bajas temperaturas inducen una crema muy viscosa y un menor rendimiento, pues queda mucha crema en la maquina. Si Si se aumenta la temperatura a 60 - 70ºC las perdidas son mínimos debido a la disminución de la viscosidad, pero la temperatura recomendable es entre 32 y 38ºC. Descremadora:
La máquina centrifuga en la cual se produce la separación de la grasa, consiste en un tambor rotatorio que en su interior esta provisto de una serie de discos o platillos cónicos (en forma de embudos colocados unos dentro de otros). La eficiencia de
estos discos es mayor cuando menor es la distancia entre ellos. Esta disposición fue ideada para evitar la turbulencia del fluido que dificulta la separación, además reducen el trayecto que cada glóbulo de grasa debe recorrer en el tambor, encontrar un flujo laminar y facilita su trayecto al centro. A continuación se muestra un esquema de una descremadora:
La leche entra a 35ºC a la descremadora que, como ya se mencionó, trabaja entre 6000 y 7000 r.p.m.; mientras la leche se desnata, la crema se deposita en la parte mas cercan al eje de rotación. La eficacia de la separación depende, además de los factores mencionados, de la velocidad del tambor y su diámetro y de la velocidad del flujo de la leche; es decir, del tiempo de residencia de la leche, ya que a mayor tiempo, mayor es la eficiencia del desnatado. Rendimiento del descremado:
Para hallar los rendimientos de grasa y de desnatado, se hace un balance de masa y de grasa. Así se tiene, el balance de masa siguiente: L: D: C:
L=D+C cantidad de leche entera. cantidad de leche descremada. cantidad de crema.
El balance de grasa es:
(1)
GL . L = GD D + GC C GL: GD: GC:
(2)
grasa de la leche entera. grasa de la leche descremada. grasa de la crema.
En (2) se hace: G D D GC C + =1 G L L G L L y se define: (3)
G C .C G L L : rendimiento de grasa en la crema. G .D r G = D G L L : rendimiento de grasa en la leche descremada. R G =
En este caso, para conocer el rendimiento de grasa es necesario conocer el porcentaje de grasa en la crema y en la leche entera así como sus cantidades. Si hacemos en la ecuación (2): GCC = GLL - GD . D y sustituyendo en (3) R G =
GLL − G D .D GLL . (4)
De (1) Y (4) G L − GD ( L − C ) G L L − GD L + G DC G L − GD G D C = = + RG = L G L L G L L G L G L L GD: generalmente es muy pequeño, por lo que se puede hacer: R G =
GL − GD GL
Esto es, el rendimiento de grasa en la crema en función de los contenidos de grasa en la leche entera y en la leche descremada. L = D + C Para hallar el rendimiento de crema se considera (1): D C ∴ + =1 L L
y se define:
R C =
C L
(rendimiento de crema)
R D =
D L
(rendimiento de leche descremada)
R C =
C L
(5)
Se considera:
De la ecuación (2):
Además de (1) :
G LL − G DD GCL
(6)
D = L−C
R C =
En (6) :
∴
G LL − G DD GC
R C =
En (5) :
R C =
C=
G L L − G D ( L − C) GCL
G L − GD G D.C G D .C + GC G L L . Por ser G C L muy pequeño, se desprecia,
quedando:
R C =
GL − GD GC
Es decir, se puede conocer el rendimiento de crema, conociendo los contenidos de grasa de la leche entera, de la leche descremada y de la crema.
Normalización de grasa en cremas:
Generalmente las cremas obtenidas por centrifugación tienen arriba de 45% de grasa. Para llevar el contenido de grasa a un valor deseado o normalizado, se debe agregar agua o leche descremada. Para normalizar, se puede proceder de dos maneras: A. A. Por balance de masa y de grasa. Balance de masa A + B = C (1) 1. 1. Cantidad de crema a normalizar
2. 3.
2. 3.
Cantidad de agua o leche descremada. Cantidad de crema ya normalizada.
Balance de grasa: GAA + GB + B = GC . C
(2)
GA : grasa de A GB : grasa de B GC : grasa de C Con (1) y (2), se tiene un sistema de ecuaciones con los cuales es posible hallar la cantidad de agua o leche descremada a agregar. B.
B. El segundo método para normalizar, es haciendo uso del llamado rectángulo de Pearson, que tiene la siguiente estructura: GA
A = (GC - GB) GC
GB
B = (GA-GC) C= A + B
Esto se interpreta así: se necesita mezclar A cantidad de crema con un porcentaje GA de grasa con B cantidad de agua o leche descremada con un porcentaje GB de grasa, para obtener C cantidad de crema normalizada con un contenido GC de grasa. Ejemplo: Se tienen 20 kg. de crema con 45% de grasa y se quiere normalizar a 15% con leche descremada que contiene 0.1% de grasa. Que cantidad de crema se obtiene y cuantos kilogramos de leche descremada se necesitan? 1)
Haciendo balances de masa y grasas:
A + B = C G A + G B = C
Resolvemos este sistema
2 0 + B = C 0,45.2 .200 + 0,00 0,001.B 1.B = 0,15 0,15.C .C 0,45 Resolviendo este sistema se tiene: B = 40,26 kg. C = 60,26 kg.
2) GA GB
Con rectángulo de Pearson: A = GC - GB 45 GC B = GA - GC C=A+B
0,1
14,9 15
30,0 44,9
Es decir: si se mezcla 14,9 kg. de crema al 45% de grasa con 30 kg. de leche descremada al 0,10% de grasa se obtiene 44,9 kg. de crema al 15% de grasa. De lo ultimo se tiene: y
14,9 kg → 30 kg. 20 kg. → x = 40,26 kg. = B
14,9 → 44,9 20 → x = 20 . 44,9 = 60,26 kg. = C 14,9
Acidez y neutralización de las cremas
La acidez de la crema, es la acidez del ácido láctico de la caseina del anhídrido carbónico, etc. contenidos en la parte no grasa de la crema (suero o plasma). Esta acidez variará según la cantidad de grasa contenida en la crema. Cuanto mayor sea la materia grasa, menos suero contendrá y, por tanto, menor será la acidez de la crema; y viceversa, a menor contenido graso, mayor cantidad de suero y por ende, mayor acidez. El exceso de acidez en una crema, la hace muy espesa y pueden coagular durante la pasteurización; por otra parte, en las cremas muy ácidas se dificulta la actividad de los fermentos lácticos en el proceso de elaboración de manteca. Estos, y otros problemas, hacen necesaria la neutralización de aquellas natas con acidez pronunciada. La neutralización se hace hasta que la nata tenga hasta 0,18 a 0,20% en la fase no grasa; si se usa para manteca, la acidez debe estar entre 0,10 y 0,16% según la cantidad de la misma. Hay dos maneras de neutralizar una crema: 1. 1. Con neutralizantes alcalinos. 2. 2. Por lavado de la nata. 1.
Uso de neutralizantes.
Los neutralizantes usados mas comúnmente son los siguientes: (también se indica entre paréntesis la cantidad de gramos necesario para neutralizar 1 mol, 90 gs. de ácido láctico:
• • • • • •
• • • • • • • • • • • •
CaO (28 gs.) (OH)2Ca (37 gs.) CO3Ca (50 gs.) MgO (20 gs.) CO3 Na2 (53 gs.) CO3 HNa (84 gs.)
Esto es: • • • Oxido de calcio • • • Hidróxido de calcio • • • Carbonato de calcio • • • Óxido de magnesio • • • Carbonato de sodio • • • Bicarbonato de sodio Cuando se utilizan sustancias de calcio o de magnesio, hay que considerar que parte de estos se une a las caseinas, por lo que debe agregarse un excedente de 20 a 25%. La velocidad de neutralización depende del tipo de neutralizante que se utilice. Para hallar la cantidad de neutralizante que debe emplearse, debemos considerar: N: cantidad de crema. Gn: cantidad de grasa en la crema por unidad. An: acidez de la crema por unidad. Ad: acidez deseada por unidad que se quiere alcanzar. Por lo tanto: Cantidad de grasa : Cantidad de suero: Acidez de la nata: Acidez deseada:
N Gn N - N Gn = N (1 - Gn) An N Ad N (1 - Gn)
Por lo tanto, la acidez a neutralizar es: D = An N - Ad N (1 - Gn)
C=
De aquí se calcula la cantidad de neutralizante a utilizar: cantidad de neutralizante para un mol de ácido láctico (90 gs.).
D. E 90 , donde E :
Si el neutralizante es de calcio o magnesio el valor de C hay que agregarle 20 a 25%. Ejemplo:
Se tienen 1000 kg. de nata con 35% de grasa y una acidez de 0,6%. Se quiere reducir esta acidez a 0,2% en la fase no grasa. Que cantidad de carbonato de sodio hay que agregar? D = 0,006 . 1000 - 0,002 . 1000 (1-0,35) = 4,7 kg. Esto es, hay que neutralizar 4,7kg. de ácido láctico. La cantidad de neutralizante será: C=
2.
D. E 4,7 Kg.53Kg = = 2,76 Kg. de CO 3Na 2 a 90 90Kg
Lavado de la crema.
Este es el otro método para neutralizar cremas y consiste en diluir la crema en agua y pasar luego por la descremadora. Esto puede hacerse una o dos veces, eliminándose con el agua de lavado el ácido láctico. El lavado tiene el inconveniente de producir cremas pobres en lactosa, ácido cítrico etc., elementos necesario en la maduración de la crema para elaborar manteca, dificultad que puede solucionarse con el agregado de leche (un 10 o 15%). Pasteurización de la crema:
La temperatura indicada para la pasteurización e de 92 a 95ºC y durante 30 segundos. Esto s para cremas que congelan alrededor de un 35% de grasa, pues el contenido de esta indica la variación de la temperatura. Enfriamiento de la crema:
Es aconsejable enfriar bruscamente la crema luego de la pasteurización para evitar la aparición del sabor a “cocido” y para favorecer la cristalización de la grasa. La temperatura varia con el destino de la crema: si se quiere elaborar una manteca dura y quebradiza, la temperatura de enfriamiento debe ser 6 - 7ºC, pues se tendrán cristales finos formados. Si se desea una manteca blanda, el enfriamiento, se debe favorecer la formación de cristales grandes, lo que se consigue a alrededor de 12ºC. Composición de una crema:
Las cremas obtenidas por separación de la grasa, no contienen solamente materia grasa, sino que también se encuentran proteínas, lactosas, minerales, vitaminas, vitaminas, enzimas, ácido cítrico, etc. Una composición aproximada, para una crema de 30% de grasa es la siguiente: Grasa: 30.0 % Proteínas: 2.7 % Lactosa: 3.0 % Cenizas: 0.3 % Agua: 64.0 %
ELABORACIÓN DE MANTECA Se parte de cremas que tengan entre 28 y 35% de grasa y una acidez inicial de la crema total entre 0,12 y 0,18%.
MADURACIÓN DE LA MANTECA El proceso de maduración tiene el objeto de acondicionar la nata para un buen batido, y a la vez proporcionar aroma, sabor y textura a la manteca que se ha de elaborar. Se trata de una fermentación seleccionada; las principales bacterias productoras del aroma en las cremas son el Leuconostoc citrovarum y el Leuconostoc dextranicum. En medio neutro estos microorganismos fermentan la lactosa y dan ácido acético, CO2, pero en un medio ácido además de dichos compuestos, también dan el acetilmetil carbinol (CH3 C CH CH3)
O OH también llamada acetoina, siendo siendo indispensable la presencia de ácido cítrico. La acetoina en presencia de oxigeno (y en medio ácido) se oxida fácilmente formándose diacetilo (CH3 C CH CH3) O
O
Este compuesto es el que le da aroma a la manteca. La formación del diacetilo se favorece si las temperaturas son bajas, son solubles en agua por lo que el 80 o 90% del mismo se pierde en el lavado posterior. Las cremas maduradas pueden tener de 3 a 4 mg/Kg. de diacetilo, mientras que la manteca ya elaborada sólo contienen de 0,5 a 1,5 mg/Kg., cantidad suficiente para dar buen aroma. Esos microorganismos tienen el inconveniente se necesita un medio ácido para su actividad, lo cual puede obtenerse con agregado de ácido láctico. Existen otros microorganismos, tales como el Streptococus lactis variadad aromática o el Streptococus cremoris que producen ácido láctico y acetoina a partir de la lactosa. El proceso de maduración se puede sintetizar de la siguiente manera: partiendo de una crema en las condiciones mencionados, se inoculan los fermentos lácticos que se describieron a una temperatura de alrededor de 18ºC 18ºC hasta que la acidez en el suero (fase no grasa) de de la crema sea de alrededor de 0,40% (esto se consigue luego de 4 o 5 horas). Luego, la crema debe sea bajada de temperatura hasta los 12ºC
aproximadamente, agitando periódicamente para airear la crema, hasta tenerse una acidez láctica en el suero de aproximadamente de 0,65%; esto lleva otros 4 o 5 horas. Generalmente, las cremas inoculan con 3 a 5% de inoculo; estos inoculos tienen una acidez entre 0,75 y 0,90%. La baja temperatura en que se produce la maduración, tiene también la ventaja de formar cristales pequeños pequeños de grasa, lo que dará una mejor textura a la manteca.
BATIDO DE LA CREMA La crema ya madurada, se pasa a una batidora en la cual la nata que es una emulsión de grasa en agua, se transforma en manteca que es una “emulsión” de agua en grasa. El mecanismo de formación es el siguiente: al agitarse la crema, se induce la formación de espuma lo cual ocasiona la aglomeración de los glóbulos de grasa; por otra parte la baja temperatura, cristaliza la mayor parte de los trigleceridos de bajo punto de fusión por lo que se contrae el contenido de los glóbulos de grasa rompiéndose sus membranas protectoras; de esta forma se liberan los trigliceridas de alto peso molecular que contienen ácidos grasos no saturados; se liberan como grasa liquida actuando como cementante entre los glóbulos de grasa, por la cual la espuma desaparece y aparecen los granos de manteca. El proceso de batido puede describirse así: se pasa la crema a la batidora, a una temperatura de 9 a 12ºC. Se bate hasta que aparezcan los gránulos de 3 o 4 mm. de diámetro luego de alrededor de 40 minutos. Estando la grasa ya separada en gránulos, se para la batidora y se extrae el suero; a continuación se agrega agua para el lavado, debiendo estar esta agua a 10ºC de temperatura y en una cantidad igual al suero extraído. Se repite esta operación de lavado dos o tres veces hasta que el agua salga clara. Se controla la humedad que no debe ser superior a 16%, si es mayor, se hace guiar la batidora dejando además la humedad en exceso; si es menor se agrega agua a
10ºC según el cálculo que mas adelante se dará. Luego se agrega la sal, y se procede al amasado (o malaxado) de la manteca, que tiene por objeto facilitar la unión de los gránulos de la manteca, y distribuir los gotas de agua en el seno de la grasa. Este amasado se hace con rotación lenta durante 20 o 30 minutos, hasta que se pueda ver la manteca “agarre”. Durante el amasado es cuando se regula el contenido de humedad. Algunos detalles del batido son:
Velocidad: A mayor velocidad es mejor la operación. La velocidad de rotación oscila entre 20 y 30 vueltas por minuto, según la capacidad de la batidora.
Cantidad de crema a procesar: Para que se forme bien la espuma, la cantidad de nata no debe ser mas del 50% de la capacidad de la batidora.
Contenido de grasa en la crema: Si es alto el contenido, se hace dificultoso el batido por la viscosidad y se hace mas largo el batido, si es de bajo contenido graso, ocupan mucho volumen, por eso es que el contenido optimo, según se comento, es entre 28 y 35%.
Colorante que pueden aplicarse: El color de la manteca sería el que aporta los carotenoides de la leche; pero estos compuestos son muy variables debido a que no los sintetiza el animal, sino que provienen de su alimentación. Es por eso que uno de los problemas en la elaboración de mantecas es la variabilidad del color; para uniformizar el color, se apela a colorantes, por ejemplo extracto de zanahoria, extracto de achiate (annato), β-carotenos, etc. El colorante puede agregarse cuando la nata se coloca en la batidora (lo mas conveniente) o cuando se agrega la sal.
Salado de la manteca: El salado se hace para sazonar la manteca, darle un sabor especial intensificar su color y aumentar el tiempo de conservación. Puede hacerse de distinta manera: a) Salado en seco: La sal en grano se desparrama por la masa de la a) manteca o se introduce en surcos, se deja reposar, luego se hace el amasado. b) b) Salado en húmedo: La sal se esparce en surcos, se humedecen y luego se amasa. c) c) Salado en salmuera: Se prepara una salmuera al 26% (saturada) y se agrega a la masa de manteca; luego se amasa.
Cálculo para normalizar el contenido de humedad. Como ya se mencionó, las mantecas deben contener 16% de humedad; si la verificación dio un mayor porcentaje, se drena el agua según se mencionó. Si o
alcanza ese 16% se normaliza. Para esto consideramos dos caminos posibles para el cálculo. 1) 1) Haciendo un balance de masa y agua: Balance de masa M1 + A = M 2 Balance de agua a1M1 + A = a 2 M 2 M1 : Manteca a normalizar. M2 : Manteca ya normalizada. Se resuelve este sistema de ecuaciones, obteniéndose el agua a agregar: a1 : contenido de agua en M1 por unidad. a2 : contenido de agua en M2 por unidad. 2) Utilizando el rectángulo de Pearson: a1 M’1 = 100 - a2 a2 100 A’ = a2 - a1 M’1 + A’1 = M’2 Ejemplo: Calcular la cantidad de agua que hay que agregar para normalizar a 16% de agua, 800 kg. de manteca con 13,5% de agua. 2)
1)
Haciendo balance de masas y agua: 800 + A = M 2 0,135.800 + A = 0,16. M 2 Resolviendo este sistema se tienen: A = 23.8 kg. kg. M2 = 823.8 kg. 2) Método del rectángulo de Pearson: 13.5 84 (= 100 - 16) 16 2.5 100 /86.5 (=16 - 13.5) Es decir : si tengo 84 kg. De manteca al 13,5% de humedad 2,5 kg., necesito 2,5 kg. kg. De agua, por lo tanto para 800 kg. será : A =
800 x 2,5 = 23,8kg . 84
Equipo para la producción de manteca El mas importante es la batidora, que a su vez es amasadora. Son hechos de metal (antiguamente eran de madera) y pueden tener distintas formas ; a continuación pueden verse en la figura las mas comunes. En la otra figura, se puede ver una batidora tipo, indicándose las partes principales que la constituyen.
Batidoras mas comunes: comunes: a) Forma cilíndrica o de tonel. b) Forma biconica. c) Forma cónica elíptica. d) Forma de octaedro. e) Forma cúbica. f) Forma de peonza.
Partes principales de que consta una batidora: 1) Cárter del motor. 2) Soporte posterior. 3) Cuerpo del cilindro. 4) Abertura de extracción. 5) Mirillas. 6) Barra de protección. 7) Vagonetas de transporte. 8) Grifos de
evacuación. 9) Regulador de revoluciones. 10) Interruptor principal.
Equipos para la elaboración continua. Se pueden ver en las figuras siguientes dos modelos: el Alpha - Laval y el Westphalia. En el proceso Alpha Laval, la crema pasa por un separador especial en el que se concentra la grasa a 80%. Después este producto pasa al enfriador que tiene agitadores que enfrían la crema espesa e invierten las fases. En el enfriador se agregan los colorantes y la sal. En el modelo Westphalia, el equipo consta de una cámara de batido de alta velocidad, por donde se pasa la crema al 30 a 50% de grasa y la agitación rápida bate y resquebraja la manteca en unos cuantos segundos. El control de temperatura es muy importante. La manteca parcialmente resquebrajada o la crema pasan por una espiral que los agita junto con las partículas de grasa, y los empuja hacia un extremo, mientras que por el otro sale el suero; luego la manteca pasa a los tornillos sin fin, en donde se amasa.
Equipo Alpha - Laval para la elaboración continua de mantequilla: a) Tanque de almacenamiento de crema. b) Bomba de alimentación de crema. c) Calentador y enfriador de crema. d) Tanque de agitación y regulador de nivel constante. e) Medición de chorro. f) Separador de crema de alta concentración de grasa. g) Válvula de control de grasa y porcentaje de crema. h) Alimentador para colorantes, sal, etc. i) Bomba de alimentación de enfriador. k) Enfriador. l) Cristalizador y salida para la mantequilla procesada. m) Máquina impresora.
Batidora mecánica para la elaboración de mantequilla tipo Westphalia (Rendimiento 800 kg./hr. de mantequilla ácida). 1) Entrada de la nata. 2) Cilindro batidor. 3) Cilindro complementario con tornillo sin fin. 4) Tambor separador de la masada. 5) Salida del suero. 6) Receptáculo del lavado. 7) Cilindro amasador con dos tornillos sin fin que giran en sentido opuesto. 8) Recipiente para suero con tamiz. 9) Salida del agua del lavado. 10) Motor de polos conmutables. 11) Bomba para el suero. 12) Entrada de agua fría. 13) Entrada de agua del lavado. 14) Conducción del retorno del agua fría. 15) Distribución y recepción del agua fría. 16) Motor regulable para accionar el batidor. 17) Motor para accionar el tambor separador. 18) Bomba dosificadora ajustable.
ELABORACIÓN DE QUESO El queso puede ser definido como el producto resultante de la concentración de una parte de la materia seca de la leche, por medio de una coagulación. Salvo pocas excepciones, los métodos de fabricación y de control de la fermentación del queso fueron descubiertos y desarrollados empíricamente, y es así que resultan productos que son típicos de una determinada zona o clima o lugar; sin embargo, el desarrollo tecnológico y de la microbiología hace que hoy día en cualquier lugar pueden reproducirse los quesos que en un tiempo resultaron típicos de un cierto lugar.
CLASIFICACIONES DE LOS QUESOS. Existe una gran variedad de quesos, pero es difícil establecer una clasificación de ellos, pues las características que pueden usarse para clasificarlos son muchas. Se pueden intentar varias clasificaciones. Así por ejemplo pueden clasificarse: 1) 2) 3) 4)
1) Según el método de coagulación, se pueden los quesos dividir en: Quesos ácidos, quesos de cuajo o enzimáticos. 2) Según la maduración, se pueden agrupar en frescos, no madurados y quesos madurados. 3) En cuanto a textura y abertura se pueden considerar los quesos con hoyos y sin hoyos. 4) En cuanto a la consistencia, se se pueden clasificar en blandos, semiduros y duros.
Algunos ejemplos de tipos de quesos son: quesos muy duros (para rallar): Parmesano, Grano, Sbrinz. Quesos de posta hilada: Mozarella, Caciocavallo. Quesos de pasta dura: Cheddar, Edam, Sardo, Reggiano, Gruyere, Provolone. Quesos de pasta semidura: Fontina, Gargonzola, Gouda, Port Salut. Quesos de pasta semidura con hongos: Roquefort, Stilton. Quesos de pasta blanda: Camembert (con hongos en la superficie), Brie. Quesos de pasta blanda no madurados (frescos): Cottage, Petit Suisse, Ricotta, Crema. Además, están los quesos fundidos, que se obtienen por fusión de otros tipos de quesos; esto es, calentando quesos descortezados, molidos y mezclados, agregando agua, sales, colorantes, condimentos. Los quesos fundidos pueden ser para cortar o para untar. El primero tiene 44% de humedad, mientras que el segundo contiene entre 50 y 62% de humedad.
PROCESO DE FABRICACIÓN DE QUESOS. No existe diferencia grande en la composición de los distintos quesos, en comparación con la gran diversidad de sabor, textura y apariencia; esto se debe a que en la fabricación intervienen muchos factores, algunos específicos para ciertos tipos de quesos y determinantes para el desarrollo de sus características. En lo que sigue no se detallará la elaboración especifica de un determinado tipo de quesos, sino de los procesos generales de la fabricación de los mismos, aunque algunos de estos procesos no se llevan a cabo para todos los quesos. En general, los principales factores que intervienen en la elaboración de quesos son los siguientes: 1) 1) Materia prima fundamental, que es la leche. 2) 2) Maduración de le leche. 3) 3) Coloración. 4) Coagulación de la leche. 4) 5) Trabajo de la cuajada. 5)
6) 7) 8)
1)
6) 7) 8)
Moldeado y prensado de la cuajada. Salado de quesos. Maduración de quesos.
Leche para elaboración de quesos. La leche debe presentar ciertas características para obtener un queso de calidad y con buen rendimiento. Deberán considerarse por lo tanto una serie de factores para que una leche se utilice en la elaboración de quesos. Entre ellos están:
a)
Naturaleza fisico-quimico:
La leche debe ser normal, específicamente en lo que se refiere a sales minerales, específicamente la del calcio, pues este es importante en la constitución de la micelos. b)
Contenido de proteína coagulable:
El contenido de caseina en la leche debe ser alto. Al principio de la lactación, las leches contienen poca caseina; por eso se usan las leches obtenidas de 10 u 11 días después del parto. c) Capacidad para coagular por acción del coagulante (ya sea ácido enzimatico)
o
Las leches que se utilizan para elaborar quesos deben cuajar rápidamente con los coagulantes. Sin embargo, el tiempo de coagulación depende, entre otros factores, de la acidez (a menor pH hay mayor actividad de las enzimas y, por consiguiente, la gelatinización es mas rápida); también depende de la composición de la leche. d)
Presencia de sustancia inhibidoras.
Las leches que se emplean para hacer quesos no deben contener sustancias que inhiben el crecimiento microbiano (antibióticos, antisépticos, restos de detergentes, etc.) ya que estos pueden interferir en la maduración de los quesos, que se hace con cepas seleccionadas. La penicilina es el antibiótico que mas inhibe a las bacterias lácticas. e)
Las leches para queseria deben tener pocos microorganismos.
Por eso, la leche utilizada se debe pasteurizar. Con una leche pasteurizada se controla mejor la maduración de la misma; también se eliminan los microorganismos indeseables. Esa eliminación de la flora inicial permite controlar mejor el proceso, e inocular el microorganismos deseado (fermentos lácticos) para producir quesos de composición y calidad mas uniformes: La pasteurización puede hacerse a 70ºC durante 15 a 20 segundos (pasteurización rápida) para que no precipite el calcio como trifosfato calcico (que es insoluble), y evitar de esa manera una coagulación defectuosa. (Si se hace a mayor temperatura
deberá agregarse iones calcio, usándose el cloruro de calcio en una proporción de 10 a 30 gs. por cada 100 l. de leche. También puede hacerse a más de 80ºC; de esta forma la α - lactoalbumina y la βlactoglobulina coagulan y quedan retenidos en caseina (cuajada) durante el desuerado, lo que aumenta el rendimiento. Por otra parte, la pasteurización aumenta la cantidad de grasa que queda retenida en el queso. La pasteurización acarrea algunas desventajas. Provoca una modificación de la composición y en la estructura fisico-quimica de la leche como la unión de la caseina en la β-lactoglobulina, lo que inhibe parcialmente la actividad del cuajo, lo que lleva a aumentar el tiempo de coagulación. Otro inconveniente es que dificulta el desuerado; también el calentamiento provoca la liberación de grupos sulfhidrilos de las proteínas solubles, afectando el desarrollo de los microorganismos lácticos, retardan la maduración.
2)
Maduración de la leche. La maduración de la leche consiste en el desarrollo de microorganismos lácticos, es decir que sintetizan ácido láctico a partir de la lactosa. Esta fermentación láctica debe interrumpirse en el momento adecuado antes que la leche coagule. La maduración de a leche puede hacerse de tres formas: Maduración natural, maduración artificial o inducida, maduración mixta.
2.1)
Maduración natural.
Consiste en mantener la leche cruda a 8 o 10ºC durante 10 o 15 horas. Este método no brinda ninguna seguridad de que se desarrolle el microorganismo adecuado para el caso. 2.2)
Maduración artificial.
Consiste en agregar a la leche pasteurizada los microorganismos seleccionados en una proporción de 0.5 a 0.8%, ajustando la temperatura a 20 - 22ºC, manteniéndola hasta alcanzar la acidez deseada. 2.3)
Maduración mixta.
Consiste en mezclar leche fresca con 15 a 40% de leche madurada. La proporción adecuada varía según el tipo de queso.
Tipos de microorganismos (fermentos lácticos) utilizados en elaboración de quesos. Se utilizan cultivos seleccionados, pero no de un solo microorganismos, sino cultivos mixtos.
Los mas usados son los de las familias de los Streptotocus y los lactobacilos. Entre los primeros se hallan Streptococus Lactis y el Strep cremoris que son acidificantes; Streptococus diacetilactis, Leuconostoc citrovarum (aromatizantes); Strep termophilus que es termorresistentes. También se utilizan el Lactobacillus cosei, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus lactis, Lactobacillus helveticus, etc. Para hacer quesos blandos y semiblandos se aconseja usar como base el Strep. lactis y como cepas complementarios, Strept. diacetilactis y Leuconostoc citrovarum. Para quesos duros, se usa la misma base que para los blandos, utilizándose como complemento cepas de Lactobacillus helveticus. En algunos quesos duros se agregan, además de los anteriores bacterias que producen ácido propionico (como en el gruyere). Para algunos quesos, como el Camembert, Roquefort y Gorgonzola, se agrega esporas de hongos (en forma de polvo verde) en una proporción de 10 gs./100 litros de leche. Por ejemplo el Penicilluim Roqueforti para el roquefort, el Penicillium caseicolum para el Camembert.
3)
Coloración de quesos. Se suele agregar colorantes en quesos que tienen un color dorado o amarillo anaranjado. Entre dichos colorantes están el annato (extraído de la semilla de achiotte) agregados en una preparación de 2 a 8 ml/100 l.; y también es usado el azafrán, utilizándose 1g./1000 l. de leche.
4)
Coagulación de la leche. La coagulación o cuajado de la leche puede hacerse de dos maneras: 1. 1. Coagulación ácida 2. 2. Coagulación enzimatica.
1)
Coagulación ácida:
Es la coagulación que se realiza por agregado directo de una sustancia ácida. La acidificación se hace utilizando ácido láctico en general, aunque en algunos quesos se usa ácido acético o ácido cítrico.. El ácido actúa sobre los micelos (partículas que se hallan en suspensión coloidal y formados, como se recordará, por las caseinos en forma de fosfocaseinatos de calcio). La coagulación se efectúa por la desmineralización que provoca el ácido sobre la micela. El coagulo formado no es muy estable debiéndose procurar que dicha desmineralización no sea total para que se forma el gel láctico.
El comienzo de la coagulación ocurre a un pH de 5.2 a 21ºC, aunque la caseina lo hace a 4.5. Normalmente se trabaja a temperaturas mayores, lo cual hace que se aumente el valor de pH al cual se empieza a coagular la caseina, siendo importante para que no ocurra esa desmineralización mencionada pudiéndose llegar hasta los 80ºC en algunos quesos. Si la acidificación es lenta, homogénea se favorece la formación del gel láctico. Este gel láctico no experimenta sineresis (se llama así a la contracción de un gel) por lo que para que pierda agua es necesario una ligera agitación, lo que le da una cierta consistencia; la textura de la cuajada no es homogénea, siendo un poco abierta y pegajosa. Esta manera de coagular, se utiliza en quesos blandos, frescos, y solo en algunos tipos de queso se madura. 2)
Coagulación enzimatica: (por acción del cuajo)
Es la mas común en la elaboración de quesos. Consiste en coagular la leche por medio de la acción enzimatica de pepsinos, de la enzima microbiana del hongo Mucor miehei, pero fundamentalmente, por que es la mas usado, por acción del cuajo o quimosina o renina q (en la naturaleza se halla en estómagos de terneros y cabritos); es una enzima proteolitica. La coagulación se realiza al atacarse el caseinato de calcio, por el cuajo, se transforma en para caseinato de calcio que combinado con iones libres de calcio (sales solubles) se vuelve insoluble y se precipita formando gel o cuajada. La velocidad de coagulación y las características de la cuajada depende de una serie de factores entre los cuales se halla la acidez, cantidad de cuajo, temperatura y contenido de calcio. 3)
Influencia de la acidez:
Si la coagulación se hace a pH cercanos a la neutralidad, la coagulación es lenta y la cuajada obtenida es flexible, elástica, compacta, impermeable y contiene poca agua, para desuerar se necesita acción mecánica por la nombrada impermeabilidad. Por el contrario, cuando mayor es la acidez la coagulación se hace mas rápida por acción del cuajo, siendo mas consistente la cuajada, pero esta queda mas desmineralizada y el queso quedará menos plástico; el desuerado también es rápido. 4)
Influencia de la cantidad de cuajo
La cantidad de cuajo, por el hecho de ser una enzima, depende de su concentración; cuanto mayor sea esta, menos será el tiempo de coagulación. Esto es así, entre 2 y 20 partes de cuajo / 10000 de leche, que son las cantidades que se manejan en la elaboración de quesos.
La cantidad del cuajo se mide comúnmente con la llamada “fuerza del cuajo”, cuajo”, que es la cantidad de leche (en gramos o ml) a 35ºC que 1 g o 1 ml de cuajo coagula en 40 minutos. Para conocer la fuerza de un cuajo para una determinada leche (pues depende de la naturaleza de esta) se procede así: se calientan 500 ml de leche fresca a 35ºC y se le agrega 1 ml de cuajo (diluido en 10 de agua); el tiempo necesario para obtener una cuajada firme, mide la fuerza del cuajo aplicando la siguiente expresión:
F=
Vx2400 F: V: t t:
Fuerza del cuajo Volumen de leche (ml) tiempo (segundos)
Un cuajo con una fuerza 1/10000, significa que 1 ml de cuajo, coagula 10 l de leche a 35ºC en 40 minutos. Conocer la fuerza del cuajo es importante para determinar la cantidad a emplear, teniendo en cuenta el tiempo en que se desea cuajar. Ejemplo: calcular la cantidad de cuajo con una fuerza de 1/10000 que se necesita para coagular 6000 l de leche a 35ºC en 30 minutos.
F=
6000 600000 0000x2400 2400 = 8000000 1800
800000 000000x1 = 800ml Por lo tanto, si el cuajo tiene una fuerza de 1/10000, será: 10000 de cuajo para coagular 6000 l de leche en 30 minutos. El cuajo comercialmente se halla en polvo, en pastillas o líquido, estando normalizado su fuerza (en forma liquida: 1/10000, 1/5000 y 1/2500. En forma sólida 1/100000). La dosis de cuajo comercial requerido depende del tipo de cuajada que se desee. Así por ejemplo al queso gruyere se le agrega 15 a 30 ml de cuajo (1/1000) por cada 100 l de leche y coagulan de 30 a 60 minutos. Para quesos semiduros y blandos como el Camembert se usan 15 a 25 ml de cuajo (1/10000) por cada 100 l de leche. 5)
Influencia de la temperatura
La temperatura optima de actividad del cuajo es de 40 a 41ºC, pero no actúa a menos de 10ºC ni a mas de 68ºC. Se trabaja generalmente a temperatura menos a la optima para que la coagulación sea mas lenta, una cuajada mas suave según el tipo de queso. Por lo general, los quesos blandos requieren una temperatura de coagulación mas baja que los duros.
6)
Influencia del contenido de calcio
La presencia de calcio, como se sabe, interviene en la estructura de la cuajada, lo cual hace que mejora el desuerado, facilita la retención de las grasas y otros sólidos. Como es posible que se pierda en la pasteurización parte del calcio libre (ionico), se agrega sales de calcio (especialmente cloruro de calcio o fosfato monocalcico) para compensar en un porcentaje de 10 a 30 g. por cada 100 l. de leche. 7)
Tiempo de coagulación
En condiciones normales de trabajo, los primeros signos de la coagulación se perciben a los 5 u 8 minutos después de agregar el cuajo. El tiempo normal de coagulación para los quesos semi-duros y duros varia entre 25 y 45 minutos, mientras que para los quesos blandos varia 1 hora y 2 ½ horas. Hay cierta relación entre el tiempo de coagulación y la contracción de la cuajada. Cuando mas rápido es el cuajado, mas tendencia a ponerse dura tiene la cuajada y mayor es la retracción de la misma; y viceversa, mucho tiempo de coagulación de cuajadas blandas que tardan en contraerse. El momento en que se da por finalizada la coagulación se determina, en general, en forma practica, por la forma y aspecto que presenta la cuajada ya sea haciéndole cortes con una espátula, o la forma en que se abre la cuajada cuando se la levanta con un dedo, o metiendo la mano contra la pared del recipiente y separando la cuajada y observando el aspecto de la misma, o tomando un trozo de cuajada entre los dedos y apretando: el suero que escurre debe ser limpio.
5)
Trabajo de la cuajada: Una vez dada por finalizada la coagulación se trabaja la cuajada, este trabajo consiste en las siguientes operaciones: a) a) Cortado de la cuajada. b) b) Desuerado de la cuajada. c) c) Agitación de los granos. d) d) Lavado de los granos. e) e) Chedarización (para algunos tipos de quesos).
a)
Cortado de la cuajada.
Tiene por objeto aumentar la superficie de exudación y favorecer la salida del suero. Esta operación se realiza con cuchillos o espadas de distintos formas. Este troceado tiene un limite, pues si es muy interno las partículas de coagulo quedan muy finas y retienen grandes cantidades de suero durante el prensado. Para darle al queso las características deseadas hay que favorecer y controlar la salida de humedad o suero de la cuajada en las condiciones propios de cada tipo de queso; esto significa que el fraccionamiento dependerá del tipo de queso a fabricar. Las dimensiones del grano puede variar entre 3 mm. y 2,5 cm.; este tamaño tiene mucha importancia en la velocidad de salida del suero. Los granos grandes retienen
mas humedad, por lo que conservan mas lactosa y por lo tanto son mas ácidos. Debe cuidarse su uniformidad del tamaño de los granos, pues de lo contrario el grueso no tendrá textura uniforme, con distribución desigual de humedad y acidez. Por otra parte, los granos retienen mas grasa que los granos pequeños. Para las cuajadas de leches poco maduradas el grano debe ser grande, mientras que si las leches son muy maduradas, el tamaño será menor. En general, para quesos blandos, el corte o trazado de los quesos será en granos grandes, mientras que para quesos semiduros y duros el grano deberá ser pequeño. b)
Desuerado de la cuajada
El desuerado se realiza para crear las condiciones en el sustrato necesario para el desarrollo de los microorganismos y para la actividad enzimatica durante la maduración de los quesos. En el caso de coagulación con ácidos, la cuajada resulta de difícil desuerado debido a la dispersión de las caseinos y a la poca contractibilidad. La cuajada que se obtiene es húmeda y poco desuerada; en estos casos el troceado, desuerado y agitación debe hacerse con cuidado para evitar perdidas. El desuerado depende de la temperatura: a temperaturas menores a 10ºC no se produce, siendo rápido a 30ºC, generalmente se desuera a 20 - 22ºC en quesos frescos, lo que lleva el tiempo de desuerado de 15 a 24 horas. En cuanto a las cuajadas de tipo enzimatico (hechos con cuajo), es necesaria la aplicación de métodos mecánicos y térmicos para desuerar para vencer al coagulo compacto. Los métodos mecánicos aplicados son el agitado y troceado. La temperatura influye en el desuerado de este tipo de cuajada. Para los quesos blandos, se hace a 28 - 30ºC. Para los quesos semiduros, luego de cortarse la cuajada se eleve la temperatura a 36 - 41ºC, llegando en algunos casos hasta 52 o 60ºC. En el caso de los quesos duros, el desuerado se hace a 60ºC. En el caso de los quesos Gruyere, se hace a 52 - 53ºC, pues a mas de 57ºC puede perderse las baterías que forman el ácido proponico que le da la característica de los hoyos. En el desuerado, para alcanzar las temperaturas mencionadas, se debe elevar lentamente la misma. c)
Agitación de los granos.
Luego del trozado o cortado se hace la agitación para acelerar y completar el desuerado impidiéndose de esta manera la adherencia de las grasas que provocaría retención de líquidos. La agitación se efectúa con agitadores de distintas formas y dura entre 20 y 60 minutos, dependiendo de la humedad del grano. La agitación se termina cuando al
colocar una porción entre los dedos y presionar, al dejar de ejercer presión los granos deben recuperar su forma original. d)
Lavado de granos.
Sirve para diluir los componentes del lactosuero; se efectúa en algunos casos poco después del cortado y desuerado. Se realiza con agua o con salmuera diluido; en el lavado se extraer la lactosa, disminuyéndose la posibilidad de acidificación. e)
Chedarización.
Esta operación es típica en la producción de quesos Cheddar aunque también es aplicable a otros quesos. Se efectúa luego de drenar el suero y consiste en lo siguiente: la masa de cuajada se deposita en el fondo de una tina quesera y se divide en dos porciones a ambos lados para que el suero atrapado en los granos drene hacia el centro (la tina tiene que tener una inclinación). La chedarización se caracteriza por la formación de ácido láctico y la salida de calcio de la micela, lo que hace blanda la cuajada.
6)
Noldeado y prensado. El moldeado tiene por prioridad lograr que los granos de cuajada se adhieran y formen piezas grandes. Existen varias formas y tamaños de los moldes. Los quesos que poseen una superficie relativa alta (relación entre la superficie total y volumen o masa) se salan mas rápido y secan antes, tales como el Cammembert, el Roquefort en el que el proceso de maduración es de afuera hacia adentro, y en general esto ocurre para quesos blandos. Por el contrario, los quesos duros y semiduros deben tener superficie relativamente baja. Por eso los quesos blandos son pequeños (de 125 gs. a 2 ó 3 kg.), a diferencia de los duros que son grandes (mas de 2 kg.). Ver fig. de moldes. El moldeo debe hacerse a temperatura templada para los quesos elaborados con leche pasteurizada frescas o poco maduradas. Por el contrario, para las cuajadas de leches muy maduradas, el moldeo se hace a baja temperatura 10 - 12ºC. En cuanto al prensado tiene por objeto endurecer la masa de cuajada, eliminar el suero sobrante. Puede hacerse por la
presión que ejerce su propia masa o bien aplicando fuerza externa. El autoprensado se usa para los que tienen alto contenido de agua, como los blandos y los semiduros; consiste en ir dando vuelta los quesos a intervalos de 15 a 30 minutos al principio y luego entre 1 o 2 horas. Este proceso tarda de 3 a 24 hs. según el tipo de queso. En cuanto al prensado por aplicación de fuerza externa se hace con prensas horizontales o verticales de palanca (ver figura).
Molde cuadrado sin agujeros para quesos blandos
Molde cilíndrico con agujeros para quesos blandos 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Marco bastidor que sostiene los moldes. Tubo de entrada del aire a presión. Cilindro compresor. Disco compresor. Tapa del molde que comprime el queso. Cuerpo del molde que contiene el queso. Canal de descarga del suero.
Prensa neumática horizontal
Molde cilíndrico desarmable con agujeros para queso Emmental (duro).
1. 1. Vol 2. 2. Plac 3. 3. Plac 4. 4. Pla canal de 5. 5. Pes 6. 6. Tap 7. 7. Cue
Molde cilíndricos sin agujeros Molde con tapa y fondo para queso para quesos blandos Gouda (semiduro) Fig. 5.4.- Algunos tipos de moldes para diferentes quesos. Prensa vertical de placas Fig. 5.5.- Diferentes tipos de prensas para quesos.
Si la elaboración ha sido correcta, al iniciar el prensado el suero sale rápidamente y es transparente. De lo contrario, si el desuerado es lento la acidificación se hace excesiva o hay mucha desmineralización al final del prensado, por lo que la posta se hace seca y poco flexible. La presión aplicada varia según el queso, siendo entre 4 a 40 veces el peso del queso. El tiempo de prensado también es variable desde 1 a 20 horas.
7)
Salado de quesos. El salado se realiza para: a) a) Regular el desarrollo de microorganismos (retarda la proliferación de agentes no deseables).
b) c)
b) c)
Favorece el desuerado de la cuajada. Mejora el sabor.
La cantidad de sal y el momento de agregarla dependen del tipo de queso. Las maneras de salar son las siguientes: 1)
Salado
en el suero.
Se agrega alto contenido de sal (5 a 8%) durante el agitado de los granos. Se hace en zonas tropicales. 2)
Salado en la masa del queso.
Se hace luego del desuerado de los granos en la masa del queso. La sal se distribuye rápidamente, lo que influye en el desarrollo de microorganismos y por lo tanto en el aroma durante la maduración. Se agregan mas de 300 gs. / 100 l. de leche para que la concentración sea del 0.3 a 0.6%. 3)
Salado con sal seca sobre la superficie del queso.
Se salan con sal cristalina frotando sobre la superficie, se aplica en etapas sucesivas durante varios días. (de 2 días a 10 - 12 días). por este método de salado, la sal penetra poco a poco mientras se expulsa el suero. Se reduce el volumen del queso, y la sal no se distribuye homogéneamente, por lo que para lograr distribución adecuada deben transcurrir hasta 90 días en algunos quesos. Se hace a 8 - 12ºC, y la deshidratación por este método es mas intensa. 4)
Salado por salmuera.
Para realizar este salado los quesos se sumergen en un recipiente de salmuera. Para los quesos duros se utiliza una salmuera con 22 o 24% de sal y si son blandos 16 a 18% (nunca menos del 13 - 14%). La temperatura de salado optima es de 8 a 11ºC. El tiempo que tarda la sal en penetrar varia según el tipo de queso: en los semiduros tarda de 1 a 4 días y en los duros, 10 días o más.
8)
Maduración de quesos. La maduración de los quesos se inicia luego del prensado, durante el salado. Durante la maduración se desarrolla el sabor y se modifica el aspecto, la textura, la consistencia, la digestabilidad y el valor nutritivo del queso. El fenómeno de la maduración es complejo, dado que intervienen muchos factores, además de la enorme cantidad de productos que se forman. Cada tipo de queso se caracteriza por su propio proceso de maduración, y es así que las características iniciales van cambiando, se hace amarillento, en algunos quesos se hace cada vez mas blandos y en otros cada vez mas duros; se desarrolla el olor y el sabor. La maduración de los quesos se debe a la acción combinada de una serie de factores, en conjunto con la acción del cuajo y de los microorganismos y sus enzimas.
En general, durante la maduración se producen transformaciones en la flora microbiano, en los carbohidratos (lactosa), en las proteínas y en los grasos. Así, por ejemplo, la lactosa desaparece en horas y/o en semanas, según el tipo de queso. La humedad baja lentamente y la acidez que sube hasta un máximo en las primeras horas o días (según el queso) baja después pues el ácido láctico se combina poco a poco con el calcio. En los primeros días el queso tiene olor y sabor suaves y acidulados, pero luego se van acentuando a medida que se forman ácidos volátiles y productos nitrogenados. En casi todos los quesos se forma CO2 . Si se forma lentamente, se difunde por la masa y algo sale el exterior, pero si se forma con mas intensidad se forman burbujas que quedan atrapados en el interior formando los ojos de hoyos. La temperatura a que se debe madurar varían entre 4 y 15ºC. En la bodega se deben dar vuelta periódicamente a los quesos para que pierda humedad en forma pareja. Las perdidas de humedad deben ser controladas para una buena formación de la corteza; justamente para optimizar esta formación los quesos se suelen lavar periódicamente c/salmuera, o suero con cal y se suelen revestir con sustancias semipermeables que posibiliten la “respiración” del queso, pero que retiren las perdidas por evaporación. Además debe cuidarse de la formación de hongos para lo cual se usan el ácido sorbico y los sorbatos. Las cámaras donde maduran los quesos deben controlar su humedad, que depende de los tipos de quesos: para quesos muy blandos 90 - 95% de humedad; para quesos semiblandos 80 - 85% y para quesos duros 70 - 80%. Por supuesto, que el tiempo de maduración dependerá del tipo de queso.
ELABORACIÓN DE DULCE DE LECHE El dulce de leche es el producto de la condensación de leche azucarada en recipientes abiertos (a la presión atmosférica).
COMPOSICIÓN Puede variar según normas reglamentarias, pero es común la siguiente composición: Sacarosa: Sacarosa: 42% Azucar: 44% Azucar: Glocosa: Glocosa: 2% Lactosa: 10,5% Proteina: 7,5% Sólidos de la leche 6,0% Grasa: Cenizas: 2,0% Sólidos totales: 70% Humedad:
30%
Acidez: Densidad:
0,20% (en ácido láctico) 40 / 42º Bme a 120ºC
PREPARACIÓN DE LA LECHE Normalmente, esta reglamentado el porcentaje de sólidos totales de la leche, mínimo que debe contener y que es alrededor de 26%; por lo tanto será necesario calcular la leche necesaria para que en el dulce de leche, los sólidos (excluido el azúcar) tengan esa proporción: Se sabe que la leche tiene de un 11 a 13% de sólidos totales, por lo que es fácil calcular cuanta leche será necesario. Esto da lo siguiente: Si la leche tiene 11% de S.T., será necesario 2.6 kg. para alcanzar el 26% de ST. Si la leche tiene 12% de S.T. será necesario 2.2 kg. Si la leche tiene 13% de S.T. será necesario 2.0 kg.
ESTANDARIZACIÓN DE LA ACIDEZ Debe contener una acidez de 0.20% expresada en ácido láctico. La acidez normal de una leche esta, como se recordará, entre 0,15 a 0,18%; pero como hay una condensación, la acidez subirá proporcionalmente a la concentración final. Supongamos, a manera de ejemplo que se porte de una leche de 0,17% de acidez y 12% de sólidos totales; para un kilo de dulce, se habrá gastado según vimos anteriormente 2,2 kg. de leche (que tiene 0,17% de acidez); por lo tanto si en un kg. de leche tenemos 0,17% en 2,2 kg. se tendrá una acidez de 0,374 %.
Ahora bien, como se requiere que dicha acidez sea del 0,20% habrá que efectuar una neutralización para llevarla a ese valor. Lo que deben neutralizarse es 0,374% 0,20% de ácido láctico, o sea 0,174% de exceso. Este exceso, se neutraliza generalmente con bicarbonato de sodio (CO3HNa). Como se vio en neutralización de cremas, 84 gs., neutraliza 1 mol de ácido láctico (90 gs.) por lo que el cálculo de la cantidad de bicarbonato necesario se hará así: 0.174% de ácido láctico es 174 gs. de ácido láctico / 100 kg. de leche, por lo tanto: si 90 gs. de ácido se neutraliza con 84 gs. de CO3 Na2 174x84 x= = 159gs. 90 174 gs. de ácido se neutraliza con Esto es, se necesita 159 gs. de CO3HNa para neutralizar el exceso de acidez en 100 l. de leche.
CANTIDAD DE AZÚCAR A UTILIZAR Para tener una composición normalizada en la que el azúcar y los sólidos totales de la leche tengan una proporción dada, será necesario variar el contenido de azúcar según sea el contenido de sólidos totales de la leche. Además del azúcar, (como sacarosa), se le agrega un 2% aproximado de glucosa que esta incluida en ese 44% de azúcar que debe contener el dulce de leche. Para calcular el azúcar a agregar, suponemos 100 l. de leche con 12% de sólidos; sabemos que en el dulce el porcentaje de azúcar debe ser 44% y el de sólidos de la leche 26%. Por lo tanto: Si tenemos 44 kg. de azúcar para 26 de sólidos 12x44 = 20 kg. de azucar x= 26 Para 12 de sólidos tendremos (También se puede hallar, considerando que se necesitan 2,2 kg. de leche para 1 kg. 100 . kg. = 4545 de dulce, por lo tanto, con 100 kg. de leche se tendrán 2.2 de dulce; por lo tanto el 44% debe ser azúcar o sea 20 kg. de azúcar).
MÉTODO DE FABRICACIÓN A nivel industrial, se prepara en recipientes con “camisa” (o de doble pared para calentar con vapor) siendo de boca ancha y paredes inclinados. Para procesar 100 l. de leche con 12% de sólidos y 0,18% de acidez se tiene el siguiente proceso:
Se coloca la mitad de la leche en el recipiente y se calienta; se agrega luego 20 kg. de azúcar (el total) y el bicarbonato (162 gs.); este ultimo se agrega poco a poco para evitar la formación de espuma. Se deja en ebullición hasta que reduzca 1/3 del volumen inicial; se agrega luego el resto de la leche poco a poco, se deja en abolición agregándose esencia de vainilla u otros. Se da por finalizado la cocción cuando la densidad alcanza los 40 - 42 ºBme. a 120ºC. Se envasa luego y se almacena. Algunas veces se suele esterilizar antes o después del envasado.
ANÁLISIS Y CONTROLES DE LA LECHE Los análisis son útiles, no solo para establecer la composición de la leche, sino también para conocer su grado higiénico, su estado microbiano y su capacidad de conservación. Las principales pruebas o ensayos que se hacen son los siguientes:
1)
DENSIDAD: Se utiliza un densimetro y es útil para establecer la posibilidad de adulteración con agua, siendo también utilizada para determinar el descremado.
2)
GRASA: Se realiza en un butirometro, utilizándose como solución reactiva SO4H2 (ácido sulfúrico) y alcohol amilico, se hace para la determinación de grasa, siendo importante pues en muchas partes se paga por el contenido de este componente. Para las pruebas grasas se pueden acumular las muestras de varios días y efectuar la prueba una vez por semana o cada 15 días, pues se puede hacer uso de conservadores (como cloruro de mercurio o bicarbonato de potasio por ejemplo).
3)
SÓLIDOS NO GRASOS. Se hace utilizando un horno de secado, pudiendo realizarse como ensayo complementario en la determinación de leches aguados y descremados.
4)
ENSAYOS DE CASEINAS Pueden hacerse también ensayos de caseina y de proteínas, los cuales son mas complejos y mas costosos.
5)
PRUEBA DE LA EBULLICIÓN Se basa en el hecho que la leche cuaja cuando llega a su punto de ebullición cuando su acidez es superior al 0,24%.
Para hacer este ensayo se coloca 5 ml. de leche en un tubo de ensayo y a baño María a 100ºC. Si se observa precipitación, significa que la acidez es mayor que 24% (es decir, la leche se “corta” por exceso de acidez).
6)
ENSAYO DE CONSERVACIÓN Se hace utilizando la prueba de ebullición vista anteriormente. Se coloca la leche a 18ºC y se determina el tiempo que pasa hasta que cuaje por la prueba de ebullición la cual se le va haciendo periódicamente.
7)
PRUEBA DE ACIDEZ Se hace por titulación de la leche con hidroxido de sodio, usándose como indicador solución de fenolftaleina en alcohol y con pH 6 y 7. Hay distintas formas de hacer las titulaciones, variando la solución normalizada de NaOH. La cantidad de leche; así se tienen resultados distintos según sea los métodos o maneras de titular (por ejemplo grados Dormic, grados Soxhlet Hemkel, grados Thorner, etc.)
8)
PRUEBA DEL ALCOHOL Si una leche tiene una acidez mayor del 0.21% coagula si se mezclan volúmenes iguales de leche y alcohol neutro al 68%. Esta es la base de la prueba del alcohol. Es útil para determinar la estabilidad de la leche en el proceso de evaporación y de la esterilización. Es una prueba muy rápida pero no tan precisa, pues induce a errores si la leche tiene alto contenido de calcio y magnesio o fosfatos o citratos.
9)
ENSAYO DE ALCOHOL - ALIZARINA (PRUEBA DE MORRES) Consiste en verificar el cambio de color de la alizarina cuando se mezclan 3 ml. de una mezcla de
∗ ∗
Estos valores son promedios, pues dependen de los contenidos de los distintos ácidos grasos, prótidos, etc.
