CLARIFICACIÓN: CÁLCULOS
Se estudiará si el volumen y la composición de la leche clarificada varía con respecto a la leche entera debido al caudal de descarga de lodos. Se seleccionará para el ejemplo una clarificadora autodeslodante.Además de eliminar partículas de suciedad durante la etapa de clarificado también se pierden sólidos lácteos, cantidad que podría interferir en la composición de la leche clarificada. La concentración de sólidos lácteos contenidos en los lodos disminuye con la eficiencia del equipo.Para la realización de los cálculos referentes a las fracciones obtenidas en la clarificación es preciso la introducción de una serie de datos en los diferentes momentos del proceso:
DATOS DE PARTIDA
Datos de la leche de partida:
Caudal de leche: 10000 Kg/h MG - Materia grasa 38 g/Kg MP – Materia proteica 32,5 g/kg EST – Extracto seco total 125,5 g/Kg
Datos de la descarga de lodos :
composición aproximada de lodos:
H2O 73,26%MG 3,34%
Proteínas 17,8%Cenizas 2,98% frecuencia de descarga de lodos = 1 descarga/hora capacidad de la cámara de lodos de 4 Kg
De dónde se obtiene:Caudal 4 Kg/h en los que la composición será la siguiente:
MG - Materia grasa 33,4 g/Kg MP – Materia proteica 178 g/Kg Cenizas 29,8 g/Kg
DESARROLLO DE LOS CÁLCULOS
Sustituyendo los datos en las ecuaciones correspondientes a los balances de materias,Balance caudales:
Balance de materia grasa:
Balance de materia proteica:
Balance de extracto seco total:
A la vista de los siguientes datos se puede concluir que la composición de la leche clarificada apenas sufre modificaciones con respecto a la leche de partida.LECHE CLARIFICADA:
Caudal de leche clarificada 9996 Kg/h Materia grasa de la leche clarificada 38 g/Kg
MP - Materia proteica 32,44 g/kg) EST - Extracto seco total (g/kg) 125,40 g/Kg
RESULTADOS
RESULTADOSCOMPONENTES LECHE ENTERA LECHE CLARIFICADA
Materia grasa (g/Kg) 38 38Materia proteica (g/Kg) 32,5 32,44
EST (g/Kg) 125,5 125,40Caudal (Kg/h) 10000 9996
DETERMINACIÓN DE LA MATERIA GRASA (MÉTODO GERBER)
La grasa de la leche suele determinarse siguiendo métodos que corresponden a dos tipos generales:
Determinaciones volumétricas Determinaciones gravimétricas
Las determinaciones volumétricas son las más frecuentes, y en especial el procedimiento ideado por Gerber en 1892, por su facilidad y fiabilidad:
CLARIFICACIÓN: PILOTAJE
El pilotaje corresponde a una clarificadora centrífuga autodeslodante:
Durante la simulación de este equipo se podrán visualizar distintos parámetros, pudiendo regular, exclusivamente, la contrapresión, mediante una válvula de estrangulamiento ubicada en la tubería de salida de la leche.
PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO
Verificar que la clarificadora está llena de agua Poner en marcha el motor eléctrico de la clarificadora y esperar a que
adquiera el régimen de marcha nominal (velocidad de rotación del bol). Ajustar el caudal correctamente con la válvula de regulación en la
salida de la bomba de impulsión de leche en el intercambiador Alimentar la clarificadora con leche Proceder a la regulación de la clarificadora según la operación a
realizar Establecer los intervalos de eyección de sólidos (en clarificadoras
autodeslodantes)
DESNATADO: TECNOLOGÍA
FUNCIONAMIENTO
Los equipos empleados en esta operación reciben el nombre de desnatadoras o separadoras centrífugas. El tipo más utilizado en la industria láctea es el de tambor y discos.El tambor o bol gira sobre una montura estacionaria acelerando el producto hasta la velocidad de giro para favorecer la separación de la leche.En el interior del tambor se encuentran unos discos o platos cónicos separados unas décimas de milímetros.
A través de los discos circula la leche separándose en las distintas fracciones entre los canales de separación:
lodos o partículas sólidas leche desnatada la nata
LODOS O PARTÍCULAS SÓLIDAS
Los lodos o partículas sólidas, debido a su elevado peso específico, son expulsados hacia la periferia del bol y quedan almacenados en la cámara de lodos hasta ser expulsados, de forma automática en las centrífugas autodeslodantes y manualmente en las centrífugas de pared maciza. Por ello, se puede decir que todas las desnatadoras centrífugas funcionan también como clarificadoras.
LECHE DESNATADA
La leche desnatada, la fase líquida más densa, también discurre hacia la periferia pero asciende entre los platos a través de los orificios de distribución fluyendo por la cara interior de los platos hacia la salida
LA NATA
La nata, la fase líquida más ligera, se desplaza hacia el centro de la centrífuga y discurre por la cara exterior de los platos hasta el orificio de salida:
PARÁMETROS DE CONTROL
Durante el funcionamiento del equipo se podrán regular de forma voluntaria la contrapresión, con la válvula en la salida de leche desnatada, y el caudal de nata.
CLASIFICACIÓN
Si bien el principio de separación de la leche es el mismo en los distintos tipos de centrífugas existen una serie de particularidades constructivas y de funcionamiento que las diferencian. Las desnatadoras centrífugas se pueden clasificar según:
Características constructivas AbiertasSemiherméticasHerméticas
Sistema de carga de lodos De pared maciza o limpieza manualAutodeslodantes
DESNATADORAS ABIERTAS
Este tipo de centrífugas son las más simples y antiguas. Se caracterizan por tener la entrada de leche superior abierta al exterior y porque los conductos de salida tanto de la leche desnatada como de la nata también están abiertos. Es decir, carecen de presión.
El gran inconveniente de este tipo de centrífugas es la incorporación de aire en el colector de salida con la consecuente formación de espuma.
DESNATADORAS SEMIHERMÉTICAS
La leche entra por la parte superior hasta el distribuidor donde es acelerada hasta la velocidad de giro del rotor. Desde aquí es impulsada por la fuerza centrífuga hacia la periferia para ascender a través de los canales de separación.La salida de la nata y la leche desnatada se efectúa a través de discos centrípetos. La nata sale por el disco ubicado en la zona central de la cámara mientras que la leche desnatada lo hace por el disco situado más al exterior.
En las centrífugas semiherméticas, la leche está sometida a presión atmosférica en la zona central y aumenta hacia la periferia donde alcanza su valor máximo.
DESNATADORAS HERMÉTICAS
La leche es impulsada, gracias a una bomba, hasta el centro del rotor; de este modo se elimina el efecto de choque de la leche al entrar en la centrífuga, reduciendo posibles lesiones en los glóbulos grasos.La alimentación de la centrífuga puede realizarse por la parte superior o inferior dependiendo del diseño del equipo.Una vez que la leche ha atravesado los discos separadores la leche desnatada sale a través del canal entre la parte superior del paquete de discos y la carcasa del tambor hasta la bomba de salida situada en la parte más exterior mientras que la nata va hasta la bomba de salida en la zona central de la cámara.Debido a sus múltiples ventajas las desnatadoras herméticas son las más utilizadas en la industria láctea. Como se puede observar en comparación con una centrífuga semiabierta:
DESNATADORAS DE PARED MACIZA O LIMPIEZA MANUAL
Los sólidos eliminados en el desnate de la leche se acumulan en el recinto de lodos que constituye la pared interior del tambor. Para su limpieza, es preciso detener y desmontar el equipo.
El tamaño del recinto de lodos viene limitado por la propia camisa cilíndrica del tambor.El tiempo de funcionamiento del equipo depende del porcentaje de sólidos contenidos en el producto de alimentación y de la duración de la etapa de fabricación.La producción debe interrumpirse obligatoriamente cuando el anillo formado por los sólidos toque el borde exterior de los platos separadores. Se recomienda proceder a la limpieza antes de que esto ocurra para evitar que algunas partículas sólidas sean arrastradas en la corriente de leche.
DESNATADORAS AUTODESLODANTES
La característica más destacada de estos equipos es que en ellos la descarga de lodos y limpieza se puede hacer de forma automática sin desmontar la máquina, no es preciso detener el proceso de fabricación.Las partículas sólidas se van acumulando en una cavidad cónica, con capacidad variable, situada en la periferia del tambor. Su vaciado se efectúa de forma automática y a presión a través de unas ranuras para ser conducidos hasta un ciclón de sedimentos.Los intervalos de expulsión son fijados previamente, normalmente se realizan a intervalos de 30 a 60 minutos, con una duración aproximada de 0,15 segundos.DESNATADO: CÁLCULOS
Se realizarán los cálculos necesarios para conocer el caudal, la composición y el volumen de las fracciones de la leche separadas durante el proceso de desnatado: nata y leche desnatada. Para efectuar los cálculos, se introducirán una serie de datos conocidos a lo largo del proceso de desnatado.
DATOS DE PARTIDA
Algunos de estos datos han sido prefijados para facilitar los cálculos. Así por ejemplo el porcentaje de materia grasa de la nata dependerá del valor buscado durante el desnatado, en este caso se busca una nata al 40% de materia grasa. Sin embargo, los datos referentes a la leche entera son datos obtenidos por el análisis fisco-químico de la leche:
Caudal(Kg/h)
M.G.(g/Kg)
M.P.(g/Kg)
E.S.M.(g/Kg)
E.S.T.(g/Kg)
LECHE ENTERA 10.000 40 31 89 129
LECHE DESNATA
DA0,5
NATA 400
NATA Y LECHE DESNATADA
La leche entera que entra en la desnatadora sale dividida en 2 corrientes distintas: leche desnatada y nata, representando esta última aproximadamente un 10% del caudal total. El caudal de salida de nata de la desnatadora depende de la riqueza en materia grasa deseada.El primer paso es calcular la cantidad total de materia grasa que va a salir en forma de nata. Si la leche entera contiene un 4% (40 g/kg) de grasa, la leche desnatada sale con un 0,05% (0,5 g/kg) y el caudal de la desnatadora es de 10.000 Kg/h, la cantidad de materia grasa se calcula del siguiente modo:
Donde 1000 es un factor de conversión de unidades.Sustituyendo:
Esta cantidad total de materia grasa estará diluida en leche desnatada. Si se desea obtener nata con una concentración de materia grasa de 40% (400g/Kg), el caudal de nata a descargar vendrá dado por:
Donde 1000 es un factor de conversión de unidades.Sustituyendo se obtiene:
El caudal de leche desnatada se obtendrá por diferencia:
LODOS
Además de los caudales de descarga de nata y leche desnatada, durante la operación de desnatado, se genera un flujo de lodos. Debido a que la influencia de este caudal de descarga en la composición y volumen de las otras fracciones (nata y leche desnatada) es mínima no se tendrá en cuenta para los cálculos.Una composición aproximada de los lodos de desnatado sería:
H2O 73,26%MG 3,34%
Proteínas 17,8%Cenizas 2,98%
Datos equipo:
Frecuencia de descarga de lodos = 1 descarga/hora Capacidad de la cámara de lodos de 4 kg.
Por lo tanto,Caudal 4 Kg/h en los que la composición será la siguiente:
MG - Materia grasa 33,4 g/kg MP – Materia proteica 178 g/Kg Cenizas 29,8 g/Kg
A partir de los datos conocidos de las tres fracciones y mediante ecuaciones de balance de materia se podría calcular la composición y caudal de cada una de ellas.Ecuaciones de balance de materia:
LECHE DESNATADA
El cálculo de los parámetros de composición de la leche desnatada se realizan en base a la materia grasa:- Materia proteicaDebido a que la proporción de proteína con respecto a la fracción no grasa de la leche es constante tanto en la leche entera como en la desnatada, se puede establecer la siguiente relación:Leche entera
Leche desnatada
Recordar que en nuestro ejemplo:
un kilogramo de leche entera posee 40 g/kg de materia grasa y 31 g/kg de materia proteica
un kilogramo de leche desnatada posee 0,5 g/kg de materia grasa
El resultado es:
- ESM: En el caso del ESM el cálculo se realiza de igual manera teniendo en cuenta el valor de ESM de la leche entera 89 g/kg:
- EST: El valor de EST es la suma del ESM de la leche desnatada y su MG:
Resumiendo:
NATA
Los cálculos de MP, ESM y EST de la nata se realizan de igual modo que en el caso de la leche desnatada:
Tenemos:
VOLUMEN
Sabiendo que:
Se pueden calcular los volúmenes de:Nata:El volumen de nata viene determinado por el volumen de leche recepcionado (20.000L) y el caudal de la desnatadora (10.000 Kg/h) y de descarga de nata (988Kg/h):
Leche desnatada:La diferencia entre el volumen recepcionado y el volumen de nata se corresponde con el volumen de leche desnatada:
RESUMEN DE RESULTADOS
HOMOGENEIZACIÓN: BASES TEÓRICAS
La homogeneización es un tratamiento físico de la leche que consiste en dispersar y dividir los glóbulos de materia grasa que contiene, previniendo o retrasando así la concentración y ascenso de la nata que se produce por efecto de la gravedad siguiendo la Ley de Stokes.De acuerdo con esta ley, se deduce que la velocidad de separación de las fases, es proporcional al diámetro de las partículas elevado al cuadrado, por lo cual el mismo es un factor crítico sobre el cual actuar para aumentar la estabilidad de la dispersión. Así, una disminución del diámetro de los glóbulos grasos a 1/10 de su valor inicial, haría disminuir la velocidad de separación a 1/100 de la inicial.Con este proceso se reduce el diámetro de los glóbulos grasos a valores inferiores a 1 micra, dependiendo de la presión, y como consecuencia de ello la superficie interfacial grasa:fase acuosa se incrementa de ocho a diez veces.
MECANISMO
La división de los glóbulos grasos originales de la leche se consigue forzando el paso de la leche a altas presiones a través de una estrecha ranura, por efecto de dos factores:
turbulencia cavitación
El glóbulo graso original tiene una membrana nativa formada en el momento de la secreción en la glándula mamaria, que disminuye la tensión interfacial, dando como resultado una relativa estabilización de la emulsión.Durante la homogeneización, hay un gran incremento del área superficial, y el material de la membrana nativa de los glóbulos grasos originales no es suficiente para recubrir los glóbulos grasos nuevos que se forman tras la homogeneización, por lo que se recubren completamente con ayuda de una mezcla de proteínas adsorbidas de la fase acuosa de la leche. La mitad de las proteínas adsorbidas para formar la nueva membrana está constituida por caseínas y se asocia probablemente con la fracción grasa por medio de enlaces polares.Por esta vía, se produce también un aumento en la densidad media de los glóbulos grasos, acercándola al valor de la fase continua, lo cual ayuda también a evitar la separación.
TURBULENCIA
Con el aumento de la velocidad del líquido por el pasaje a través de la válvula del homogeneizador, se producen pequeños remolinos muy intensos, de tamaño similar al diámetro promedio de los glóbulos. La acción de estos remolinos sobre los glóbulos produce un aumento de la fricción interna en los mismos favoreciendo su ruptura en glóbulos más pequeños.CAVITACIÓN
Con el aumento drástico de velocidad producido por el pasaje del líquido a través de la rendija de la válvula de homogeneización, se produce una
repentina caída de presión, la cual puede llega a alcanzar el valor de la presión de vapor saturado. En ese caso, se forman burbujas de vapor, cuya implosión genera ondas de choque que contribuyen a la ruptura de los glóbulos grasos.
EFECTOS
Con la homogeneización se reduce el diámetro de los glóbulos grasos pasando de unos valores medios de 3-4 micras a unas 0,3-0,4 micras.Adicionalmente, como la homogeneización se lleva a cabo a la temperatura de pasteurización, este tratamiento inactiva el complejo de crioglobulinas, formado por la inmunoglobulina-M (IgM) y lipoproteínas de la membrana del glóbulo graso, que tienden a producir la formación de agregados de glóbulos grasos a bajas temperaturas.Como consecuencia de ello se producen dos efectos:
Disminuye la tendencia a la separación de la nata de la leche Disminuye la tendencia de los glóbulos grasos a agruparse o a producir
coalescencia
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA HOMOGENEIZACIÓN
Los efectos que produce la homogeneización sobre la estructura física de la leche plantean una serie de ventajas e inconvenientes:
PARÁMETROS QUE CONDICIONAN LA HOMOGENENIZACIÓN
Durante el proceso de homogeneización se deben de tener en cuenta los siguientes parámetros para asegurar una correcta eficacia del tratamiento:
Temperatura y presión Estado físico y concentración de la fracción grasa Proteínas de la leche
TEMPERATURA Y PRESIÓN
Los parámetros que más condicionan la homogeneización y que se deben de controlar en este proceso, son:
La temperatura de la leche La presión de trabajo
Los procedimientos de homogeneización a alta presión dan lugar a la formación de pequeños glóbulos de grasa. La dispersión de la fase grasa se incrementa con el aumento de la temperatura de homogeneización que disminuye la viscosidad de la leche.LA TEMPERATURA DE LA LECHE
A medida que aumenta la temperatura se produce una disminución de la viscosidad de la leche y la homogeneización es más eficiente ya que la fase grasa se encuentra en estado líquido y en concentraciones normales. A temperaturas bajas la materia grasa de la leche se encuentra en estado sólido, y por ello, a esas temperaturas (inferiores a 35ºC) la homogeneización no se realiza correctamente ya que se obtiene una dispersión de la grasa deficiente que dificulta la reducción del tamaño de los glóbulos.La homogeneización al precisar de un calentamiento del producto suele ir asociada a un tratamiento térmico que se realiza con un intercambiador de calor. El equipo de homogeneización se sitúa en la línea de proceso antes de la sección de calentamiento final y después de la sección de recuperación de calor.ESTADO FÍSICO Y CONCENTRACIÓN DE LA FRACCIÓN GRASA
En el momento de la homogeneización el estado físico y la concentración de la fracción grasa de la leche influyen en el tamaño y la dispersión de los glóbulos de grasa obtenidos. En este sentido, puede decirse que cuanto más concentrada esté la fase grasa, los glóbulos grasos finales obtenidos en la homogeneización serán de mayor tamaño y estarán menos dispersos.PROTEÍNAS DE LA LECHE
Las proteínas de la leche desempeñan un papel importante en el proceso de homogeneización debido a que contribuyen en la formación de la membrana de los nuevos glóbulos grasos. Por ello, se requieren aproximadamente 0,2 g de caseína por cada gramo de grasa para que las nuevas membranas de los glóbulos grasos se formen correctamente. Por lo tanto, la nata con un contenido de grasa superior al 12% no podrá ser normalmente homogeneizada al nivel de presión habitual ya que se forman grumos de grasa como consecuencia de la falta de material de membrana (caseína).Las seroproteínas reducen la tendencia a la separación de la fase grasa, por lo tanto, es importante el nivel de concentración de este tipo de proteínas en la leche.
PARÁMETROS DE REGULACIÓN
El principal parámetro de control en la homogeneización es la presión en el
cabezal. Ésta se mide con un manómetro ubicado a la entrada del bloque de homogeneización donde se encuentran los cabezales. Además de este parámetro de ajuste del proceso, debe verificarse la temperatura y el caudal del producto.
PROCEDIMIENTO
En el caso de un homogeneizador de doble cabezal, se ajusta primero la presión de la segunda válvula de homogeneización, y luego se regula la presión correspondiente al primer efecto. Para ello se usan las llaves correspondientes a cada válvula, que se pueden girar manualmente cerrando o abriendo el paso entre el pistón regulable y el asiento de la válvula.
HOMOGENEIZACIÓN: APPCC
La legislación comunitaria establece la obligatoriedad a todas la industrias de recogida y transformación de leche de poner en práctica un control de calidad de tipo APPCC (Análisis de peligros y puntos de control críticos).En este apartado se presenta el cuadro de gestión, que siempre debe formar parte del cuaderno de APPCC, y donde se recogen de un modo resumido los diferentes aspectos relacionados con la vigilancia y prevención de los riesgos en cada una de las etapas del proceso productivo, y en este caso de la operación de homogeneización.
Además de los riesgos que afectan estrictamente a la calidad higiénica del producto (tal y como se establece en este método), también son incluidos los riesgos del proceso que influyen sobre la calidad físico-química y/o sensorial del producto final.
EQUIPO DE HOMOGENEIZACIÓN
La homogeneización se realiza con un equipo que se denomina homogeneizador. Cuando se precisa una gran eficiencia de la homogeneización los homogeneizadores empleados son homogeneizadores de alta presión.Los elementos de los que consta un homogeneizador de alta presión son:
CABEZAL DE HOMOGENEIZACIÓN
De todos los elementos que constituyen el homogeneizador, el cabezal es el más importante desde el punto de vista del pilotaje del equipo ya que este elemento permite regular las condiciones de trabajo bajo las cuáles se desarrolla el proceso.
El cabezal de homogeneización consta de las siguientes partes:
PROCESO DE HOMOGENEIZACIÓN
La homogeneización como proceso implica los siguientes pasos:
Entrada de líquido. Aumento de presión del líquido mediante una bomba de alta presión. Paso del líquido por un cabezal que ocasiona una pérdida de presión y
un aumento de la velocidad de paso del fluido.
En la industria láctea, en función del producto a elaborar, este proceso se puede realizar de dos formas:
Homogeneización total Homogeneización parcial
HOMOGENEIZACIÓN TOTAL
Afecta a toda la corriente de leche entrante. Es la homogeneización que se aplica con más frecuencia en la industria láctea. Se normaliza el contenido de grasa de la leche antes de la homogeneización y, algunas veces, también el contenido de sólidos no grasos.
HOMOGENEIZACIÓN PARCIAL
Afecta sólo a una parte de la corriente de leche entrante. Antes de la homogeneización se produce la separación de la nata de la leche, obteniendo así leche desnatada. Esta leche desnatada no se homogeneiza, sólo se homogeneiza la nata con una pequeña porción de leche desnatada.La principal razón de su uso es que reduce costes en la producción tanto a nivel de potencia como de equipos.
HOMOGENEIZACIÓN: LIMPIEZA
El sistema CIP (Cleaning in place) se aplica a la limpieza de todos los circuitos y maquinaria de la línea que se haya utilizado. El grado de automatización de este proceso permite el ahorro de tiempo, mano de obra y productos de limpieza, y, dependiendo de que se trate de un sistema tradicional o de un solo pase, consta de las siguientes fases:
Ejemplo de limpieza tradicional: Tratamiento caústico/ácidoFASE DOSIS TEMPERATURA TIEMPO
Aclarado inicial --- Ambiente 15'Fase alcalina 2-3% 70-80ºC 25-30'Aclarado intermedio --- Ambiente 15'Fase ácida 1-2% 60-70ºC 25-30'Aclarado final --- Ambiente 15'
Ejemplo de limpieza de un "solo pase": Sistema pase únicoFASE DOSIS TEMPERATURA TIEMPO
Aclarado inicial --- Ambiente 15'
Producto de un solo pase, carácter ácido o carácter alcalino + secuestrantes
1%
2-3%
60-70ºC
70-80ºC
25-30'
25-30'Aclarado final --- Ambiente 15'
PASTEURIZACIÓN: BASES TEÓRICAS
PASTEURIZACIÓN: DEFINICIÓN
La pasteurización de la leche es un tipo especial de tratamiento térmico que se puede definir, según la Federación Internacional de Lechería (FIL-IDF) como “un proceso aplicado a un producto con el objetivo de minimizar posibles riesgos a la salud derivados de microorganismos patógenos asociados con la leche por un tratamiento térmico que produce un mínimo de cambios físicos, químicos y organolépticos en el producto”.La pasteurización se trata de una operación que se realiza generalmente en paralelo con la homogenización.
El objetivo de la pasteurización es la destrucción de más del 99% de la flora banal de la leche así como la destrucción de gérmenes patógenos.La leche pasteurizada debe cumplir unos requisitos legales definidos en el Real Decreto 1679/1994, del 22 de julio (Boe nº229).El tiempo de conservación de la leche pasteurizada depende de:
El contenido en gérmenes termorresistentes De las eventuales postcontaminaciones o recontaminaciones
Podemos hablar de dos tipos de pasteurización:
Pasteurización LTLT ("Low Temperature - Long Time") Pasteurización HTST ("High Temperature - Short Time")
PASTEURIZACIÓN LTLT
Se trata de un proceso discontinuo, en el que la leche se calienta en tanques hasta 63ºC y se mantiene a esta temperatura durante 30 minutos. Este método se denomina método discontinuo o método de baja temperatura, largo tiempo.Este tipo de pasteurización se realiza normalmente para pequeños volúmenes de leche.
PASTEURIZACIÓN HTST
Es el procedimiento habitual de tratamiento de grandes volúmenes de producto, ya que se realiza en continuo, en intercambiadores de calor de placas o tubulares.La combinación de tiempo/temperatura, aplicada en cada caso, varía según la calidad de la leche cruda, el tipo de producto tratado y las propiedades del mismo, así tenemos:
COMPORTAMIENTO DE LA LECHE SOMETIDA A CALENTAMIENTO
El calentamiento de la leche trae consigo una serie de modificaciones, las más importantes son las siguientes:
Modificación de la estabilidad de la solución coloidal y de la emulsión grasa.
Modificaciones de color y sabor. Disminución del contenido de biocatalizadores.
El calentamiento afecta de forma diferente a los componentes de la leche:
Lactosa Materia grasa Proteínas Sales minerales y micelas de fosfocaseinato de calcio Enzimas
DESTRUCCIÓN TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOS
Cuando se someten bacterias a determinadas radiaciones, pueden perder la capacidad de multiplicarse. Por el contrario tras la desecación o congelación, pueden perder todas sus propiedades fisiológicas excepto su aptitud para multiplicarse cuando las condiciones del medio vuelven a ser normalesCada especie de microorganismo tiene un rango de temperatura de desarrollo, con un límite inferior por debajo del cual su desarrollo se para, y un límite superior por encima del que se destruye. La composición y el pH de la leche influyen en estos rangos de temperatura:
Entre las bacterias patógenas más importantes que se encuentran en la leche podemos citar:
LEYES DE DESTRUCCIÓN TÉRMICA
Las leyes de destrucción térmica de los gérmenes traducen la influencia de los factores temperatura y tiempo de calentamiento, la primera se expresa por la curva de supervivencia y la segunda por la curva del tiempo de reducción térmica.
PRINCIPALES FACTORES DE LA DESTRUCCIÓN TÉRMICA
Los factores DT y Z, característicos de una especie microbiana dada, varían con ciertos factores relativos al medio y a la población microbiana:
Factores relativos al medio Factores relativos a la población microbiana
FACTORES RELATIVOS AL MEDIO
El contenido en agua tiene una influencia determinante sobre la destrucción térmica de los gérmenes. Es más fácil eliminar los microorganismos en un medio seco que en un medio acuoso.Los glúcidos, las proteínas y las sales minerales, principalmente el cloruro sódico, tienden a aumentar la termorresistencia de los gérmenes. La materia grasa parece una película protectora alrededor de las células.El pH es uno de los factores más importantes. En general, los gérmenes son tanto más resistentes cuando el sustrato tiene un pH próximo a la neutralidad. La alcalinización y las acidificación favorecen la destrucción térmica, los pH bajos son sin embargo, lo más eficaces.
FACTORES RELATIVOS A LA POBLACIÓN MICROBIANA
A una temperatura determinada, la duración del calentamiento debe ser tanto más larga cuando el número de gérmenes presentes inicialmente en el medio
sea más elevado, para obtener un mismo efecto microbicida.Dentro de una misma especie, todas las cepas no presentan la misma termorresistencia. Factores relativos a la población microbiana:
A una temperatura determinada, la duración del calentamiento debe ser tanto más larga cuando el número de gérmenes presentes inicialmente en el medio sea más elevado para obtener un mismo efecto microbicida.
Dentro de una misma especie, todas las cepas no presentan la misma termorresistencia. Existen cepas de Salmonella o de E.coli mucho más resistentes que otras.
Ciertas esporas microbianas que han sufrido un tratamiento térmico insuficiente para su destrucción sufren un retraso en su germinación, pudiendo no llegar a germinar hasta un mes más tarde.
ELECCIÓN DEL TRATAMIENTO TÉRMICO
Para obtener un efecto bactericida determinado pueden emplearse diferentes tratamientos térmicos mediante diversas combinaciones de temperatura y tiempo:
Es decir, podemos trabajar a un temperatura relativamente baja durante un tiempo largo, o bien a una temperatura elevada durante un tiempo corto.La curva de destrucción térmica traduce las condiciones mínimas en las cuales los gérmenes son eliminados por calentamiento, en función de la temperatura alcanzada y del tiempo de aplicación de ésta.Sobre el estado químico de los componentes de la leche es posible expresar, en condiciones similares, la acción de las modalidades de calentamiento. Se obtendrían una serie de curvas con una pendiente más débil que la de destrucción térmica de los gérmenes.
PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR: TERMIZACIÓN
Los procesos de transferencia de calor están presentes en la mayoría de las operaciones realizadas en la industria. Suponen el intercambio de energía en forma de calor entre dos medios, uno absorbe energía y se calienta, y otro que cede energía y se enfría.En la industria láctea, uno de los dos medios que van a entrar en juego en el proceso de transferencia de calor va a ser leche, o algún otro fluido lácteo que interesará calentar o enfriar. Para ello se empleará otro medio que será el que aporte o robe ese calor a la leche, denominado fluido auxiliar.Existen una serie de premisas básicas para la transmisión de calor:
Para que se produzca transferencia de calor de una sustancia a otra,
deben de tener temperaturas distintas. El calor siempre fluye del producto más caliente hacia el más frío. El flujo de calor es siempre más rápido cuanto mayor es la diferencia de
temperaturas.
El calor puede ser transmitido por medio de tres mecanismos:
conducción convección radiación
Normalmente, en cualquier proceso de transferencia de calor intervienen los tres mecanismos conjuntamente, pudiendo predominar uno de ellos en mayor o menor medida.
LA CONDUCCIÓN
La conducción es el paso de calor a través de un cuerpo bajo la influencia de un gradiente de temperatura sin que exista un desplazamiento apreciable de las partículas que lo constituyen.
Los factores de los que depende la conducción son:
Conductividad térmica del material () Superficie a través de la cual se realiza la conducción t es el gradiente de temperatura existente entre los puntos L, que es la distancia entre los dos puntos
LA CONVECCIÓN
La convección es una forma de transmisión de calor que se produce en los fluidos como consecuencia del movimiento de materia de unas partes a otras de los mismos, en la cual las partículas de alto contenido térmico se mezclan con partículas frías, transfiriendo su calor a éstas últimas.La convección puede ser:
Natural Forzada
Los factores que afectan a la convección se dividen en:
Los intrínsecos del fluido Los que dependen de factores tecnológicos no dependientes de las
características del fluido
NATURAL
El movimiento de las partículas se debe simplemente a la diferente densidad de las moléculas frías y calientes del fluido. Un ejemplo de convección natural sería el enfriamiento de la leche en un tanque sin el uso del agitador.FORZADA
El movimiento de las partículas se debe a factores mecánicos externos, como la actuación de una bomba o de un agitador. Un ejemplo de convección forzada sería el enfriamiento de la leche en un tanque con el uso de un agitador, de esta forma la velocidad de enfriamiento sería mayor que sin el uso de agitación.
FACTORES INTRÍNSECOS DEL FLUIDO QUE AFECTAN A LA CONVECCIÓN
El factor intrínseco del fluido que afecta directamente a la convección es el Coeficiente de convección del fluido (h). Dicho coeficiente va a estar en función:
Del coeficiente de conductividad térmica del fluido De la densidad del fluido Del calor específico del fluido De la viscosidad del fluido
FACTORES TECNOLÓGICOS QUE AFECTAN A LA CONVECCIÓN
Entre los factores tecnológicos que hacen referencia al proceso tenemos:
Velocidad a la que circula el fluido. Régimen de flujo, que viene dado por el número de Reynolds.
Se define el flujo laminar como aquel flujo en el cual el fluido se mueve en campas o láminas, deslizándose una fina capa sobre la adyacente, con sólo un intercambio molecular de cantidades de movimiento. Cierta tendencia hacia la inestabilidad y la turbulencia es frenada por las fuerzas de cortadura viscosa que resisten los movimientos relativos de las capas fluidas adyacentes.El flujo turbulento, en cambio, tiene un movimiento de partículas fluidas muy
errático, con un violento intercambio transversal de cantidades de movimiento. La naturaleza de flujo, es decir, el que sea laminar o turbulento, y su posición relativa en una escala que indica la importancia relativa de la tendencia a que sea laminar o turbulento se expresa por el número de Reynolds.
PASTEURIZACIÓN: PILOTAJE
Los parámetros que va a ser necesario controlar durante el proceso de pasteurizado son:
Puesta en marcha de los equipos Caudal del fluido auxiliar refrigerante Caudal del fluido auxiliar calefactante Caudal de leche Volumen del tanque de lanzamiento Control de temperatura de tratamiento y funcionamiento correcto de la
válvula de desvío Parada de los equipos
PASTEURIZACIÓN: TECNOLOGÍA
Los procesos de transferencia de calor están presentes en la mayoría de las operaciones realizadas en la industria. Suponen el intercambio de energía en forma de calor entre dos medios, uno absorbe energía y se calienta, y otro que cede energía y se enfría.Existen dos sistemas de intercambio calórico:
Intercambio directo Intercambio indirecto
INTERCAMBIO INDIRECTO
Se trata del método más utilizado en las industrias lácteas. El calor se transfiere por convección en el interior del fluido y por conducción a través de una pared, por tanto el material que separa ambos fluidos debe de poseer una conductividad térmica elevada.
Para reflejar la eficacia del intercambio de calor entre dos fluidos separados por una superficie, se utiliza el coeficiente Global de transmisión de Calor (U), que viene definido según la siguiente expresión:
Q = U · A · tEste factor U indica la cantidad de calor que pasa por hora a través de 1m2 de superficie de intercambio por cada 1ºC de diferencia de temperaturas. Se trata de aumentar al máximo ese valor.Este coeficiente depende de varios factores:
Presencia de flujo turbulento La forma, el espesor y la conductividad térmica del material de la pared
de intercambio Las viscosidades de los fluídos La presencia de suciedad depositada sobre las superficies de la pared
de intercambio
INTERCAMBIADORES INDIRECTOS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA LÁCTEA PARA EL PROCESO DE PASTEURIZACIÓN
Intercambiadores tubulares Intercambiadores de placas Intercambiadores de superficie rascada
INTERCAMBIADORES TUBULARES
Los intercambiadores tubulares se utilizan en algunos casos en los tratamientos de pasteurización y esterilización UHT de productos lácteos.Los intercambiadores tubulares presentan las siguientes características:
No tiene puntos de contacto en los canales de producto, y sirve por tanto para productos con partículas de un cierto tamaño.
Debido a su forma tubular, es más difícil que aparezcan "zonas muertas" y, por lo tanto, la formación de depósitos es sensiblemente inferior a los intercambiadores de placas. Pueden trabajar durante más tiempo entre limpiezas.
Su eficacia de transferencia de calor es menor.
Es posible alcanzar presiones de trabajo mayores, lo que supone una ventaja en los tratamientos a elevadas temperaturas.
FACTORES QUE AFECTAN AL DISEÑO DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR
El tamaño y la configuración de un intercambiador de calor depende de varios factores:
Propiedades físicas de los fluidos Dirección del flujo del producto y de los fluidos auxiliares Cantidad de producto Temperaturas de trabajo Necesidades de limpieza Regeneración Mantenimiento
El la etapa de recuperación de energía: se junta la leche fría con la leche pasteurizada para que haya una transferencia de calor:
Pasturizacion para yogur a 90°c x 5 minutos
Olla 85°c x 10 minutos. Leche para yogurt
Leche pasteurización 72°c x 15 segundos y queso
PASTEURIZACIÓN: APPCC
La legislación comunitaria establece la obligatoriedad a todas la industrias de recogida y transformación de leche de poner en práctica un control de calidad de tipo APPCC (Análisis de peligros y puntos de control críticos).En este apartado se presenta el cuadro de gestión, que siempre debe formar parte del cuaderno de APPCC, y donde se recogen de un modo resumido los diferentes aspectos relacionados con la vigilancia y prevención de los riesgos en cada una de las etapas del proceso productivo, y en este caso de las operaciones de pasteurización.
Además de los riesgos que afectan estrictamente a la calidad higiénica del producto (tal y como se establece en este método), también son incluidos los riesgos del proceso que influyen sobre la calidad físico-química y/o sensorial del producto final.
ESTANDARIZACIÓN: BASES TEÓRICAS
La preparación de la leche destinada a la fabricación de un determinado producto lácteo se realiza después de recepcionar y estabilizar la leche, y antes de efectuar las operaciones específicas propias de cada producto en particular.Se trata de regular de manera óptima la composición físico-química de la leche de partida.
OBJETIVOS DE LA ESTANDARIZACIÓN
En una línea de elaboración de un producto determinado, éste debe ajustarse, lo más posible, a unas especificaciones concretas definidas previamente.A todo esto debemos añadir la obligación de fabricar un producto lo más estable y uniforme posible a lo largo del año, evitando confundir a los clientes con variaciones estacionales en las características de los productos que les ofertamos.
Por lo tanto hemos de actuar sobre la leche de partida con el fin de conseguir la mayor estabilidad posible con respecto a los siguientes objetivos:
Técnicos Legales Económicos Sanitarios
CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIOS DE PREPARACIÓN
En función del estado inicial de la leche de partida de los parámetros que definan el producto final, las necesidades y medios de preparación de la leche van a variar:
ESTERILIZADOR DIRECTO: BASES TEÓRICAS
ESTERILIZADOR DIRECTO: DEFINICIÓN
El tratamiento UHT es una técnica en la que se aplican temperaturas que suelen oscilar entre los 135ºC y los 145ºC durante unos pocos segundos. Se utiliza para la conservación de productos alimenticios líquidos. Durante el tratamiento se consigue la destrucción de la práctica totalidad de los microorganismos presentes en el alimento.Se considera que el producto tratado por UHT es estéril y su conservación puede realizarse a temperatura ambiente. Para ello se debe desarrollar en un sistema cerrado, que garantice que el producto no se contamina tras el tratamiento por microorganismos presentes en el ambiente, especialmente durante el envasado aséptico.El Real Decreto 1679/1994, del 22 de julio (BOE nº 229), para la leche UHT exige el cumplimiento de una serie de requisitos.Los procesos UHT los podemos clasificar en:
Indirecto
Directo Combinaciones directo-indirecto
Existe además procesos UHT donde el producto a esterilizar es calentado en el equipo mediante corriente eléctrica en intercambiadores eléctricos y otros basados en el efecto Joule producido por la corriente eléctrica.Los diferentes sistemas de tratamiento presentan una serie ventajas e inconvenientes.El sistema UHT directo se basa en la mezcla del fluido a esterilizar con vapor de agua de calidad sanitaria, ya sea por el método de inyección o el de infusión, produciendo de este modo un rápido aumento de la temperatura del fluido por el calor liberado por el cambio de fase del vapor, seguido de la evaporación de la misma cantidad de vapor de agua por disminución de la presión. Las gráficas siguientes muestran las diferencias de tiempos/temperaturas entre los distintos tratamientos UHT:
COMPORTAMIENTO DE LA LECHE SOMETIDA A CALENTAMIENTO
El calentamiento de la leche trae consigo una serie de modificaciones, las más importantes son las siguientes:
Modificación de la estabilidad de la solución coloidal y de la emulsión grasa.
Modificaciones de color y sabor. Disminución del contenido de biocatalizadores.
El calentamiento afecta de forma diferente a los componentes de la leche:
Lactosa Materia grasa Proteínas Sales minerales y micelas de fosfocaseinato de calcio Enzimas
ACCIÓN DEL CALENTAMIENTO SOBRE LA LACTOSA
Entre los 110ºC y los 130ºC, la lactosa pura pierde su agua de cristalización; más allá de 150ºC amarillea y hacia los 175ºC se oscurece y carameliza.Por poseer un grupo aldehído libre la lactosa es un azúcar reductor. Por su función aldehídica los azúcares reaccionan con diversas sustancias nitrogenadas, amoníaco, aminas, aminoácidos, etc. Se trata de un conjunto de reacciones complejas, que se agrupan bajo el nombre genérico de reacciones de Maillard y conducen finalmente a la formación de compuestos condensados reductores que son pigmentos oscuros.Esto va a traer consigo una disminución del valor nutritivo de las proteínas.
MATERIA GRASA
Los componentes de la materia grasa son poco sensibles a un tratamiento de esterilización.
ACCIÓN DEL CALENTAMIENTO SOBRE LAS PROTEÍNAS
El efecto que produce este tratamiento térmico sobre las proteínas es:
Asociación entre la b-lactoglobulina y la -caseína Las caseínas se comportan de forma diferente que las proteínas
solubles frente al calentamiento.
ACCIÓN DEL CALENTAMIENTO SOBRE LAS SALES MINERALES Y LAS MICELAS DE FOSFOCASEINATO DE CALCIO
La leche fresca presenta un contenido en fosfato cálcico disuelto próximo a su punto de saturación en la fase acuosa. Por ello, toda elevación de la temperatura conduce a la insolubilización progresiva del fosfato. Este efecto es el fenómeno conocido como "costra de leche".Cuando la elevación de la temperatura es moderada y no sobrepasa los 55-60ºC, se observa que la insolubilización progresiva del fosfato de calcio va acompañada de la integración del mismo en las micelas de fosfocaseinato en forma de sal coloidal de estructura vecina a la del fosfato tricálcico presente originariamente en las micelas.
ACCIÓN DEL CALENTAMIENTO SOBRE LAS ENZIMAS
ENZIMATRATAMIENTO
TÉRMICO QUE LO INACTIVA
INTERÉS TECNOLÓGICO
HIDROLÍTICOS
Lipasa 63ºC/8 min 72ºC/10 seg Factor de rancidez
Fosfatasa alcalina
62ºC/20 min 72ºC/15 seg
Control del grado de calentamiento
Proteasa 70ºC/15 min 80ºC/1 min Factor de cuajo
DE OXIDACIÓN REDUCCIÓN
Xantino-Oxidasa 75ºC/3 min 80ºC/10 seg
Control del grado de calentamiento
Lactoperoxidasa 75ºC/19 min 80ºC/20 seg
Control del grado de calentamiento
Inactivación a temperaturas bastante bajas. La gran mayoría de los microorganismos psicrotrofos no son termorresistentes aunque algunas de
los enzimas que sintetizan pueden resistir las temperaturas del tratamiento térmico.
Trae consigo una serie de consecuencias:
Detención de las actividades enzimáticas Control del tratamiento térmico La actividad lipolítica y proteolítica de los gérmenes psicrotofos es el
origen de olores y sabores desagradables en las leches refrigeradas de dudosa calidad bacteriológica
DESTRUCCIÓN TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOS
Cuando se someten bacterias a determinadas radiaciones, pueden perder la capacidad de multiplicarse. Por el contrario tras la desecación o congelación, pueden perder todas sus propiedades fisiológicas excepto su aptitud para multiplicarse cuando las condiciones del medio vuelven a ser normalesCada especie de microorganismo tiene un rango de temperatura de desarrollo, con un límite inferior por debajo del cual su desarrollo se para, y un límite superior por encima del que se destruye. La composición y el pH de la leche influyen en estos rangos de temperatura:Entre las bacterias patógenas más importantes que se encuentran en la leche podemos citar:ESTERILIZADOR INDIRECTO: BASES TEÓRICAS
ESTERILIZACIÓN: DEFINICIÓN
El tratamiento UHT es una técnica en la que se aplican temperaturas que suelen oscilar entre los 135ºC y los 145ºC durante unos pocos segundos. Se utiliza para la conservación de productos alimenticios líquidos. Durante el tratamiento se consigue la destrucción de la práctica totalidad de los microorganismos presentes en el alimento.Se considera que el producto tratado por UHT es estéril y su conservación puede realizarse a temperatura ambiente. Para ello se debe desarrollar en un sistema cerrado, que garantice que el producto no se contamina tras el tratamiento por microorganismos presentes en el ambiente, especialmente durante el envasado aséptico.El Real Decreto 1679/1994, del 22 de julio (BOE nº 229), para la leche UHT exige el cumplimiento de una serie de requisitos.Los procesos UHT los podemos clasificar en:
Indirecto Directo Combinaciones directo-indirecto
Existe además procesos UHT donde el producto a esterilizar es calentado en el equipo mediante corriente eléctrica en intercambiadores eléctricos y otros basados en el efecto Joule producido por la corriente eléctrica.Los diferentes sistemas de tratamiento presentan una serie ventajas e inconvenientes.Las gráficas siguientes muestran las diferencias de tiempos/temperaturas entre los distintos tratamientos UHT:El sistema UHT indirecto y directo son los más utilizados en la industria láctea para la esterilización.
COMPORTAMIENTO DE LA LECHE SOMETIDA A CALENTAMIENTO
El comportamiento de la leche sometida a calentamiento no sólo es en función de la temperatura sino que también de la duración del calentamiento.El calentamiento de la leche trae consigo una serie de modificaciones, las más importantes son:
Modificación de la estabilidad de la solución coloidal y de la emulsión grasa
Modificaciones de color y sabor Disminución del contenido de biocatalizadores Modificación sobre los componentes de la leche
MODIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA LECHE
El calentamiento actúa sobre:
la caseína y la b-lactoglobulina la materia nitrogenada no proteica a temperatura de esterilización las micelas las vitaminas las enzimas nativas de la leche la lactosa los glóbulos grasos las proteínas solubles las sales minerales la materia grasa
ACCIÓN DEL CALENTAMIENTO SOBRE LA CASEÍNA Y LA b-LACTOGLOBULINA
A un pH ligeramente ácido, el complejo b-lactoglobulina/caseína formado permanecería en la micela, por el contrario a pH 6.9, el complejo se disociaría de la micela. La consecuencia sería que el complejo la b-lactoglobulina/caseína ( a pH > 6.5) es menos susceptible de ser hidrolizado
por la quimosina que la caseína k, se aumenta el rendimiento quesero, pero dando lugar a la cuajada más húmeda con mayor dificultad para desuerar.
VITAMINAS
Se va a producir la destrucción de algunas vitaminas, este efecto se va a ver favorecido por los agentes oxidantes.
VITAMINA LECHE CRUDA LECHE PASTEURIZADA UHT (130-140ºC/<1s)A(U.I) 150 150 150D(U.I) 2 2 2E(g) 80B1(g) 42 42 42B2(g) 150 150 150
A. Pantoténico(ng) 350 350 350PP(g) 100 100 100
Biotina(g) 1,5 1,5 1,5B6(g) 35 35 35B12(g) 0,3 0,3 0,3C(g) 2000 1800 1800
ACCIÓN DEL CALENTAMIENTO SOBRE LA LACTOSA
Entre los 110ºC y los 130ºC, la lactosa pura pierde su agua de cristalización; más allá de 150ºC amarillea y hacia los 175ºC se oscurece y carameliza.Por poseer un grupo aldehído libre la lactosa es un azúcar reductor. Por su función aldehídica los azúcares reaccionan con diversas sustancias nitrogenadas, amoníaco, aminas, aminoácidos, etc. Se trata de un conjunto de reacciones complejas, que se agrupan bajo el nombre genérico de reacciones de Maillard y conducen finalmente a la formación de compuestos condensados reductores que son pigmentos oscuros.Esto va a traer consigo una disminución del valor nutritivo de las proteínas.
ACCIÓN DEL CALENTAMIENTO SOBRE LAS PROTEÍNAS SOLUBLES
Se produce un fenómeno denominado desnaturalización de las proteínas, que trae consigo una serie de consecuencias:
Sabor a cocido. Sistema reductor. Floculación. Dificultades para la formación de la nata. Aumenta la retención de agua por parte de las proteínas del suero
La tabla siguiente muestra el porcentaje de desnaturalización de las proteínas solubles, en función del tiempo y la temperatura del tratamiento:
CALENTAMIENTO PROCEDIMIENTO % PROTEINAS SOLUBLES DESNATURALIZADAS
63ºC/ 30 minutos Pasteurización baja Despreciable72ºC/ 15-20 seg Pasteurización HTST Despreciable80ºC/ 1 minuto 20%145ºC/ 1-2 seg Calentamiento UHT 60%
80ºC/ 30 minutos 90%90ºC/ 5 minutos 100%
115ºC/ 15 minutos Esterilización en autoclave 100%
Para hablar de desnaturalización es necesario conocer los niveles de organización de las proteínas.Se entiende por desnaturalización, la desorganización de la estructura tridimensional, una modificación de la forma del encadenamiento peptídico sin alteración de la secuencia de aminoácidos.Existen varios métodos para apreciar el alcance de la desnaturalización o determinar el límite tiempo/temperatura en el que aparece una desnaturalización notable de una proteína concreta:SALES MINERALES
Trae consigo una disminución de la solubilidad de fosfato tricálcico. (el calcio iónico y el monohidrógenofosfato migran bajo forma de fosfato de calcio hacia las micelas, constituyendo el fosfato tricálcico con liberación de iones.
El fosfato convertido en insoluble se asocia en gran parte con micelas de caseína lo que puede llegar a producir depósitos en los circuitos (piedra de la leche).MATERIA GRASA
Los componentes de la materia grasa son poco sensibles a un tratamiento de esterilización.
DESTRUCCIÓN TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOS
La muerte de un microorganismo representa la pérdida irreversible de su capacidad de multiplicación.Cuando se someten bacterias a determinadas radiaciones, pueden perder la capacidad de multiplicarse. Por el contrario tras la desecación o congelación, pueden perder todas sus propiedades fisiológicas excepto su aptitud para multiplicarse cuando las condiciones del medio vuelven a ser normales.Cada especie de microorganismo tiene un rango de temperatura de desarrollo, con un límite inferior por debajo del cual su desarrollo se para, y
un límite superior por encima del que se destruye. La composición y el pH de la leche influyen en estos rangos de temperatura:Entre las bacterias patógenas más importantes que se encuentran en la leche podemos citar:
CONTROL DE TEMPERATURA DE TRATAMIENTO Y FUNCIONAMIENTO CORRECTO DE LA VÁLVULA
Una vez tengamos el equipo estéril se podrá proceder a introducir producto en el equipo, para ello se ordena en el panel de control el paso a producción.Mediante la válvula reguladora de presión que se encuentra a la salida del intercambiador podemos controlar la presión en el interior de la sección de mantenimiento y con ello la temperatura de proceso.Todos los esterilizadores poseen una válvula de desvío a la salida de la sección de mantenimiento.
Las válvulas utilizadas son válvulas de asiento cuya apertura y cierre se realizará de forma automática mediante un sistema neumático. Los parámetros de temperatura van a ser fijados por el operario en el panel de control y será el autómata de dicho panel el que regule de forma automática la apertura o cierre de la válvula.Estas válvulas constan de un asiento y de un obturador sujeto al final del vástago de la válvula. Al accionar la válvula, el vástago sube o baja encajando el obturador sobre el asiento e impidiendo el flujo.
INTERCAMBIO INDIRECTO
Para los tratamientos UHT el método indirecto es uno de los más utilizados.
El calor se transfiere por convección en el interior del fluido y por conducción a través de una pared.Para reflejar la eficacia del intercambio de calor entre dos fluidos separados por una superficie, como ocurre en los intercambiadores de calor, se utiliza el Coeficiente Global de Transmisión de Calor (U), que viene definido según la siguiente expresión:
Q = U · A · tEste factor U indica la cantidad de calor que pasa por hora a través de 1 m2 de superficie de intercambio por cada 1ºC de diferencia de temperaturas. Se trata de aumentar al máximo ese valor. Este coeficiente depende de:
Presencia de flujo turbulento La forma, el espesor y la conductividad térmica del material de la
pared de intercambio Las viscosidades de los líquidos
PRESENCIA DE FLUJO TURBULENTO
El flujo turbulento favorece la difusión del calor por convección y que se alcance una temperatura uniforme en el seno del fluido. Esto se debe a que se favorece el arrastre sobre la superficie de intercambio y se impide la formación de capas de fluido a distintas temperaturas (flujo laminar):
LA FORMA, EL ESPESOR Y LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL MATERIAL DE LA PARED DE INTERCAMBIO
La forma de la pared debe favorecer la circulación del producto en flujo turbulento. Por medio de estrías o formas especiales se altera la circulación del producto y se favorece dicho flujo.El espesor es también importante ya que cuanto más delgada es la pared, mejor será la transferencia de calor. Sin embargo, el espesor ha de ser suficiente para aguantar las presiones de los líquidos que intercambian calor.
El material más usual en la construcción de equipos para el procesado de alimentos es el acero inoxidable, que tiene unas características de transmisión de calor relativamente buenas.ENVASES Y EMBALAJES: BASES TEÓRICAS
FUNCIONES GENERALES Y PRESTACIONES DEL ENVASE Y EMBALAJE
Las funciones de los envases y embalajes dependen del tipo de mercancía que deberán contener y también del transporte que se utilice para hacerla llegar al consumidor final.
TIPOS DE ENVASES
El envase es la única forma de contacto directo entre el productor y el consumidor. Actúa como vendedor silencioso y es inseparable del producto que contiene. Puede ser:
Envase primario Envase secundario Envase terciario
INTERACCIONES ENVASE-ALIMENTO
Los materiales utilizados como envase alimentario deben ser los suficientemente inertes para no ceder componentes a los alimentos que contienen, alterando la composición, calidad y propiedades del alimento o de su envase..Pero ni el alimento ni su envase son sistemas totalmente inertes. Es de destacar la existencia de numerosas reacciones entre un alimento y su envase, así como la influencia de las condiciones del entorno.Las posibles interacciones entre alimento-envase-entorno pueden tener:
Efectos indeseables Efectos deseables
Las interacciones envase-alimento que transcurren con transferencia de masa son:
Migración Absorción Permeación
NORMATIVA LEGAL EN TORNO A
LOS ENVASE Y EMBALAJES
La normativa legal en torno a los envases y embalajes es:
Directiva 94/62/CE Ley 11/1997 Directiva 89/109 CEE
ENVASADORA DE LECHE PASTEURIZADA: PILOTAJE
El objetivo de la simulación es el de realizar los ajustes precisos en la envasadora de leche pasteurizada para lograr el envasado de todo el volumen de leche disponible. Para ello, se disponen de dos modos de funcionamiento:
REGULACIÓN
Con la ayuda de una válvula, situada a la salida del tanque de lanzamiento del
equipo, se ajusta la cantidad de leche dosificada en cada bolsa. La secuencia de trabajo sería la siguiente: Se conecta en primer lugar la luz UV y las resistencias del sistema de termosellado. A continuación, situado el selector de modo de funcionamiento en la posición de regulación, se inicia el proceso. El equipo producirá una única bolsa, que se deposita en una balanza. El peso neto contenido debe ajustarse entre 990 y 1020 gramos.PRODUCCIÓN
Una vez regulada la dosificación de leche, se puede proceder a la fase de producción, seleccionando en el panel la posición adecuada. Durante esta fase, la luz UV y las resistencias también deben estar conectadas. La fecha de caducidad debe escribirse en el recuadro, teniendo en cuenta que, según la legislación, esta debe ser como máximo de siete días desde su elaboración. Además, se debe prestar atención al número de envases producidos, puesto que las bobinas del material de envasado permiten la producción de 3.000 envases; antes de llegar a esa cifra, se debe cambiar, pulsando sobre el botón correspondiente.El llenado de las cajas se realiza de forma automática.
ENVASADORA DE LECHE PASTEURIZADA: TECNOLOGÍA
El envasado de leche pasteurizada puede llevarse a cabo de dos formas:
En bolsas Con cartón con forma de paralelepípedo para leche pasteurizada
ENVASADORA DE LECHE PASTEURIZADA EN BOLSAS
Para la fabricación de estas bolsas, se utiliza un plástico de polietileno. La película, adopta la forma de tubo al pasar por dos rodillos conductores y tensores, donde se encuentran unas guías que transforman la tira de plástico en un tubo que desciende verticalmente.Los bordes que se solapan son soldados mediante rodillos calientes formando una costura longitudinal continua. El avance lineal de la película determina el volumen de cada envase, mientras que la producción total dependerá de la frecuencia de las soldaduras transversales.Debe evitarse el almacenamiento de la película de material de envasado a temperaturas inferiores a la temperatura ambiente de la sala de envasado, ya que existe el peligro de la condensación, que entorpecería el mecanismo de alimentación de la película.
ENVASADORA DE CARTÓN CON FORMA DE PARALELEPÍPEDO PARA LECHE PASTEURIZADA
El material de envasado es cartón revestido de plástico y en parte aluminio laminado. Este material se transforma en un tubo vertical, de forma análoga a la descrita en las bolsitas.En este caso los pliegues de papel deberán marcarse antes de la formación del tubo, de forma que después de llenado el envase tenga los ángulos correctos. Las soldaduras transversales se hacen en un mismo plano y la forma del envase se hace mediante placas inmediatamente antes de la soldadura, con objeto de obtener un contenido exacto.Finalmente, los cartones se separan mediante una guillotina y las solapas de los extremos superior e inferior se doblan y se cierran herméticamente.ENVASADORA ASÉPTICA: BASES TEÓRICAS
ASPECTOS BÁSICOS. CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
Gracias a los avances en el campo de la microbiología, a los conocimientos
sobre las reglas de la destrucción térmica y debido a los desarrollos tecnológicos en la industria, se consiguió la elaboración de alimentos de larga duración.Para poder conservar los alimentos era necesario destruir previamente las bacterias que éstos contenían. Los productos se calientan con este fin. Con el método convencional de esterilización, los alimentos se calientan lentamente cuando ya se encuentran en el vidrio o en la lata de conserva, por lo que es necesario esterilizar simultáneamente el envase y el producto.Sin embargo, desde hace pocos años se sabe que, en conjunto con la asepsia, con el calentamiento de los productos por medio de una temperatura elevada (UHT) se obtienen buenos resultados.Es frecuente encontrar el término “esterilidad comercial” asociado a productos tratados por el método UHT. Siguiendo la definición de la Administración Americana sobre Fármacos y Alimentos (FDA) es definida como:
La ausencia de todas las bacterias que pueden causar enfermedades La ausencia de todos los microorganismos vivos, capaces de
multiplicarse en las condiciones de almacenamiento y distribución.
La fabricación de un producto comercialmente estéril de larga duración por el sistema UHT requiere, sin embargo, dos procedimientos separados:
La esterilización continua y rápida del producto para conseguir un alto efecto transmisor del calor
Un envasado aséptico en envases esterilizados y herméticos, impidiendo una contaminación por bacterias
Desde el punto de vista bacteriológico esto significa, que la propia esterilización del producto se realiza en una fase anterior y que la esterilidad conseguida se debe mantener en el transcurso de las siguientes fases:
Enfriamiento homogeneización circulación o trasiego por tubería bombeo tanques asépticos máquinas envasadoras transporte y distribución
ENVASADO ASÉPTICO. DEFINICIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS
Es un procedimiento que consiste en:
la esterilización del material de envasado o envase el llenado con un producto comercialmente estéril en un ambiente
estéril la producción de envases que permitan ser adecuadamente cerrados
para prevenir la recontaminación
Envasado en condiciones asépticas:
El proceso es continuo y lo realiza una sola máquina que conforma, llena y sella los envases.También existen equipos distintos para la aplicación de distintos sistemas de apertura y agrupado, facilitando de esta manera una distribución racional y aún maquinas de distribución que facilitan el manejo y el agrupado de los envases individuales.
EL ENVASE
El envase es de vital importancia para el suministro de alimentos sanos, protegiendo y conservando el producto a temperatura ambiente.La exposición de la leche a la luz, resulta perjudicial tanto para su sabor como para su contenido vitamínico. La leche fresca envasada en materiales transparentes como el vidrio o el plástico cambia de sabor en cuestión de horas.
El cartón aséptico que no deja penetrar ni el aire ni la luz y ofrece además otras ventajas añadidas.Cuatro grandes empresas compiten actualmente en el mercado del envase de cartón combinado.
ENVASADORA ASÉPTICA: TECNOLOGÍA
De las cuatro grandes empresas que producen equipos de envasado aséptico, cada una de ellas tiene máquinas distintas dependiendo del tipo de envase:
Tetra Pak Combibloc Elopak International Paper
TETRA PAK
Una envasadora aséptica Tetra Pak está constituida por:
Entre las etapas principales de un equipo de envasado aséptico se encuentran:
El efecto del agua oxigenada en las máquinas envasadoras asépticas La formación de los envases
Tipos de envasadoras:
COMBIBLOC
El sistema de recortes también es un componente importante a la hora de asegurar un elevado nivel de calidad.La técnica de sellado de la costura longitudinal ahorra al cliente una fase de trabajo, y supone una garantía de calidad adicional. El producto no puede entrar posteriormente en contacto con superficie cortante alguna que no esté revestida. Al cliente se le entrega el recorte.Allí, la máquina de llenado se encarga en primer lugar de dar forma al recorte y sellar la base; a continuación, se esteriliza el interior del cartón con H2O2. En una zona aséptica, libre de gérmenes, se procede al llenado del producto ya esterilizado.Por último, la parte frontal del envase se sella con ultrasonidos por encima del nivel de llenado.El producto combibloc ya terminado puede ahora partir hacia sus puntos de venta, y de ahí al consumidor. En su viaje, el contenido del envase está bien protegido: el cartón es irrompible, y la estabilidad de sus bordes garantiza que el envase conservará su forma.Tipos de envasadoras:
ELOPAK
El producto es envasado en tres líneas distintas que pueden funcionar a la vez para el mismo producto. Cada envase es automáticamente monitorizado para exactitud de 1 gramo. El llenado sin goteo y el manejo de las partículas son algunas de las características especiales de este tipo de envasadoras.Tipos de envasadoras:
ENVASADORA ASÉPTICA: PILOTAJE
El manejo de la envasadora se realiza a través del panel de control, este panel puede estar visible pulsando el botón “manipular panel de control” u oculto pulsando sobre “cerrar panel” situado en la esquina inferior izquierda del panel.