ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERA Sede José Celestino Mutis

Calle 14 Sur No. 14 – 23 Telefono: 3443700 Ext. 457 Fax : Ext. 438 eingenieria@unad.edu.co

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

TECNOLOGÍA DE LACTEOS

Por.

MARGARITA GOMEZ DE ILLERA

Ingeniera de Alimentos. Especialista en Pedagogía para el desarrollo del Prendizaje Autónomo.

Margarita.illera@unad.edu.co

Versión Actualizada: julio de 2009

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TABLA DE CONTENIDO

Pag. UNIDAD I. CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD DE LA LECHE 6 Objetivos 10 Autoevaluación inicial 11 Capítulo 1. Definición, composición, estructura de la leche 12 Lección 1. Definición legal y dietética 12 lección 2. Definición física y propiedades 13 Lección 3. Definición química y propiedades 16 Lección4. Otras propiedades importantes en la leche 18 Lección 5. Fases de la leche 23

Capítulo 2. Propiedades físicas y químicas de los componentes de la leche 27 Lección 1. Lípidos 27 Lección 2. Proteínas 30 Lección 3: Carbohidratos 35 Lección 4. Sales y minerales y Vitaminas y Enzimas 37 Lección 5: Efectos en los tratamientos térmicos de la leche 40

Capítulon3: Microbiología y Calidad de la leche 43

Lección 1. Principales grupos de bacterias en la leche 43 Lección 2. Levaduras y mohos 46

Lección 3. Aseguramiento de la calidad lechera: Medidas higiénicas ARYCPC (HACCP) 46 Lección 4. Calidad de la leche cruda 51 Lección 5. Estandarización de la leche 56

LECTURA COMPLEMENTARIA 58 “Algunas reflexiones sobre la calidad de la leche en colombia” UNIDAD II Tecnología de los productos lácteos: leche cruda 65 Leche evaporada- leche fermentada

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Capitulo 4. Tratamiento de la leche para consumo directo 69 Lección 1. Enfriamiento 69 Lección 2. Almacenamiento 69 Lección 3. Higienización 70 Lección 4. Descremado 72 Lección 5. Pasteurización 73 LECTURAS COMPLEMENTARIAS 80 Capítulo 5: leches concentradas y evaporadas 83 Lección 1: Descripción general 83 Lección 2. Proceso de elaboración de la leche evaporada 84 Lección 3. Defectos en la leche evaporada 92 Lección 4. Leche condensada azucarada 94 Lección 5. Leche en polvo 98 Capitulo 6. Leches fermentadas 107 Lección 1. Generalidades y Valor nutritivo 107 Lección 2 Características de las bacterias lácticas 109 Lección 3: Tipos de cultivos 111 Lección 4. Clasificación de los productos fermentados 112 Lección 5. El yogurt 115 LECTURAS COMPLEMENTARIAS 123 A. Transferencia de calor 123 B. Ingeniería industrial de la leche 124 C. Aplicación de calor en la industria lechera 128

UNIDAD III. Tecnología de los productos lácteos: Fabricación de 136 Quesos y otros productos lácteos. Capítulo 7. Tecnología de la fabricación del queso 136

Lección 1. Aspectos nutricionales del queso 140 Lección 2. Clasificación de los quesos 142

Lección 3. Materias primas 145 Lección 4. Materias primas secundarias 153

Lección 5. Principios tecnológicos en la fabricación del queso 159

Captítulo 8. Tecnología de los quesos colombianos 185

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Lección 1: Quesos frescos no ácidos 185 Lección 2. Quesos ácidos 197 Lección 3: Quesos madurados 204 Lección 4: Defectos de los quesos 210 Lección 5: Aprovechamiento del suero lácteo y Equipos en la fabricación del queso 213

Captítulo 9. Otros productos derivados de la leche 218 Lección 1. La mantequilla 220 Lección 2. Defectos de la mantequilla 227 Lección 3. El helado 229 Lección 4. Defectos del helado 238 Lección 5. El Arequipe y el manjarblanco 240 BIBLIOGRAFIA 247 CIBERGRAFIA 248

LISTA DE TABLAS

1. Composición química de la leche en diferentes especies

2. Composición lípidos saponificables y no saponificables de la leche

3. Efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche

4. Tiempo de muerte térmica de algunas bacterias patógenas

5. Conservación de los cultivos congelados

6. Aminoácidos esenciales en la caseína

7. Valor nutricional de algunos aminoácidos

8. Clasificación de los quesos según la humedad

9. Clasificación de los principales quesos colombianos

10. Características de las dos formas de coagulación de la leche

11. Características físicoquímicas de la cuajada

12. Caracterísiticas físicoquímicas del queso campesino

13. Características físicoquímicas del queso costeño

14. Características físicoquímicas del queso antioqueño

15. Características físicoquímicas del queso doblecrema

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16. Características físicoquímicas del quesillo huilense

17. Características físicoquímicas del queso pera

18. Características físicoquímicas del queso paipa

19. Defectos de los quesos

20. Utensilios y equipos de quesería

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LISTA DE FIGURAS

1. Modificación de la leche a temperatura ambiente 2. Molécula de un triglicérido 3. Membrana del glóbulo graso 4. Aminoácido alfa amino carboxílico 5. Cadena peptídico 6. Proteína Nativa 7. Proteína desnaturalizada 8. Micela de caseína 9. Circulación en un intercambiador de calor 10. Diagrama de Flujo para la elaboración de la leche evaporada 11. Proceso de estandarización de la leche 12. Elaboración de la leche condenada azucarada 13. Elaboración de la leche en polvo 14. Diagrama de flujo para el proceso de elaboración del yogurt 15. Adición del cuajo 16. Corte de la cuajada 17. Diagrama de liras y sistemas de corte de la cuajada 18. Agitación de los granos de la cuajada 19. Salazón 20. Moldes para quesos 21. Diagrama de prensa mecánica para quesos 22. Cuajada 23. Diagrama de Flujo para la elaboración de la cuajada 24. Queso campesino 25. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso campesino 26. Queso costeño 27. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso costeño 28. Quesito antioqueño 29. Diagrama de Flujo para la elaboración del quesito antioqueño 30. Queso doble crema 31. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso doble crema 32. Diagrama de Flujo para la elaboración del quesillo huilense 33. Queso pera 34. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso pera 35. Quesos madurados y queso paipa 36. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso paipa 37. Diagrama de Flujo para la elaboración de la mantequilla

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INTRODUCCIÓN

La industria lechera en Colombia, ha tenido un gran auge en el país debido a la implantación de tecnología en la producción de leche desde el manejo del ganado lechero, el ordeño y su elaboración de leche para el consumo directo, apareciendo varios tipos de leche como la pasterizada, la ultrapasterizada, leche larga vida y últimamente la leche deslactosada, cada uno de estos tipos de leche presentan sus ventajas con respecto a su tecnología, sus características físicas y químicas pero igualmente conservan su valor nutritivo y sus características organolépticas. Sin embargo en algunas regiones del país todavía se comercializa la leche sin pasterizar, convirtiéndose en un gran riesgo para la población que la consume. La leche es uno de los productos de gran valor proteico pero también bastante perecedero por lo que la mayoría de las fábricas que producían leche para el consumo directo, hoy en día transforman la leche en una gran variedad de productos como, las leches concentradas (evaporadas y condensadas), la leche en polvo, las leches fermentadas ( yogurt, Kumis, Kefir, entre otras), una gran variedad de quesos, y otros productos como el helado, el arequipe, el manjar-blanco, y demás postres cuya materia prima principal es la leche. Con la obtención de dichos productos se puede lograr una conservación por períodos más prolongados de la leche y contribuir a la nutrición del hombre en la medida que aportan los mismos nutrientes de la leche y mejor aún se logra una mejor digestibilidad de esos nutrientes. El enfoque del presente material, es el de dar a conocer de una forma sencilla y comprensible los principios científicos y técnicos que se involucran en los procesos de elaboración de la leche para consumo directo como tal y de los productos obtenidos de su transformación industrial. Para lo cual se inicia con un capítulo dedicado a describir los diferentes aspectos de la ciencia de la leche, que comprende desde sus características físicas, químicas, y bioquímicas. Se describen las características de sus componentes mayores, para que el estudiante pueda comprender más adelante los efectos que los tratamientos térmicos ocasionan en los diferentes componentes de la leche y las diferentes cambios que sufre la leche en las etapas de la elaboración de los productos que se obtienen a partir de la misma. Se sabe que actualmente existen en el país grandes industrias que se dedican a producir y comercializar la leche pasterizada, con sus diferentes variedades (baja en grasa, de larga duración, deslactosada, entre otras) y los productos derivados de su transformación industrial, pero dichas fábricas se encuentran concentradas principalmente en las siguientes ciudades del país como: Bogota (Algarra, Alpina, Colanta, Nestlé, Alquería, Parmalat, Colácteos, Proleche entre

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otras); Palmira ( productos lácteos andina Ltda.) Medellín ( Prolácteos y Colanta), de las cuales se mencionan las marcas de mayor consumo, pudiéndose asegurar, que dichas empresas cuentan con gran tecnología en su producción y por ende ofrecen productos de buena calidad, que le permite competir en el mercado nacional e internacional. Como se puede observar la producción tecnológica de la leche y sus productos derivados, está bastante centralizada, pero existe una gran mayoría de pequeños productores, que requieren de profesionales que los asesoren para darle a su producto la calidad óptima que se requiere, aún si contar con un buen desarrollo tecnológico y es el Ingeniero de alimentos, quien debe ser el profesional preparado para asesorar a los pequeños empresarios, por los conocimientos obtenidos sobre los fundamentos tecnológicos de la industria láctea, será quien podrá adoptar, adaptar tecnología que apunten a desarrollar nuevos productos o mejorar los que actualmente se ofrecen en el mercado. Además de poder trabajar en cualquier industria láctea. Por lo anterior el propósito de este material no es que los estudiantes, aprendan recetas ni procedimientos técnicos para obtener un producto, sino que a través del conocimiento y comprensión de los principios de transferencia de masa y calor que ocurren en los diferentes procesos tecnológicos que abarca la industria de la leche, de los cambios físicos y químicos que ocurren en las diferentes etapas del proceso para obtener un determinado producto, de los defectos que pueden ocurrir en los productos en proceso y terminado, cuando no se cumplen con los parámetros adecuados; al terminar su estudio, sean capaces de producir cualquier tipo de producto derivado de la leche, de desarrollar nuevos productos o productos mejorados, con la calidad exigida tanto desde el punto de vista técnico como nutricional y microbiológico. Este material abarca el estudio de los siguientes aspectos: En su primera unidad se dedica al estudio de la ciencia de la leche, desde el estudio de sus componentes químicos, sus propiedades físicas y químicas y la microbiología y calidad de la leche. La segunda Unidad trata sobre los principios tecnológicos de en la elaboración y estandarización de los productos lácteos como: leche cruda – leche concentrada y evaporada y leche fermentada. La tercera unidad trata los principios tecnológicos en la producción quesera y especialmente en la producción de los quesos colombianos y finalmente se dedica otro capítulo específicamente a la tecnología de otros derivados de la leche. Este material cuenta además con una guía didáctica, con la cual se apoyará al estudiante durante el estudio de los diferentes capítulos a través de la propuesta de diferentes actividades de aprendizaje y de evaluación, que le permitirán obtener una mejor comprensión de las diferentes temáticas y el desarrollo de competencias como las cognitivas, comunicativas, valorativas y contextuales para lograr finalmente, una formación integral a través del estudio del curso.

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También se cuenta con la Guía para el desarrollo del componente práctico, en donde se darán instrucciones precisas sobre las prácticas mínimas a desarrollar, asimismo los análisis mínimos de control de calidad que se le deben hacer a la materia prima, productos en proceso y producto terminado, que se pueden desarrollar en las Plantas piloto y laboratorios de la UNAD.

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OBJETIVOS DEL CURSO General: Lograr que los estudiantes sean capaces de aplicar los principios científicos y tecnológicos relacionados con la leche y los productos derivados de la misma para que propongan y desarrollen proyectos que implique el aprovechamiento de la leche como materia prima y den soluciones a problemas específicos que se detecten en su entorno relacionados con el la producción lechera. Objetivos específicos:

• Comprender lo relacionado con la ciencia de la leche, teniendo en cuenta Defindición, estructura, características físicas químicas bioquímicas y microbiológicas.

• Conocer los diferentes efectos de los tratamientos térmicos en la leche • Reconocer la importancia de la leche y sus productos en la alimentación

humana • Conocer los diferentes etapas que se realizan sobre la leche para su

industrialización • Conocer los procesos tecnológicos para la obtención de: leches

concentradas, leche en polvo, mantequilla, leches fermentadas, quesos, y helados.

• Conocer los diferentes defectos que se presentan en cada uno de los productos obtenidos a partir de la leche, identificar sus causas y la forma de corregirlos o evitarlos

• Aprender los cálculos matemáticos que se requieren en cada uno de los procesos para la estandarización de los diferentes productos

• Reconocer los principios de transferencia de calor y masa que ocurren en los procesos para obtener los productos

• Reconocer los principios sobre el balance de materia y energía como herramienta importante para la determinación del rendimiento del proceso y del cálculo del costo de energía respectivamente

• Conocer los aspectos generales de la calidad en la industria

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UNIDAD I. CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD DE LA LECHE

En esta primera unidad se tratará todo lo relacionado con la ciencia de la leche desde sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas con el propósito de que los estudiantes comprendan los cambios físicos, químicos y organolépticos que sufre la leche ante los diferentes tratamientos a que es sometida para su industrialización como leche para el consumo directo y como los productos que se derivan a partir de diferentes procesos de transformación. Objetivo general Conocer y comprender todos los aspectos relacionados con la ciencia de la leche desde sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas, las características de sus componentes y los diferentes cambios físicos, químicos, bioquímicos, microbiológicos que sufre la leche desde su obtención como materia prima (en el ordeño), su almacenamiento y en los procesos de industrialización. Objetivos específicos

1. Conocer y comprender las diferentes definiciones de la leche desde su calidad nutricional, sus propiedades físicas y químicas.

2. Conocer y comprender otras características de la leche como: variabilidad, complejidad y alterabilidad.

3. Conocer y comprender algunas modificaciones que sufre la leche desde el ordeño, almacenamiento y transformación, hasta el consumo final.

4. Conocer y comprender las diferentes fases de la leche 5. Conocer y comprender las propiedades físicas y químicas de los

diferentes componentes de la leche. 6. Conocer y comprender los efectos en los tratamientos térmicos de la

leche 7. Entender todo lo relacionado con la microbiología de la leche: bacterias,

mohos y levaduras. 8. Conocer y comprender las diferentes medidas que se deben tomar para

evitar el crecimiento de microorganismos causantes de alteraciones de la leche.

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AUTOEVALUACIÓN INICIAL Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, primero que todo debe consultar la guía didáctica y desarrollar las actividades de reconocimiento planteadas. También es importante que usted trate de contestar las siguientes preguntas, para que analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber.

1. Defina con sus propias palabras ¿Qué es la leche? 2. ¿Cuáles son las propiedades físicas y químicas de la leche? 3. ¿Considera usted que la composición de la leche depende de la especie

de donde provenga? ¿En que componentes serían esas diferencias? 4. ¿Cuáles son los factores que causan la variabilidad de la leche en su

composición y propiedades? 5. ¿En qué consiste la complejidad de la leche? 6. ¿cuáles son las modificaciones que sufre la leche desde su ordeño,

cambios de temperatura y durante su proceso tecnológico? 7. ¿Describa brevemente las diferentes fases de la leche? 8. ¿Cuáles son los componentes principales de la leche? Descríbalos

brevemente. 9. Describa brevemente cuáles son los efectos que causan los tratamientos

térmicos sobre la leche. 10. ¿Cuáles son las principales bacterias que se pueden encontrar en la

leche ¿ 11. ¿Cuáles son las levaduras y los mohos que se pueden encontrar en la

leche o en los productos obtenidos de los procesos de industrialización? 12. ¿Qué medidas se deben tener en cuenta para evitar la contaminación de

microorganismos en la leche?

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CAPITULO 1. DEFINICIÓN, COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LA LECHE

LECCIÓN 1. Definición Legal y Dietética de la leche 1.1 Definición legal

“Leche es el producto íntegro y fresco de la ordeña de una o varias vacas, sanas, bien alimentadas y en reposo, exenta de calostro y que cumpla con las características físicas y microbiológicas establecidas”1 La características principales que se tienen en cuenta para medir la calidad de la leche son.: densidad, índices crioscópicos y de refracción, acidez, grasa y sólidos no grasos, cantidad de leucocitos, gérmenes patógenos y presencia de antisépticos, antibióticos y sustancias alcalinas. El calostro, es el producto segregado por la glándula mamaria inmediatamente después del parto de la vaca, es una sustancia que presenta una composición muy diferente a la leche y contiene una cantidad de proteínas en el suero, especialmente inmunoglobulinas que son necesarias para la nutrición del ternero, pero que su presencia daña la calidad de la leche en la medida que se gelifica con el calentamiento de la leche por ejemplo a uno 80 0C, produciendo la coagulación de la leche. 1.2 Definición dietética

La leche es uno de los alimentos más completo que se encuentra en la naturaleza, por ser rica en proteínas, grasas, vitaminas y minerales, necesarias para la nutrición humana. La proteína de la leche, contiene una gran cantidad de aminoácidos esenciales necesarios para el organismo humano y que no puede sintetizar, la proteína que se encuentra en mayor proporción en la leche es la caseína. Entre la vitaminas que contiene están: la Vitamina B12 (riboflavina) la B1 (tiamina), y las vitamina A, D, E y K liposolubles. Entre los minerales de mayor cantidad están el calcio y el fósforo. Su contenido de grasa se debe principalmente a los triglicéridos. La grasa de la leche está conformada principalmente por la combinación física de triglicéridos y éstos a su vez están formados por un alcohol (glicerol) y 14 o más ácidos grasos que en su mayoría son saturados excepto el ácido oleico que 1 Manual de composición y propiedades de la leche. FAO,

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es insaturado y se encuentra en mayor cantidad. La combinación de éste ácido con el linoléico, el butírico y capróico es lo que hace que la grasa de la leche tenga un bajo punto de fusión. LECCION 2. Definición Física y sus propiedades

La leche es un líquido de color blanco opalescente característico debido a la refracción de la luz cuando los rayos de luz inciden sobre las partículas coloidales de la leche en suspensión. Cuando es muy rica en grasa, presenta una coloración cremosa, debido al caroteno que contiene la grasa, la leche baja en grasa toma un color ligeramente azulado.

• El olor o aroma, de la leche fresca es ligeramente perceptible, sin embargo la leche está ácida o contienen bacterias coniformes, adquiere el olor característico de un establo o a estiércol de las vacas, por lo cual se le da el nombre de “olor a vaca”

• Sabor: la leche fresca tiene un sabor medio dulce, neutro debido a la

lactosa que contiene.

Otras propiedades físicas son:

• Gravedad específica: oscila entre 1.028 – 1.034 expresada en grados de densidad. Al determinar la densidad de la leche con el lactodensímetro, ese valor debe ajustarse para una temperatura de 150C, adicionando o restando el factor de corrección de 0.0002 por cada grado centígrado leído por encima o por debajo de los 150C.

• Densidad de la leche: esta relacionada con la combinación de sus

diferentes componentes: el agua (1.000 g/ml); la grasa (0.931g/ml); proteína (1.346g/ml); lactosa (1.666 g/ml) minerales (5.500 g/ml) y Sólidos no grasos (S.N.G. =1.616 g/ml).

Por lo anterior la densidad de una leche entera sería aproximadamente de 1.032 g/ml, una leche descremada de 1.036 g/ml y una leche aguada tendría una densidad aproximada de 1.029 g/ml.

• PH (concentración de hidrogeniones). El pH es el logaritmo del inverso

de la concentración de iones de hidrógeno. Cuando la concentración de iones de hidrógeno es de 10-1 a 10-7, corresponde a un pH de 1 a 7 es decir, medio ácido. Si la concentración de iones de hidrógeno es de 10-7 a 10-14 (pH 7 a 14) el medio será alcalino (el pH =7 es neutro). Dichas variaciones depende del estado de sanidad de la leche y de los microorganismos responsables de convertir la lactosa en ácido láctico.

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• Acidez: la leche cruda presenta una acidez titulable resultante de cuatro

reacciones, de las cuales las tres primeras corresponden a la acidez natural de la leche cruda y la cuarta reacción corresponde a la acidez que se va formando en la leche por acción de las bacterias contaminantes.

Acidez natural se debe a:

1. Acidez de la caseína anfótera, constituye cerca de 2/5 partes de la acidez natural 2. Acidez de las sustancias minerales, del CO2 y de ácidos orgánicos naturales, aproximadamente las 2/5 partes de la acidez natural. 3. Reacciones de los fosfatos, cerca de 1/5 parte de la acidez natural.

La determinación de la acidez de la leche es muy importante porque puede dar lugar a determinar el grado de alteración de la leche. Regularmente una leche fresca debe tener una acidez de 0.15 a 0.16%, valores menores pueden indicar que es una leche proveniente de vacas con mastitis, aguada o que contiene alguna sustancia química alcalina. Porcentajes mayores del 0.16%, indican que la leche contiene bacterias contaminantes.

• Potencial de oxidorreducción: El potencial de oxidorreducción (Eh),

mide las propiedades oxidantes (+) o reductoras (-) de una solución, el cual se visualiza en la corriente eléctrica entre dos electrodos sumergidos en la solución. La leche tiene un Eh (+) entre los valores de 0.20 a 0.30 voltios. El Eh de la leche se debe al contenido de: oxígeno, sustancias reductoras naturales (reductasa aldehídica, ácido ascórbico y tratamientos tecnológicos).

La contaminación por bacterias incrementa el poder reductor de leche, ya que cuando las bacterias se multiplican hay un mayor consumo de oxígeno y producción de sustancias reductoras, reduciéndose el Eh, hasta valores negativos. Este fenómeno se utiliza para el análisis que se le hace a la leche con azul de metileno y la resarzurina. La reducción del azul de metileno produce el leuco azul de metileno ( incoloro) a un Eh de +0.054V y con la reducción de la resarzurina (azul pizarra) se produce la resofurina (rosada) y la dihidrorresofurina (incolora), a un Eh de +018 y +0.19 V, la resarzurina, reacciona antes que el azul de metileno y detecta la presencia de leucocitos. Mediante este método se podrá evaluar los cambios en la calidad de la leche.

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• Viscosidad. La viscosidad de la leche indica la resistencia que se opone al fluído. La viscosidad es inversamente proporcional a la temperatura y depende de la composición del líquido, del estado físico de las sustancias coloidales dispersas, y del contenido de materia grasa. la leche es más viscosa que el agua y ello se debe al contenido de grasa en emulsión y a las proteínas que contiene en su fase coloidal. La viscosidad de la leche oscila entre 1.7 a 2.2 centipoises, siendo la de la leche completa de 2.2 y la de la leche descremada de 1.2. La leche homogenizada presenta un aumento en la viscosidad, entre 1.2 a 1.4 centipoises. La viscosidad de la leche y sus productos es un dato importante en ingeniería para el cálculo de bombas que se requieren en el proceso, pero también es importante en la comercialización dado que el consumidor relaciona la viscosidad con el contenido graso de la leche.

• Punto de congelación: Es una característica importante porque permite

detectar la adición de agua en la leche. El punto de congelación de la leche debe oscilar entre un rango de –0.5130C a –0.565 0C. Los componentes que influyen en el punto de congelación de la leche son la lactosa y las sales coloidales. El aumento de la acidez de la leche reduce la viscosidad de la leche.

• Calor específico: Es el número de calorías necesarias para elevar en un

grado centígrado la temperatura de una unidad de peso de la leche. Dicho valor es más alto que el del agua.

• Calor específico ( en cal / g. 0C) de:

Leche completa....................................................... 0.93 – 094 Leche descremada.................................................. 0.94 –0.96 Suero de queso........................................................0.97 Grasa........................................................................ 0.40 –0.60

• Punto de ebullición. La ebullición de la leche se inicia a partir de los

100.170C, pero cuando se reduce la presión del líquido, la ebullición ocurre a una temperatura menor. Este efecto es aplicado en la producción de leches concentradas al evaporar la leche mediante la reducción de la presión utilizando el vacío, lográndose evaporar parcialmente la leche a temperaturas entre los 50 a 700C, sin causar ningún deterioro a los componentes de la leche.

• Índice de refracción. Este valor expresa el fenómeno de desviación de

la luz cuando atraviesa el aire e incide sobre la leche. Su valor oscila entre 1.3440 y 1.3485, siendo el resultado de la suma de los índices de refracción individual de los solutos o fase discontinua y del agua o fase

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continua de la leche. Cuando el valor de algunos de estos componentes se altera, cambia el valor del índice de refracción. Por ejemplo si se cambia la concentración de los solutos debido al aguado, el valor del índice de refracción se acercará al del agua, detectándose de esta manera el fraude.

Para la determinación del índice de refracción se utilizan instrumentos como el refractómetro de Abbé que se utiliza para productos descremados y leches concentradas azucaradas o refractómetros de inmersión como el lactómetro “Bertuzzi” para medir el índice de refracción del suero obtenido de la coagulación de la caseína.

• Propiedades ópticas: El color de la leche se debe a los efectos

combinados de la caseína, sales coloidales, pigmentes y otros componentes. La caseína y las sales coloidales le imparten el color blanco y opaco de la leche, en la medida que refleja totalmente la luz. Los pigmentos debido a los carotenos le imparte a la leche un color ligeramente amarillento y los pigmentos de la riboflavina son los que le dan un color amarillo – verdoso al suero producido en la elaboración del queso.

Resumen de las propiedades físicas de la leche Densidad de la leche completa........................... 1.032 g/ml Densidad de la leche descremada........................ 1.036 g/ml Densidad de la materia grasa.............................. 0.940 g/ml Calorías por litro................................................. 700 calorias PH....................................................................... 6.6 – 6.8 Viscosidad absoluta............................................. 1.6 –2.15 Índice de refracción 1.35 Punto de congelación......................................... -0.550C Calor específico.................................................. 0.93 cal /g 0C LECCION 3. Definición química y propiedades Es un fluido bastante complejo, formado por aproximadamente el 80 a 87.5% de agua y el 12 a 12.5% de sólidos o materia seca total. Agua. Es la fase continua de la leche y es el medio de transporte para sus componentes sólidos y gaseosos. Se encuentra en dos formas, el agua libre y el agua de enlace. El agua libre es la de mayor cantidad y en ella se mantiene en solución la lactosa y las sales. El agua libre es la que sale en el suero de la cuajada. El agua de enlace, es la formada por la cohesión de los diferentes componentes no solubles, se encuentra en la superficie de estos compuestos y

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no forma parte de la fase hídrica de la leche por lo cual su eliminación es bastante difícil. Materia seca de la leche. Está formada por los compuestos sólidos de la leche pueden determinarse por el método directo mediante la evaporación de la fase acuosa de la leche, o por el método indirecto, mediante la relación de la densidad y su contenido de grasa y a partir de estos datos la cantidad de materia seca se puede calcular mediante las siguientes fórmulas:

Richmond: %S.T. = (0.25 x D) + (1.21 x % G) + 0.66 De donde D es la densidad de la leche y para la cual se utilizan solo los valores decimales como enteros. Ejemplo si la densidad es de 1.033 entonces se debe usar como D el 33.

Queensville: Gramos/lt S.T. = (10.6 x %G) +2.75 (D – 1000) En este caso se utiliza el dato de la densidad D como una cifra entera o sea 1033.

Fleischmann: %S.T. = (1.2 x%G) + 2.665 x (D – 1000) x 100 D En este caso también la densidad D se usa como número entero, o se igual a 1033.

• Gilibaldo y Pelufo: %S.T.= 282 (D – 1) + (%G x 1.19) de donde la densidad D es exactamente el valor leído, para el ejemplo será 1.033. Composición de la leche de diferentes especies La composición de la leche varía según la especie, tanto en la proporción en que se encuentra sus componentes como también en su estructura en algunos casos.

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Se puede decir que existen: - Leches caseinosas. Son las que contienen un contenido mayor de caseína

que de albúmina y globulina, como la leche de vaca, oveja y cabra. - Leches albuninosas, que tienen un contenido de albúmina y globulina

proporcional al de la caseína, como la leche de la mujer, yegua y burra. Esta calificación tiene importancia en el sentido que las leches albuminosas proporcionan una mayor digestibilidad para los lactantes que la leche caseinosa como la de la vaca, por ello la necesidad de que el niño se alimente en los primeros meses de vida con leche materna. LECCION 4. Otras características importantes de la leche

Existen diferentes factores que influyen notablemente en las características físicas, químicas y de estructura de la leche y que determinan su variabilidad, su complejidad y alterabilidad.

• Variabilidad Como la leche es un producto netamente biológico es susceptible de variación en su composición y propiedades por diferentes factores como son.

- Factores genéticos. La leche tiene diferente composición de acuerdo a la

especie o raza del mamífero que provenga, se sabe que existe cerca de 150 especies y se observa que el contenido de extracto seco varía entre el 8 y el 65%, la materia grasa entre el 1 y 19%, los carbohidratos entre el 0,1 y el 10% y las cenizas entre el 0.1 y 2.0%. Las únicas especies que se crían especialmente para la producción de leche son los las especies de los rumiantes (vaca, cebú, búfalo, cabra y oveja).en el cuadro 1 se presenta el cuadro comparativo de composición de la leche según las especie. De acuerdo a los datos que se presenta en el cuadro, se observa que la leche de búfala y cabra, son las de mayor contenido de grasa y las de mayor contenido de caseína son las de oveja y búfala; las de mayor contenido de carbohidratos son las de asna y de yegua.

Con respecto a la raza se sabe que existen razas para producción de leche y de carne, muy resistentes a condiciones climatológicas y de acuerdo a estas diferencias de raza, se tienen diferente rendimiento de leche y de su composición. Por ejemplo entre la Frisona (de Holanda), la Frisona en otras zonas, la Pardo Suiza y la Jersey, esta última es la que presenta un mayor porcentaje en extracto seco, grasa, proteína total y en lactosa.

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Tabla 1: Composición media aproximada de la leche procedente de diferentes especies (%p/p)

Origen Estracto

seco

Materia grasa

Caseína Proteínas del suero

Carbohidratos Cenizas

Vaca Yegua Asna Cabra Oveja Cebú Búfala

12.7 10.8 10.8 13.3 18.8 13.5 17.5

3.9 1.7 1.5 4.5 7.5 4.7 7.5

2.6 1.3 1.0 3.0 4.6 2.6 3.6

0.6 1.2 1.0 0.6 1.0 0.6 0.7

4.6 6.0 6.7 4.3 4.6 4.9 4.8

0.7 0.5 0.5 0.8 1.0 0.7 0.8

Fuente. CHARLES ALAIS.Ciencia de la leche y tecnología de los productos lácteos. - Factores fisiológicos. Como la etapa y el número de lactaciones, por

ejemplo al inicio se presenta el calostro que tiene propiedades diferentes a la de la leche normal; Las etapas de lactación es un factor relevante, teniendo en cuenta que el número de lactaciones influye en la composición de la leche, especialmente en la grasa, proteína, lactosa, calcio, sodio y potasio.

- Efectos patológicos de la vaca, en especial la mastitis, que como

consecuencia de las bacterias patógenas disminuye considerablemente el rendimiento lechero, ocasionando un aumento en las células somáticas especialmente leucocitos, además se aumenta la actividad enzimática. La mastitis aunque no causa mucho problema en la producción lechera sí es causante de grandes pérdidas en el hato ganadero.

- Factores ambientales y de manejo, como la alimentación, el clima y el sistema de ordeño. Estos factores influye principalmente en el rendimiento lechero pero es poco perceptible en la composición de la leches. Sin embargo la ración alimenticia puede modificar el contenido y la composición de grasa. Una dieta pobre en proteínas ocasiona una disminución en el contenido proteico, pero una dieta rica en proteínas aumenta el porcentaje de nitrógeno no proteico.

También es posible que la leche sea contaminada por sustancias extrañas como los antibióticos, pesticidas y otras sustancias contaminantes, ocasionando problemas en el proceso de la leche y también en la salud a los consumidores. Algunas variaciones importantes Las variaciones en la composición de la leche, son importantes en la medida que puede ocasionar problemas de índole tecnológica, entre los cuales los más importantes se mencionan a continuación:

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Variaciones en el rendimiento de los procesos de elaboración, por ejemplo el rendimiento de la mantequilla depende del contenido graso de la leche, el del queso del contenido de caseína y el de la leche en polvo del extracto seco sin grasa. La composición de los productos está relacionada directamente con la composición de la leche, es así como en la estandarización del queso es importante la relación entre la proteína y la grasa y en la producción de leche en polvo se debe manejar la relación entre la proteína y la lactosa. La cristalización de la grasa de la leche por acción del frío, depende del contenido de grasa y afecta la dureza de la mantequilla. La estabilidad del calor es una variable importante en la fabricación de la leche evaporada. Se presume que la precipitación de proteínas, la composición de sales, el contenido de inmunoglobulinas como el calostro son los causantes de formación de depósitos en los intercambiadores de calor que ocasionan problemas en la calidad microbiológica de la leche y en el adecuado funcionamiento del equipo. . La capacidad de coagulación depende de la actividad del calcio. El contenido de aglutininas de la leche, decrece en la lactación, ocasionando variaciones en el desarrollo de los microorganismos presentes; el contenido de manganeso (Mn), afecta la fermentación del ácido cítrico por causa de algunos cultivos iniciadores. El flavor de la leche depende de las cantidades de sales disueltas en la lactosa que tiene que ver con el sabor salado de la leche. La actividad de la lipasa y la auto-oxidación aumenta al avanzar la etapa de la lactación. El color de la leche y en especial del de la mantequilla y del queso se debe a diferentes cantidades de B-caroteno en la grasa cuya cantidad depende de los pastos con los que se alimentan las vacas, pero también de la aptitud de la vaca de transformar el B-Caroteno en Vitamina A. Se sabe que la leche de la raza Jersey de las vacas contiene una grasa de pigmentación muy amarilla en comparación con la de la leche de búfala, oveja y cabra que es casi blanca.

• Complejidad La leche es una sustancia bastante compleja debido a su composición química en compuestos como la lactosa, glicéridos de ácidos grasos, caseínas, albúminas entre otras y su equilibrio físico entre sus componentes. Desde el punto de vista físico coexisten varios estados, la emulsión, suspensión y solución. Se considera que la leche es una emulsión formada con la materia grasa globular disuelta en una solución acuosa y cuyo especto es muy parecido al plasma sanguíneo. La solución acuosa contiene también material proteico en

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suspensión en un suero cuyo contenido principal es la lactosa y sales minerales. Su Heterogeneidad se debe a que cuando la leche es expuesta a temperatura ambiente se separa progresivamente en tres partes (fig 1)

La crema que es una capa de glóbulos grasos integrados por efecto de la gravedad

La cuajada, caseína coagulada por la acción microbiana El suero, que contiene los productos solubles y que se separa de la

cuajada, la cual se contrae a una velocidad que depende de la microflora presente.

Fig. 1. Representación esquemática de las modificaciones de la leche a temperatura

ambiente Leche fresca Leche descremada Cuajada Lacto- suero (Blanco mate)

Reproducción modificada. CHARLES ALAIS. Ciencia de la leche. • Alterabilidad

Debido a las características nutricionales de la leche, se pueden desarrollar una gran cantidad de microorganismos entre los cuales están los que producen la fermentación de la lactosa obteniéndose el ácido láctico que conduce a la floculación debido al componente proteico, que en términos caseros se le denomina “leche cortada” La leche fresca tiene un período de duración muy corto por lo que se considera un alimento de alta perecibilidad, ello obliga a tener especiales medidas sanitarias y de Buenas prácticas de manufactura (B.P.M.) para evitar la proliferación de microorganismos patógenos que afecten su calidad así mismo permitir la inactivación de enzimas, durante su procesamiento. Modificaciones importantes de la leche. Por ser la leche un sistema inestable, esta sujeta a sufrir cambios desde que se encuentra en la ubre, durante el ordeño, con los cambios de temperatura y durante el proceso tecnológico. Los principales cambios que tienen lugar en la leche son:

Leche (blanco azulado)

Coágulo (ho- mogé-neo)

Lacto suero amarillo- verdoso)

Crema Crema

Crema

Cuajada

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Cambios físicos. Por la incorporación del aire durante el ordeño, lo cual ocasiona la incorporación de oxígeno y nitrógeno. También se pueden deteriorar los glóbulos grasos, al dañarse su membrana, paro también por la acción del frío los glóbulos grasos se aglutinan. Al enfriarse la leche se produce la cristalización de la materia grasa y se puede llegar a desestabilizar la emulsión.

Cambios químicos. Por acción del oxígeno muchos de los componentes

de la leche se oxidan actuando la luz como catalizador de muchas reacciones que producen aromas indeseables en la leche.

Cambios bioquímicos. Debido a las enzimas que contiene la leche se

produce la lipólisis por acción de la lipasa, la proteólisis por acción de la proteasas y la hidrólisis de los ésteres fosfóricos por la acción de las fosfatasas.

Cambios microbiológicos. El más frecuente es la fermentación de la

lactosa con la producción de ácido láctico, acompañado de la disminución del pH. Ciertos microorganismos también actúan sobre las proteínas produciendo la proteólisis y sobre las grasas produciendo lipólisis.

Cambios en el proceso. Evidentemente las operaciones tecnológicas a

que es sometida la leche producen cambios en la composición y propiedades de la leche, de acuerdo al producto que se quiere obtener, pero algunas veces se producen efectos indeseables tal es el caso de un flavor poco deseable que se produce ante un tratamiento térmico severo, debido a la desnaturalización de las proteínas.

Los tratamientos térmicos a los cuales se somete la leche,

dependiendo de la temperatura y tiempo utilizado, producen cambios físicos, químicos y microbiológicos. Por ejemplo en el caso de:

La pasterización lenta, donde se somete la leche a una temperatura de 72 –740C durante 15 segundos, se destruye la mayoría de los microorganismos y se inactivan algunas enzimas, sin embargo no se efectúan cambios significativos en las propiedades de la leche. La pasterización alta donde se somete la leche a temperaturas de 900C, durante 15 segundos destruye todas las formas vegetativas de los microorganismos, parte de las proteínas del suero se desnaturalizan quedando sus grupos SH- disociados. La esterilización es un tratamiento todavía más severo donde se utiliza la temperatura de 1180C durante 20 minutos lográndose la destrucción de los microorganismos, incluyendo sus esporas, se inactivan las enzimas y

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se logra cambios químicos como las reacciones de pardeamiento y la producción de ácido fórmico. Para evitar estos efectos y lograr una mejor calidad de la leche tanto de índole microbiológica como de sus características físicas y químicas, se utiliza el tratamiento UHT (Ultra-High-Temperature), donde se somete la leche a una temperatura de 145oC durante uno o dos segundos con el propósito de esterilizar la leche, sin ocasionar mayores modificaciones químicas ni bioquímicas.

La centrifugación es una operación que se utiliza para el desnatado de la leche, que se lleva a cabo en una desnatadora o centrifugadora de operación continua, para producir una leche con poca cantidad de grasa (0.05 –0.08%). La homogenización, donde se somete la leche a altas presiones en un homogenizador, reduce de tamaño los glóbulos grasos de la leche. En general todos los productos lácteos son sometidos a la homogenización.

La evaporación de la leche se realiza para eliminar parte del agua y obtener una leche más concentrada, con características diferentes a las de la leche fresca, con mayor cantidad de sólidos totales y un pH menor. La fermentación mediante la cual se cultiva la leche con bacterias lácticas, ocasiona cambios significativos en la leche, debido a que la lactosa se convierte en ácido láctico, disminuyendo su pH y aumentando la viscosidad de la leche.

LECCION 5. Las fases de la leche La leche se considera como un medio homogéneo formado básicamente de tres partes o fases:

La emulsión del material graso en forma globular La suspensión de la caseína ligada a sales minerales La fase hídrica o solución como el medio general continuo

• La emulsión de materia grasa

Los lípidos de la leche, los fosfolípedos y otras sustancias insaponificables, se encuentran dispersos en forma globular en estado inestable. El grado de dispersión de la materia grasa forma una superficie que representa aproximadamente 80m2 en un litro de leche.

El tamaño de los glóbulos grasos varías entre 1.5 y 10 μ (1μ = 0.001 mm), esta variación se debe a factores como la raza y la etapa de lactancia.

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Las leches obtenidas de vacas de raza Jersey y Guernsey contiene los glóbulos de mayor tamaño que las leches de la raza Holstein y Ayshire. Cuando más avanza la época de lactancia el tamaño de los glóbulos grasos disminuyen. Este hecho tiene gran importancia en la elaboración de productos grasos como la mantequilla, puesto que el tiempo de batido es mayor cuando los glóbulos grasos son de menor tamaño. El tamaño de los glóbulos grasos disminuye en la operación de homogenización hasta llegar a un tamaño de 0.002 mm produciéndose una emulsión más estable. La separación de la fase globular se debe a la diferencia de densidad que tienen los glóbulos grasos y la del líquido en que están emulsionados, siendo menor la densidad de los glóbulos grasos. Esta diferencia ocasionada por la fuerza de gravedad, hace que los glóbulos grasos asciendan y ocurra la separación de la crema. Esta fuerza es la que actúa en el descremado por la acción centrífuga. Para calcular la velocidad teórica en que asciende un glóbulo graso se utiliza la fórmula de Stokes: V = 2 r2 (dm – dl) g

9η Donde: v = velocidad de ascenso r = radio del glóbulo dm = densidad del medio dl = densidad de la grasa g = aceleración por la fuerza de gravedad η = viscosidad

Con esta fórmula se puede calcular que un glóbulo graso de 5 micrones de diámetro ascenderá 2 mm aproximadamente en una hora. La aglutinación de los glóbulos grasos en racimos explica la diferencia entre la velocidad de descremado promedio calculada con la fórmula de Stokes y la velocidad real de separación de la crema. Las temperaturas entre 7 – 8oC ayudan al descremado espontáneo por causa de la aglutinación de los glóbulos grasos y temperaturas mayores de los 60 oC ocasionan problemas en la aglutinación porque modifica la proteína soluble, la aglutinina, que es la que produce la agregación de los glóbulos grasos. La acidez también influye en la aglutinación de los glóbulos grasos acelerándola al

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reducir las cargas eléctricas del glóbulo graso. Por lo anterior en el descremado se prefieren temperaturas entre32 – 35oC por ser la más adecuada para separar la grasa al ser mayor la diferencia entre el dm y dl y menor el coeficiente de viscosidad. La separación de la materia grasa de la crema mediante la operación de batido, en la elaboración de mantequilla, se debe a la incorporación de aire en microburbujas, que ocasionan el agrupamiento de los glóbulos grasos en la superficie de las burbujas, comprimiéndolos a medida que aumenta el batido. Es así como los granos de la mantequilla se separan del plasma o suero de la mantequilla produciéndose una inversión de la emulsión inicial “grasas en agua a “agua en grasa, específica de la mantequilla. Cuando la leche se encuentra sin los glóbulos grasos se forma el plasma lácteo que es un líquido donde se encuentra en emulsión los glóbulos de grasa.

• La suspensión de la caseína Contiene el complejo de fosfocaseinato de calcio como partículas que se denominan “micelas” las cuales tienen un movimiento browniano. La dispersión de las micelas de caseína en la leche es bastante estable y resistente a operaciones de concentración, congelación, secado y reconstitución. Dicha estabilidad es de suma importancia en la industrialización de la leche. El complejo caseinato contiene el 8% de calcio y fósforo inorgánico, aproximadamente, además de otras sales como los citratos. Se cree que existe un equilibrio entre la caseína de la fase dispersa y de la fase hídrica, pero tanto este equilibrio como la estabilidad del complejo depende de las concentraciones de sales de las leches y del pH, observándose que las concentraciones mayores de Ca disminuye la solubilidad del complejo de caseinato y la reducción de Ca++ logra el efecto inverso. También se observa que la estabilidad es máxima a un Ph de 6.6 – 6.7 y mínima a un pH de 6.7 – 6.9- . La leche que está desprovista de glóbulos grasos y de micelas de caseína, se llama lactosuero y es la sustancia donde están dispersas las micelas. La proteína del suero se encuentra en forma molecular y en forma de agregados muy pequeños. Se han encontrado tres clases de Caseína las caseínas Alfa (α)y Beta(β) que son sensibles al calcio y las caseínas Kappa (Κ), insensibles al calcio. Las células que se encuentran en mayor cantidad en la leche son los leucocitos, representando el 0.01% del volumen de la leche procedente de vacas sanas.

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• La fase hídrica

El agua de la leche se encuentra en forma libre y en forma ligada, en la primera actúa como disolvente y en la segunda nó, porque está atrapada por sustancias insolubles. El agua ligada por la caseína cambia por efecto de la temperatura, del pH y por la concentración de sales que la reducen considerablemente. El efecto de las caseínas es bastante significativo en las cuajadas descremadas o que provienen de leches pasterizadas, siendo difíciles de desuerar. Las cuajadas grasas retienen del 12 al 15% menos de agua. En el agua libre, la fase hídrica está formada por un grupo de sustancias disueltas en el agua entre las cuales se encuentra aproximadamente un 6% de proteínas, sales (fosfatos), cloruros, sulfatos y bicarbonatos de calcio, magnesio, sodio y potasio y lactosa. En la fase hídrica se presenta en mayor proporción las β- lactoglobulinas y las α- lactoalbúminas junto a otras proteínas menores y enzimas. Las sales presentes están en equilibrio entre la fase coloidal y la solución, excepto con los cloruros y sulfatos. El calcio, magnesio, sodio y potasio están combinados con los grupos aniónicos de la caseína.

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CAPITULO 2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICA DE LOS COMPONENTES DE LA LECHE

LECCIÓN 1. Lípidos Se clasifican en sustancias saponificables y no saponificables. Las sustancias saponificables comprenden principalmente los triglicéridos y los fosfolípidos. Las sustancias insaponificables comprenden loas vitaminas y carotenoides. Su proporción en la leche se presenta en la siguiente tabla: Tabla 2.Composición de lípidos saponificables y no saponificables en la leche.

Lípidos

Porcentaje del total

Saponificables Triglicéridos Diglicéridos Monoglicéridos Glicéridos de los ácidos cetónicos Acidos grasos libres Esteroles fosfolípedos

97.0 –98.0 0.25-0.48

0.016-0.038 0.85-1.28 0.10-0.44 0.22-041 0.20-1.0

Insaponificables Vitaminas A – D- E- K Carotenoides

0.0007-0.0009

Fuente. FAO. Manual de composición y propiedades de la leche.

• Triglicéridos. Los ácidos grasos de la leche al combinarse con un alcohol (glicerol) forman los triglicéridos su mezcla conforman la grasa de la leche. A manera de ejemplo un triglicérido puede estar formado por el glicerol combinado con el ácido butírico – oleico y estéárico (ver figura 2) Los triglicéridos constituyen cerca del 98% del contenido de los lípidos de la leche y por lo tanto son los responsables de las características de la grasa láctea. Estas características varían según la composición de los ácidos grasos. Existen un número grande de triglicéridos en la leche de acuerdo a las diferentes combinaciones de los grasos ácidos grasos que puedan ocurrir.

El ácido graso más abundante es el oleico que al combinarse con el linoléico y los ácidos grasos de cadena más corta como el butírico y el caproico, influyen en el bajo punto de fusión de la leche. Los ácidos grasos responsables de la oxidación de la mantequilla son los saturados debido a su fácil reacción con el oxígeno. Otros factores que activan la oxidación son la radiación ultravioleta, iones de cobre, hierro y la acidez. Esto ocasiona el sabor rancio de la mantequilla.

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Glicerol oléico Esteárico Butírico Esteárico Oleico Figura 2. Molécula de un triglicérido. Los ésteres de los ácidos grasos, pueden descomponerse por hidrólisis, en ácidos grasos y en glicerol, esta hidrólisis puede ser causada por la lipasa produciéndose el enranciamiento de la materia grasa. Esta enzima puede ser inactivada durante la pasterización de la leche, pero cuando la lipasa es originada por bacterias psicrotróficas, puede ocurrir la rancidez en la leche así esté pasterizada, ya que dichas bacterias son resistentes a los tratamientos térmicos. Por otra parte la rancidez de la leche depende de otros factores como la alimentación del animal, ya que una mala dieta alimenticia potencia el deterioro de la leche por rancidez. En el caso de los quesos la lipólisis es un proceso normal debido a las lipasas de microorganismos como las bacterias y hongos que actúan en el proceso, aumentando el contenido de ácidos grasos libres de la leche alrededor de un 0.25 a 6%, tal es el caso de los quesos tipo Camembert y Roquefort. Teniendo en cuenta el porcentaje de los ácidos grasos que se encuentran en la leche se puede determinar a través de un análisis de éstos si el producto ha sido adulterado, para lo cual se tienen como referencia los valores de las siguientes variables: Punto de fusión 29 –32oC Punto de solidificación 19 - 23 oC Indice de refracción 40.5 - 46 (en 40 oC)

H2 - C – O H2 – C - O H2 – C - O

0 C-(CH2)2—CH3

O C –(CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 - CH3 3CH

O C – (CH2)16 – CH3

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Índice de yodo 26 – 40. Como ya se mencionó anteriormente la composición de la materia grasa de la leche depende de factores como la alimentación, el estado de lactancia, entre otros y está asociado a la variación en el punto de fusión de la grasa. En la tabla 2 se presentan algunas de las características de la materia grasa de las leches de diferentes especies comparada con la de otras grasa comunes.

• Fosfolípedos o fosfátidos. Los fosfolípidos, son grasas que contienen fósforo y aminas y son los lípidos compuestos más abundantes en la leche. La mayoría presentan dos grupos cargados, uno ácido y otro básico por lo tanto son bastante polares y por ende, hidrófilos, es decir que tienen la capacidad de absorber agua y como consecuencia de ello hincharse, sin embargo no son totalmente solubles. Por ser agentes altamente emulsionantes, influyen en la estabilidad de la materia grasa. Son bastante tensoactivos y se asocian con las proteínas para formar las lipoproteínas, las cuales algunas se encuentran en la membranas de los glóbulos grasos y otras se encuentran en el plasma de la leche formando “los microsomas de la leche”. En el batido de la crema para producir la mantequilla gran parte de los fosfolípedos se quedan en el suero proporcionándole un sabor fuerte característico. Los fosfolípedos de la leche están constituidos por: lecitina en un 30%; cefalina en un 45%; y esfingomielina en un 25%. Los ácidos grasos insaturados de la lecitina y la materia grasa al oxidarse forman la trimetilamina N(CH3) que le imparte un aroma a pescado. Este es uno de los defectos que se presentan especialmente en la mantequilla y en la leche en polvo. Membrana del glóbulo graso Como ya se había explicado anteriormente los glóbulos grasos se encuentran envueltos en una capa proteica en donde se encuentran diferentes sustancias entre las cuales están los fosfolípedos y proteínas, dando lugar a diferentes reacciones químicas vivas. (Ver figura 3 membrana del glóbulo graso. Pág.3.3 FAO)

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Figura.3 Membrana del glóbulo graso. La membrana del glóbulo graso se destruye parcialmente por diferentes tratamientos que se realizan en la leche, por ejemplo, en la homogenización, ocurre con mayor frecuencia la oxidación, produciendo un sabor metálico y la hidrólisis, que le imparte un olor a rancio. Así mismo, ciertos tratamientos como la incorporación de aire en el bombeo, la agitación, la formación de espuma y variaciones de temperatura durante el almacenamiento de la leche cruda, pueden producir la rancidez hidrolítica debido a la alteración de la lipasa que se encuentra en la membrana. Mediante la pasterización alta de la crema (82 –92oC) se desnaturaliza parcialmente las proteínas de la membrana, liberando las proteínas que contienen cobre, contribuyendo de esta manera a mejorar las condiciones de almacenamiento de la mantequilla producida. LECCION 2. Proteínas Las sustancias nitrogenadas de la leche se pueden clasificar den tres grupos: caseínas o sustancias que forman el queso propiamente, las llamadas proteínas del suero, y las sustancias nitrogenadas no proteicas. El grupo de las caseínas conforman del 78 al 80% de las proteínas de la leche. Las proteínas del suero que contienen fracciones de globulina y albúmina no pueden obtenerse en forma de queso sino como su nombre lo indican se encuentra en el suero y constituyen el otro 20% del contenido de la leche. Las proteínas están constituidos por cadenas de aminoácidos o más concretamente por los ácidos L - α - amino carboxílicos. A partir de un número de aminoácidos se forma una cadena peptídica linear, que si es corta, se llama péptido y si es larga se denomina polipéptido, la unión de los polipéptidos forman las proteínas. La mayoría de la proteína contiene por lo menos 100 radicales de aminoácidos.

Grasa Triglicéridos

Lipoproteína Seudocreatina Fosfolípidos Lipoproteínas diferentes Glicoproteínas Fosfolípidos Enzimas Plasma de la leche Fosfolípidos Aglutininas Proteínas diferentes

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Existen 20 aminoácidos diferentes y por lo tanto 20 tipos diferentes de cadenas laterales, además los grupos de estas cadenas. Pueden presentar diferentes modificaciones a continuación se presenta la estructura de un aminoácido y la de una cadena peptídica. Fig.4 Acido L - α - amino Fig 5. Cadena peptídica Carboxílico NH2 R1 H Rn R-----C------CO2H NH2 ----C –CO--NH—C—CO……..NH—C--COOH H R2 H

• Estructura de las proteínas Las proteína de la leche tienen una estructura definida pero cuando la leche es sometida a diferentes tratamientos esta estructura puede cambiar. La estructura primaria está conformada por el ordenamiento de la cadena peptídica y su estabilidad se debe al enlace peptídico o de covalencia entre los aminoácidos de la cadena. La estructura secundaria o espacial constituye las cadenas de aminoácidos que se unen formando una especie de hélice, su estabilidad se debe en parte a las uniones con los átomos de hidrógeno. La estructura terciaria está conformada por varias cadenas replegadas sobre sí mismas. Su estabilidad se debe a los puentes de bilsufuro existentes entre los aminoácidos sulfurados como la cistina y las fuerzas hidrofóbicas. La estructura cuaternaria es una unión muy frágil de monómeros o pequeñas unidades moleculares, con enlaces poco energéticos. La desnaturalización de las proteínas se debe a una modificación limitada de la estructura secundaria y terciaria de las proteínas, sin rompimiento de sus enlaces covalentes, ni separación de fragmentos lo que hace que se reagrupen las cadenas dando lugar a una estructuración diferente de la proteína. Un

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ejemplo de este se puede observar en la desnaturalización o inactivación de las enzimas por efecto del calor y la separación o precitación de las proteínas del suero. Ver esquema de una proteína nativa y una desnaturalizada. Fig. 6. Proteína nativa Figura 7. Proteína desnaturalizada

Reproducción de. FAO. Manual técnico de composición y propiedades de la leche. .

• La caseína. Este componente proteico esta conformado por diferentes clases o tipos de caseína que se denominan con letras griegas, las más importantes son las caseínas α, β, y γ, así como la caseína Kappa. Las caseínas α, β, y γ, reaccionan con el calcio formando compuestos que precipitan produciéndose la coagulación de la leche, pero como la leche en forma natural contiene calcio, ocurriría en cualquier momento la coagulación, sin embargo para que esta precipitación no suceda la caseína K que es insensible al calcio, forma un especie de revestimiento protector en torno de las caseínas α, β, y γ, e impiden que reaccionen con el calcio, manteniendo de esta manera la estabilidad de la proteína de la leche.

Estructura de la caseína. Las caseínas α, β, y γ, ocupan el centro de una formación esferoidal, cuyo exterior está formado por la capa protectora de la caseína K, que tiene una parte hidrófila ( que atrae y fija el agua) cargada negativamente llamado “glucomacropéptido”, orientado hacia fuera. Debido a ello las micelas de la caseína están en condiciones normales rodeadas por una capa de agua que se constituye en una capa protectora. Dicha capa de agua y la parte negativa de la caseína K son las responsables de la fina distribución de la caseína en la leche. Por estar todas las micelas de las caseínas rodeadas de cargas negativas y repelerse entre sí, la caseína, es decir la proteína está permanentemente en suspensión.

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Fig.8. Micela intacta de caseína rodeada de calcio.

• Estabilidad de las proteínas El sistema coloidal de las proteínas de la leche se debe a dos grandes fuerzas que son: las cargas eléctricas y el agua de hidratación. La principal fuerza de estabilidad de la caseína se debe a las cargas eléctricas del radical ácido COO- y básico (NH3) de los aminoácidos. Los cuales ayudan a mantener separadas las micelas de la caseína. En el pH normal de la leche las cargas negativas del aminoácido son las que predominan.

H

CH3 -- C -- (C-- H2) n --- COO-

+NH3

Las propiedades anfóteras de los aminoácidos H+ OH-

R-CH –COOH R—CH---COO- R –CH—COO- +H2 O NH3

+ NH3+ NH2

pH más ácido que el punto Isoeléctrico pH 4.6 pH: 6.6 – 6.7 La caseína como sustancia coloidal asociada a un complejo de calcio y fósforo se coagula por acción de los ácidos, el cuajo o el alcohol. Cuando la leche se acidifica ocurre la disminución de las cargas eléctricas y del agua de hidratación, reduciendo así mismo la capacidad de las micelas de caseína para separarse y es cuando la leche se coagula. La caseína puede ser

Ca Ca Ca

Ca Ca K

Ca Ca

α γ β

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coagulada por acción del ácido cuando se baja a un pH de 4.6 a 4.7. Cuando la leche ha sufrido previamente, alguna acidificación puede ser coagulada por acción del alcohol que en este caso actúa como deshidratante. Es en este fenómeno, que se basa la prueba de estabilidad de la leche. Al precipitar la caseína por acción del ácido se ocasiona su desmineralización y entonces el calcio coloidal migra hacia la solución. Produciéndose las siguientes reacciones: Caseinato de calcio + 2 Ac. Láctico Caseína + lactato de calcio (Insoluble) (Soluble) Fosfato tricálcico + 2 Ac. Láctico Lactato de calcio + fosfato monocálcico (Coloidal) (Soluble) (Soluble) La lactoalbúmina y lactoglobulina permanecen en solución frente a la acción del ácido y del cuajo debido a una fuerza estabilizadora que se debe al agua de hidratación, sin embargo, cuando se le agrega alcohol o se somete al calor, estas proteínas coagulan debido a su acción deshidratante. A ello se debe que estas dos proteínas se encuentren en el suero de las leches obtenido después de su coagulación. La caseína coagula por acción del calor a una temperaturas de 130 a 138oC, ligeramente acidificada pero, la lactoglobulina coagula a temperaturas alrededor de 72oC. Coagulación por cuajo La coagulación de la caseína por acción del cuajo se debe a una reacción proteolítica parcial donde la caseína actúa como sustrato de la enzima separando la llamada “proteasa de Hammarsten” que constituye cerca del 6% de la caseína. Dicha reacción se puede representar así: Fosfocaseinato de Ca +cuajo Fosfoparacaseinato de Ca + Proteasa (soluble) (Insoluble, cuajada) (soluble) La coagulación de la leche por el cuajo es una acción bastante compleja donde ocurren los siguientes fenómenos:

Hidrólisis enzimática parcial de la Kappa caseína, esta ocurre entre los aminoácidos fenil alanina y metionina. Esta reacción puede ocurrir también a bajas temperaturas.

Modificación de las micelas y su posible degradación por acción del

fosfato de calcio.

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Enlace de micelas y formación del coágulo o fase secundaria bajo temperaturas de 20oC o más. La cantidad de calcio iónico que se requiere para la coagulación es inversamente proporcional a la de fosfato cálcico.

Sinéresis del coágulo por retracción del retículo e inicio de la separación

del suero.

Proteólisis lenta de los componentes de la caseína o fase terciaria. La acción del cuajo depende principalmente de la temperatura y del pH. El tiempo de coagulación se prolonga a temperaturas de 20oC y es menor a temperaturas entre 40 - 42 oC. A pH superiores de 7.5 la coagulación no ocurre pero a medida que desciende del pH 6.7 normal el tiempo de coagulación se acorta. El cuajo es un preparado de una enzima que contiene microfactores proteolíticos, que en condiciones adecuadas producen la coagulación de la caseína K (Kappa) de la leche. El cuajo o la enzima más antiguo, es la quimosina que se utiliza en la fabricación del queso y es obtenida de los terneros lactantes por lo que se conoce con el nombre de “cuajo de ternero” en capítulos posteriores, sobre la elaboración del queso, se tratará más ampliamente este tema. LECCION 3. Carbohidratos El carbohidrato principal de la leche es la lactosa, éste es un glúcido neutro, cuya fórmula general es (CH2O)n. También se pueden encontrar además de la lactosa otros glúcidos como los nitrogenados entre los cuales se encuentran la glucosamina N – acetilada, que se encuentra ligada a los glúcidos neutros y los glúcidos ácidos como el ácido siálico, ligado a los glúcidos neutros o nitrogenados.

• La lactosa Representa el 97.5% de los glúcidos de la leche. Es un disacárido formado por glucosa y galactosa. Se encuentra totalmente en solución en la fase acuosa de la leches. C12 H22 O11 + H2 O C6 H12 O6 + C6 H12 O6 lactosa glucosa galactosa El poder reductor de la lactosa se debe a la presencia de un grupo aldehido libre en la mitad de la glucosa. La lactosa reduce el reactivo de Fehling, lo cual es una de las reacciones que permite la identificación de la lactosa..

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Hidrólisis y fermentación de la lactosa. La lactosa por acción de un enzima, la lactasa, que puede encontrarse en el intestino o producirla una bacteria, actúa sobre la lactosa desdoblándola en galactosa y glucosa, estas por acción de bacterias lácticas (Streptococcus, lactobacillus y leuconostoc) es fermentada produciendo ácido láctico principalmente. C12 H22 O11 . H2 O 4 C H 3 CHOH -COOH En la fermentación de la lactosa, además del ácido láctico se producen algunos compuestos aromáticos y volátiles como el acetil – metil carbinol y el diacetilo; el ácido láctico a su vez puede ser transformado por algunas bacterias como: el Propiobacterium Shermanii (en queso Gruyere) a ácido propiónico, ácido acético y CO2. 3 C H 3 _-- CHOH – COOH 2C H3 - CH2 - COOH + CH3 –COOH + H2 O + CO2 Las sustancias volátiles que se producen en la fermentación le imparte el olor agrio a la leche. El ácido láctico puede también transformarse en ácido butírico por acción de las bacterias anaerobias esporuladas (Clostridium butyricum) que causa la hinchazón tardía del queso. 2 CH2 -CHOH –COOH C H3 - CH2 - CH2 - COOH + 2 CO2 + 2 H2 O. Solubilidad de la lactosa. Es poco soluble en agua, su máxima solubilidad es de 16.9 gramos en 100 gramos de agua a 15oC. Uno de los defectos de arenosidad en las leches azucaradas y en helados se debe a que la cantidad de la lactosa sobrepasa en nivel de saturación, formándose los cristales que se detectan al paladar. En la leche una concentración de volumen mayor de 3:1 producirá la cristalización espontánea de la lactosa. Existen dos formas químicas de la lactosa: la Alfa lactosa (37%) y la Beta lactosa (63%), la cristalización ocurre cuando se sobrepasa en contenido de la Beta lactosa, transformándose la diferencia en alfa lactosa que es la que se cristaliza propiamente. Pardeamiento. El calor afecta a la lactosa a temperatura por encima de 110 oC, Ocurriendo la pérdida de agua de la Alfa lactosa para transformarse en una lactosa anhidra. A temperaturas superiores a los 130 oC se produce la

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caramelización, al combinarse con los compuestos nitrogenados de la leche, este fenómeno de conoce con el nombre de “Reacción de Maillard” que se produce principalmente en las leches esterilizadas y en los dulces de leche. En esta reacción ocurre la destrucción de aminoácidos como la lisina y la histidina. Dulzor de la lactosa. La lactosa tiene un poder edulcorante menor que la sacarosa, mientras que el de la sacarosa es de 100 el de la lactosa es de 15, siendo una ventaja muy grande para la elaboración de leches concentradas con sabor moderadamente dulce. Refractometría. Una propiedad física de la lactosa es su índice de refracción cuyo valor medido en el suero de la leche varía proporcionalmente a la concentración de la lactosa. Esta propiedad permite determinar el aguado de la leche. De acuerdo a la lectura del refractómetro se puede determinar el porcentaje de lactosa en el suero de la leche y si este porcentaje resulta menor al normal, entonces se puede detectar el fraude por aguado. LECCION 4. Sales y minerales Las sales de la leche se encuentran en dispersión iónica en una proporción entre 0.6 - 1.0%... las que se encuentran en mayor cantidad son: Fosfato de potasio, calcio y magnesio................ 0.33% Cloruros de sodio y potasio................................. 0.20% Citrato de sodio, potasio, calcio y magnesio........ 0.32% Sulfato de potasio y sodio..................................... 0.018% Carbonatos de potasio y sodio...............................0.025% Entre lo minerales que contiene la leche unos están en mayor cantidad y representan los constituyentes mayores entre los cuales están: calcio, fósforo, potasio cloro y sodio que tienen una gran importancia nutricional y a nivel industrial. Los minerales que se encuentran en menor cantidad o constituyentes menores son: zinc, cobre, hierro, yodo y manganeso, estos aunque están en menor cantidad son también importantes en la dieta alimenticia y algunos como el cobre y el zinc actúan como catalizadores en la reacciones de oxidación de las grasas. Los minerales se encuentran en la leche en una proporción entre 0.6 – 0.8% del peso de la leche. Estos se pueden determinar mediante las cenizas obtenidas de la incineración de la leche a temperaturas muy altas. Sin embargo los compuestos obtenidos después de la incineración sufren una reacción de oxidación que hace que cambien su forma química natural, lo que se demuestra, reacción alcalina de las cenizas y en la reacción ácida de la leche. Otro ejemplo es que el fósforo en la leche se encuentra en formas de fosfatos, o fosfolípedos

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como el de la lecitina y el de la ceniza está en forma de anhídrido fosfórico (P2O5). Los minerales que se encuentran en mayor cantidad en las cenizas son: K2 O................................... 25.02% P2 O5..................................................... 24.30% CaO......................................20.00% Cl..........................................14.30% Na2O................................... 10.00% El contenido de calcio es necesario para la coagulación de la leche con el cuajo, reacción que ocurre en la elaboración del queso.

• Vitaminas. La leche contiene todas las vitaminas importantes para la vida, cada una en mayor o menor cantidad. Estas vitaminas se clasifican en: Liposolubles como: A............................................. (100 - 500 mg/lt) Provitamina D3....................... (1mg/lt) E.............................................. (500 - 1000 mg/lt) K.............................................. (Trazas) Hidrosolubles: B1………................................................................... (400 - 1000mg/lt) B2……………………………………. (800 - 300 mg/lt) B12……… ……………………… (Trazas) C…….. ………………………… (10 - 20 mg/lt) Las vitaminas de la leche tienen la tendencia a destruirse debido a diferentes factores entre los cuales los más importantes son: los tratamientos térmicos, la acción de la luz, las oxidaciones entre otros. Las vitaminas como la Vitamina C, A, procarotenos, y E o tocoferol tienen un gran poder antioxidante y por lo tanto es utilizado en la industria como agentes antioxidantes de la grasa de la leche.

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Las Enzimas. Las enzimas son sustancias orgánicas, complejas de naturaleza proteica y que actúan como iniciadoras de reacciones químicas permaneciendo intactas después de producir las reacciones. Entre las enzimas existentes en la leche se encuentran:

Las hidrolasas: lipasa, fosfatasa, amilasa y lactasa Las oxidoreductasas: peroxidasa y catalasa.

La acción de cada una de las enzimas es específica y actúan a un pH y una temperatura óptima. Lipasas Esta enzima produce la hidrólisis de la grasa descomponiendo los glicéridos en glicerol y ácidos grasos. La liberación del ácido butírico es una de las causas del sabor rancio en la leche La lipasa nativa de la leche es termosensible y se inactiva con la pasterización lenta a bajas temperaturas, pero la lipasa que producen las bacterias como las Pseudomonas, Alcalígenes y Bacillus, principalmente, son termorresistentes y solo se inactivarán sometiendo la leche a altas temperaturas, tal es el caso de la alta pasterización. Las lipasas están ligadas fuertemente a la caseína de la leche y se puede extraer de la cuajada formada por el cuajo, tratándola con soluciones tampones. Fosfatasas La leche dos enzimas que hidrolizan los ésteres fosfóricos, la fosfatasa alcalina cuyo máxima actividad es a un pH de 8 y las fosfatasa ácida cuya actividad máxima es a un pH de 4. La fosfatasa alcalina es la de mayor importancia por su sensibilidad al calor. Esta es una metaloproteína que contiene en su molécula Zinc (Zn) y esta ligada a la materia grasa. La resistencia al calor de esta enzima es un poco superior a la de las bacterias patógenas que pueden existir en la leche por lo que se usa en la industria para el control de la pasterización de la leche, así sea la pasterización alta o lenta. Cuando la Fosfatasa se destruye lo hacen también las bacterias patógenas. La prueba fosfatasa consiste en valorar colorimétricamente el fenol que se libera del fenilfosfato - disódico por la acción de la enzima. C 6H5 –O –PO3Na2 + H2 O = C6 H5 OH + PO4 Na2 H

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Amilasa La acción principal de esta enzima es la sacarificación del almidón cuya reacción se puede identificar con la prueba del yodo. 100 ml de leche normal a 25oC hidrolizan 22.5 g de almidón soluble. Si se calienta a 60 oC por 1 hora o a 65 oC por 30 minutos la enzima se destruye. Lacto – peroxidasa Fue la primera enzima que se descubrió en la leche, su contenido en la leche representa un 0.2% del total de contenido proteico. Es una proteína hémica por contener en su molécula un átomo de hierro. Es bastante resistente al calor pues solo se destruye sometiéndola a 70oC por 30 minutos o a 80 oC por 30 segundos. Es una enzima de oxidación indirecta, porque libera el oxígeno atómico de los peróxidos como el agua oxigenada (H2O2). Catalasa Esta enzima reacciona con el peróxido de hidrógeno liberando agua y oxígeno molecular. Debido a que los leucocitos producen catalasa se utiliza para detectar el origen de leches mastíticas ya que el volumen de oxígeno producido es proporcional a la cantidad de leucocitos en la leche. Se encuentran tablas que relacionan ambos factores. Sin embargo esta prueba no se puede utilizar en leches muy contaminadas porque los resultados podrían confundirse con el efecto producido por la catalasa de las bacterias. Así mismo la cantidad de catalasa varía según la raza, la alimentación y el momento de ordeño de la vaca, por lo que el uso de esta prueba ha disminuido apreciablemente. LECCION 5. Efectos de los tratamientos térmicos en la leche El calentamiento es el tratamiento más importante al que se somete la leche y los productos lácteos, las variables principales son tiempo y temperatura, y se cambian de acuerdo a diferentes propósitos tales como: Mejorar la calidad higiénica de la leche y su conservación debido a la dest5rucción de bacterias y enzimas a partir da la esterilización y pasterización de la leche, de la crema, mezcla de helados, entre otros. Eliminar el agua por concentración o desecación de la leche del lactosuero, entre otros, obteniéndose productos con alta capacidad de conservación. En los diferentes procesos tecnológicos, por ejemplo en la obtención de la cuajada a temperaturas moderadas, para la fabricación de quesos de “pasta dura”, fusión del queso con sales, preparación del aceite de mantequilla,

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modificaciones de las propiedades físicas (viscosidad y color) de las leches concentradas, entre otros. Sin embargo debido a la gran complejidad química y física de la leche los tratamientos térmicos también ocasionará otras modificaciones que producen efectos desfavorables, que se deben conocer previamente antes de iniciar cualquier tratamiento térmico, para tomar las precauciones del caso. Cambios en sus componentes termolábiles: Cuando la leche es sometida a diferentes temperaturas sus componentes termolábiles como las proteínas y el estado fisicoquímico de sus sales sufren cambios de acuerdo a la intensidad de los tratamientos térmicos, afectando su estabilidad, pH, poder de oxidorredución, características organolépticas y nutritivas. Efectos sobre las proteínas. Cuando la leche se somete a unas temperatura máxima de 85o C por 30 minutos, las proteínas se deshidratan, efecto que es favorable para la producción de las leches en polvo descremado en la medida que aumenta su conservación de almacenamiento y en las leches descrmadas y azucaradas aumenta su viscosidad. A temperaturas de 75 o C, por 30 minutos se producen efectos negativos sobre el tiempo de coagulación por cuajo, efecto, que va acompañado de un sabor desagradable a cocido, al producir la precitación de proteínas solubles de la caseína perjudicando su acción; paralelamente, se produce la reducción del calcio y fosfatos solubles y aumento de la acidez por descomposición de la caseína (50%) y desfosforilización de la lactosa (30%) y alteración del equilibrio de los fosfatos (20%) , también se disminuye su potencial de oxidorreducción y se aumenta la hidratación de las proteínas. El aumento de acidez como consecuencia del tratamiento térmico, da lugar a la aparición de un color café debido principalmente a pigmentos de melanoidinas, como resultado de las reacciones de Maillard entre el grupo aldehido de la lactosa y las proteínas. A continuación se presenta un cuadro donde se resume los principales efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche y sus consecuencias. Tabla 3: Efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche. SUSTANCIAS MODIFICADAS

MODIFICACIONES PRINCIPALES CONSECUENCIAS

Lactosa Descomposición con formación de Ácidos grasos

Crecimiento de las bacterias lácticas. Disminución del pH. Caramelización.

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Lactosa + proteínas Reacción entre los grupos aldehídicos y aminados (reacción de Maillard)

Reducción del valor nutritivo de las proteínas, especialmente la Lisina. Formación de compuestos reductores y descenso del potencial Redox, dificultando la oxidación de las grasas. Oscurecimiento.

Proteínas solubles (Beta lactoglobulina)

Aparición de grupos SH y de compuestos sulfurados libres. Desnaturalización e Inactivación de aglutininas.

Sabor a “cocido” Floculación o coagulación Se dificulta la formación de la crema.

Proteínas solubles y caseína Formación de amoníaco. Formación de complejos de caseína K y Beta –lactoglobulina.

Alteración del sabor, formándose la llamada “capa de la leche” Estabilización por precalentamiento.

Caseína Degradación de la molécula (desfosforilización y ruptura de los enlaces peptídicos) y modificación del estado micelar de la leche.

Floculación de las suspensiones de caseína a alta temperatura. Floculación y gelificación de la leche.

Materias minerales Desplazamiento del equilibrio Ca/P soluble Ca/P insoluble. Modificación de la capa superficial de las micelas.

La estabilización por precalentamiento. Insolubilización de las sales de calcio y descenso del pH. Retraso en la coagulación por cuajo. Efectos en la estabilización de las micelas.

Materia grasa Formación de lactonas por los ácidos monoenos de cadena corta.

Sabor desagradable en las leches concentradas y en polvo.

Vitaminas Destrucción de las vitaminas B1 y C

Reducción del valor nutritivo.

Enzimas Inactivación a temperaturas entre 60 – 100oC

Inactivación enzimática particularmente de la lipasa y proteasa. Control de la pasterización.

Gases Pérdida de CO2 Ligero aumento del pH. Fuente: FAO. 1981

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CAPÍTULO 3. MICROBIOLOGÍA Y CALIDAD DE LA LECHE Debido a su composición y a sus propiedades físicas la leche es una fuente rica en nutrientes y en energía tanto paro los mamíferos como para gran cantidad de microorganismos, que encuentran las condiciones óptimas para crecer en un medio como la leche. Estos microorganismos son fundamentalmente las bacterias pero también pueden desarrollarse algunos mohos y levaduras. LECCION 1. Principales grupos de bacterias que se encuentran en la leche. Se pueden distinguir dos grandes categorías de bacterias de acuerdo al método de coloración de Gram, las bacterias Gram + que se caracterizan por necesitar más componentes nutritivos y una mayor sensibilidad a los agentes bactericidas.

• Bacterias Gram +

Bacterias lácticas: son las que fermentan la lactosa, produciendo una cantidad elevada de ácido láctico, pertenece a la familia de las Lactobacteriaceae .

Micrococos. Son bacterias generalmente aerobias que no fermentan la

glucosa sino que la degradan de forma oxidante, reduciendo ligeramente el pH . Estos no son patógenos, porque están desprovistos de coagulasa y hemolisisna dos factores importantes de infección.. Constituyen la flora inocua que contamina la leche principalmente después del ordeño, debido a que su crecimiento óptimo es a temperaturas alrededor de los 37oC por lo cual no representa problemas con respecto a la conservación y tratamiento de la leche.

Estafilococos

Son anaerobios facultativos, y reaccionan con la glucosa, fermentándola y produciendo una reducción del pH de la leche entre 4.3 – 4.5. las bacterias más importante pertenece al género del Staphylococcus aureos o estafilococcus dorado, que comprende al grupo de las bacterias que poseen coagulasa y algunas hemolisina. Estas bacterias permiten determinar la calidad higiénica de la leche.

Bacterias esporuladas (Bacillaceae).

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Se llaman así porque forman una endospora que tiene la propiedad de resistir temperaturas por encima de 100oC, a diferencia de las otras bacterias, que se destruyen por debajo de 80 oC. Por lo tanto es un factor importante en los procesos tecnológicos, que conducen a la obtención de productos sin adición agentes químicos conservantes, y que pueden ser medios aptos para la contaminación de este tipo de bacterias, por lo cual que se deben manejar la temperatura apropiada para su conservación. La mayoría de estas bacterias son mesófilas, o sea que su crecimiento óptimo ocurre a una temperatura de 30 oC. y se inhibe a temperaturas mayores de 45

oC, pero otras son termófilas o sea que su desarrollo óptimo es a una temperatura mayor de 60 oC. Algo muy importante que caracteriza a este tipo de bacterias es que no crecen en medios que no sufren calentamiento, como el caso de la leche cruda y de algunos productos lácteos, pro si pueden alterar productos que no han tenido el tratamiento térmico adecuado, tal es el caso de las leches pasterizadas o esterilizadas, quesos fundidos, quesos de pasta cocida, leches concentradas, entre otros. Entre este tipo de bacterias se encuentran: el Bacillus que es una bacteria esporulada aerobia y cuya actividad enzimática ocasiona la acidificación, coagulación y proteólisis. El clostridium, que es anaerobia (que se desarrolla en medios sin oxígeno), peligrosa por su producción de gas y de algunas toxinas que causan el deterioro del alimento, ocasionando daño al consumidor especialmente el clostridium perfringes. Existen otras bacterias Gram + como las del género del corynebacterium, que no revisten especial importancia por sus actividades debido a que su crecimiento óptimo es a una temperatura de 37 oC. Estas bacterias se encuentran en la leche fresca. Otras bacterias como las propiónicas que se desarrollan en los quesos madurados de pasta dura y otras como las del género del Brevibacterium, que crecen en materias de animales o vegetales en descomposición. Estas no fermentan la lactosa. Bacterias Gram –

Entrobacterias

Existe una gran cantidad de bacterias que pertenecen a esta la familia de las Enteobacteriaceae que da lugar a infinidad de grupos, que no son tema de este estudio. La mayoría se encuentran en el intestino de los mamíferos y su presencia en el agua o la leche puede ser origen fecal.

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Las especies más comunes en los productos lácteos son las que fermentan la lactosa. Estas bacterias son menos abundantes que las otras bacterias Gram + pero su importancia se analiza desde dos aspectos: el higiénico que radica en que la mayoría son causantes de enfermedades infecciosas que pueden llegar a ser epidémicas, tal es el caso de las salmonelas que contaminan los productos lácteos. El tecnológico debido a que la acción bioquímica de las enterobacterias es la fermentación de los azúcares con formación de gas carbónico y ácido. Entre las enterobacterias de mayor importancia están:

Escherichia Coli que es productora de Indol, de gas y ácidos orgánicos como el láctico, acético succínico, entre otros y reduce los nitritos a nitratos. Se diferencia de otras bacterias lácticas en que es su acción es menos acidificante.

Cloaca, o enterobacter. Entre esta se encuentra el C.aerogenes, gran

productor de gas en los productos lácteos originando un débil acidificación, estas no son patógenas pero algunas cepas se consideran sospechosas.

Además de las coliformes se encuentran en la leche enterobacterias que no fermentas las lactosa y que son especies inocuas como la Serratia y Proteus que son proteolíticas sin embargo se pueden encontrar algunas bastantes peligrosas como la salmonellas (bacilo tífico) y menos común la Shigella (bacilo disentérico)

Achromobacteriaceae. Comprende las bacterias saprofitas en su mayoría aerobias que no fermentan los azúcares, no coagulan la leche, aunque se vuelve alcalina. Su importancia radica en que forman parte importante de la microflora sicrófila que crece en la leche conservada a bajas temperaturas.

Otras bacterias Gram – como:

Las Pseudomonas que contaminan a la leche por adición de aguas sin tratamiento o impotables son también psicrófilas y nocivas por su acción proteolítica y lipolítica.

La Brucella que es una bacteria patógena para el hombre y los animales y

es causante de la enfermedad de “brucelosis”.

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LECCION 2. Levaduras y mohos en los productos lácteos.

Levaduras. Las que se encuentran en la leche cruda son del género Cándida llamada también Torula lactosa y t. Cremoris, son levaduras no esporulante que producen gas y poca cantidad de alcohol, en condiciones normales no se encuentran en la leche pero cuando la contaminan son causa de la “leche espumosa” En la leche también se pueden encontrar otras levaduras esporulantes como la Sacharomyces Fragilis y S. Lactis que fermentan la lactosa con producción de alcohol por ejemplo en el Kefir, leche fermentada oriental . En general las levaduras pueden contaminar diferentes productos lácteos principalmente cremas de granja, cuajadas frescas de quesería caseras que pueden ocasionar alteraciones como las fermentaciones gaseosas y sabores indeseables. Algunas levaduras pueden estar presentes en los quesos de corteza húmeda ocasionando la apariencia pegajosa de los mismos.

Mohos Realmente no se presentan en la leche cruda y en algunos productos lácteos solo atacan la parte superficial que está en contacto con el aire. Pero sí tiene importancia a nivel industrial, y entre los mas importantes están:

Penicillium, como el P. Candidum que se encuentra en los quesos de corteza blanca como el camembert y el P. glaucum var. Roqueforti en los quesos azules.

Geotrichum candidum, que invade las cuajadas frescas. Pero la sal se retarda su desarrollo. Tanto las levaduras como los mohos se destruyen con la pasterización.

LECCION 3. Aseguramiento de la calidad Es una de los temas de mayor interés hoy en día en todo proceso que tenga que ver con manipulación de alimentos. Consiste en un sistema secuencial y organizado que involucra todas las actividades necesarias para cumplir con las normas de calidad propias de un producto inocuo y seguro para el consumidor, en esta parte se tratarán los aspectos más generales, puesto que este es un tema que se tendría que tratar para cada uno de los productos lácteos, desde el mismo tratamiento de la leche cruda, y que se contemplará en el curso respectivo de Gestión de Calidad Alimentaria como las actividades de aplicación a diferentes procesos de la industria de alimentos.

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Principios fundamentales Calidad. Pueden existir diferentes definiciones de calidad, como por ejemplo, “calidad es la adecuación para el uso” (J.M.Jurán) podría complementarse esta definición como la “calidad es la adecuación para el uso de un producto o servicio”, También se dice que calidad es un conjunto de características internas y externas que un producto debe tener para su uso. Pero estas definiciones darían lugar a otras interpretaciones, puesto que ese adecuado uso dependería de los gustos o necesidades de cada consumidor y su enfoque sería a las condiciones en que se va a comprar o utilizar el producto o el servicio. Pero el concepto de calidad debe ir más allá, de esas condiciones y por lo tanto generar diferentes enfoques que ahora, no son objeto de estudio. Lo que interesa ahora es el concepto de calidad desde el punto de vista de un alimento seguro para el consumidor. Para el tecnólogo o Ingeniero de alimentos la calidad de un producto es necesariamente u concepto que involucra “la calidad total de un alimento” es decir debe obedecer a diferentes criterios que permitan determinar si el producto es apto para el consumo humano, pero por otra parte si cumple con las normas de calidad técnica, física y comerciales para ser atractivo y competitivo en el mercado. Entonces para asegurar la calidad de un producto, además de establecer los criterios de control y de inspeccionar si se cumplen o no es necesario determinar las medidas de control y motivar al personal que interviene en todo el proceso sobre la importancia del cumplimiento de todas las medidas que conllevan a la obtención de un producto de alta calidad. Por lo que actualmente se habla de calidad integral o total. La calidad total o integral en la industria de la leche implica la integración de tres niveles:

La cadena de industrialización de la leche desde el manejo en la granja, en la etapa del ordeño, el proceso para obtener los diferentes productos, su almacenamiento transporte y distribución hasta llegar al consumidor final, en todas estas etapas se debe implementar un sistema de monitoreo y control, que conlleve a la calidad óptima del producto terminado y por ende a la satisfacción total del consumidor.

Para el producto terminado, incluido el servicio, se debe tener en cuenta

la presentación del producto para ofrecer al consumidor y el uso que dará del mismo.

A todos los niveles del personal tanto administrativo como el de planta de

producción; se debe fomentar el concepto de calidad desde el principio lo

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cual comprende: definición del producto y su posicionamiento en el mercado; proceso de elaboración; diseño de los equipos; especificaciones de la materia prima; logística para la distribución de los productos y finalmente planificar y establecer un sistema de control, en donde prime como regla general ”Es mejor prevenir que curar” por lo cual la seguridad del consumidor debe prevalecer, sobre cualquier otro aspecto de calidad del producto.

Debido a la poca viabilidad de controlar cada unidad de producto obtenido

de un proceso industrial se deben tomas las siguientes precauciones:

Tratamiento de la leche cruda en condiciones óptimas, para destruir todos los microorganismos patógenos que se puedan desarrollar.

Evitar la recontaminación de los productos intermedios y finales,

mediante la aplicación de las buenas prácticas de manufactura y de medidas de saneamiento en las maquinarias y equipos.

Para la transformación de un producto se deben eliminar

previamente todo riesgo de contaminación por patógenos para ello se requiere tener en cuenta las medidas higiénicas que se deben aplicar para evitar la contaminación de la leche, las cuales se tratarán a continuación.

Medidas higiénicas para evitar la contaminación de la leche Las medidas higiénicas tienen el propósito de eliminar los gérmenes patógenos e inhibir el desarrollo de los microorganismos que producen alteraciones indeseables en la leche o productos lácteos. Dichas medidas son: Protección del consumidor frente a los microorganismos patógenos. Consiste en evitar del todo las principales causa de contaminación de la leche cruda por patógenos y evitar el crecimiento de estos microorganismos durante su almacenamiento, por lo cual se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

El crecimiento microbiano en la leche cruda conduce a la formación de toxinas resistentes al calor.

Tener en cuenta que algunos patógenos como los esporulados son resistentes a tratamientos térmicos como la pasterización, por lo tanto se debe dejar un margen de seguridad en el manejo de las variables de temperatura y tiempo.

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Evitar al máximo la contaminación de la leche cruda con microorganismos patógenos, tanto durante las operaciones del ordeño como después del ordeño y después de su tratamiento.

Debido a la imposibilidad de evitar cualquier tipo de contaminación de la leche cruda con microorganismos patógenos hoy en día las leyes obligan a que la leche debe ser sometida a tratamiento térmico tanto para ser consumida directamente como para su industrialización, donde debe ser sometida previamente a la pasterización.

El consumo de loas quesos semiduros tiene menos riesgos que consumir la leche cruda debido a que las bacterias lácticas hidrolizan la lactosa produciendo el ácido láctico que no es fuente de carbono utilizable por los microorganismos patógenos además al descender el pH y el potencial de redox hasta –150 V se convierte en un medio donde estos no pueden desarrollarse.

Teniendo en cuenta las medidas higiénicas y los tratamientos adoptados para evitar el crecimiento de los microorganismos que alteran la leche, conducen a detener el crecimiento de las bacterias patógenas capaces de producir toxinas resistentes al calor, por lo que se puede dar como seguro el consumo de la leche pasterizada.

Medidas contra los microorganismos causantes de alteraciones de la leche y de los productos lácteos Lo más importante para evitar la contaminación microbiana es tomar las medidas preventivas de higiene desde las operaciones del ordeño, que exige por una parte la limpieza e higiene de las vacas, del ordeñador si es manual y de los equipos lecheros. Todo tratamiento debe tender a destruir las bacterias. La refrigeración retarda el crecimiento de las bacterias de la leche y el tiempo de almacenamiento de la leche depende de la temperatura utilizada, sin embargo es importante tener en cuenta que la refrigeración por sí sola no mejora la calidad higiénica de la leche ni destruye las bacterias patógenas. En la mayoría de las industrias lecheras además de refrigerar la leche a menos de 4oC, cuando se recibe, se somete a termización que consiste en un tratamiento en el cual se calienta la leche a 65oC por 15 segundos, de esta manera se destruyen las bacterias psicrótrofas, que no son temorresistentes. Este tratamiento eliminará el riesgo de aumentar la flora bacteriana a un número peligroso durante el almacenamiento en frío antes de su industrialización y evitará también el desarrollo de enzimas termorresistentes como las lipasas y proteasas. La utilización de las tres medidas al tiempo reducirá considerablemente todo riesgo de contaminación de los productos pero además es necesario aplicar las medidas de control adecuadas mediante un análisis cuidadoso de los riesgos

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que pueden existir en cada etapa del proceso y de un manejo adecuado de las variables en los puntos críticos de la producción. ARYCPC (HACCP) Se define como el método basado en el análisis de riesgos y control de puntos críticos, que determina cuáles con las medidas de control fundamentales que se deben tomar en un proceso industrial, para garantizar la seguridad del producto obtenido. Este método debe aplicarse a cada una de las diferentes alternativas de productos que se obtienen en una industria y su principio es identificar los riesgos potenciales, determinar los puntos críticos en cada etapa del proceso de producción y establecer los sistemas de control. El método también contempla las diferentes medidas correctivas, para mejorar un proceso, o un producto, a través de la rectificación de variables de control en una determinada etapa del proceso una vez identificada como la causante de los resultados no esperados sobre la calidad del producto. Por ejemplo cuando después de la pasterización de un producto se observa contaminación en el producto por algún tipo de microorganismo, ello implica que se debe hacer un análisis en el manejo de variables como la temperatura y tiempo e identificar el problema para poder determinar la acción correctiva que implique cambios en el proceso. Todo ARYCPC en un proceso industrial debe generar un manual de procedimientos que parte del diagrama de flujo para la elaboración del producto, donde se identifican los puntos críticos de control de cada etapa, para estandarizar el proceso ( por ejemplo: temperatura, tiempo, pH, densidad, viscosidad, grados brix, entre otros), así mismo del análisis de riesgos y su posterior identificación de esas etapas en donde existe cualquier tipo de riesgo de tipo microbiológico o contaminantes de otro tipo que afecte la seguridad del producto para el consumidor. Después de las actividades anteriores se determinan las medidas de control que deben adoptarse para reducir o eliminar el factor de riesgo y se establecen los criterios que permitan establecer los puntos críticos para montar todo un sistema de monitoreo cuya esencia es la frecuencia del control. También se debe diseñar y desarrollar un plan de acciones correctivas para cada uno de los parámetros que resultaron fuera de las especificaciones normales y que afectaron la calidad y la inocuidad del producto. Todo lo anterior conlleva a la creación de todo un sistema de aseguramiento de la calidad del producto. Es importante resaltar que el ARYCPC, es diferente para cada industria porque obedece a los procesos que aplica el industrial en la obtención de sus productos, de las características de sus productos y de la misma planta de producción, que presenta diferentes condiciones externas e

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internas de trabajo. En el caso de la leche cruda se tendrán en cuenta los siguientes aspectos: LECCION 4. Calidad de la leche cruda La calidad en la industria lechera La siguiente parte tratará aspectos generales sobre los sistemas de calidad en la industria lechera, partiendo del significado de calidad de la leche, los aspectos relacionados con el aseguramiento de la calidad y sus principios fundamentales, el método de análisis de riesgos y control de puntos críticos que se presentan en las operaciones de almacenamiento de la leche cruda, y finalmente lo relacionado a la estandarización de la leche Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, consulte la guía didáctica y desarrolle las actividades planteadas. Es importante que usted trate de contestar las siguientes preguntas, para que usted mismo analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber.

A partir de la leche se pueden obtener una gran cantidad de productos que necesariamente deben ser procesados en centrales lecheras o industrias lácteas, o en pequeñas plantas de producción a pequeña escala, que si bien no produce grandes volúmenes de productos, si cumplen las normas de buenas prácticas de manufactura y utilizan la tecnología adecuada pueden producir productos de tan excelente calidad que el de las grandes industrias. Todo proceso de elaboración de un producto parte de las características de la leche cruda que es la principal materia prima, entre las cuales se pueden mencionar las siguientes: La leche es líquida y homogénea o en su defecto deberá ser homogenizada de tal manera que pueda transportarse y almacenarse fácilmente para ser sometidas a procesos continuos Las condiciones de la leche pueden variar de acuerdo a su lugar de acopio, sus condiciones de conservación y almacenamiento, lo que requiere que se debe tomar las medidas necesarias para estandarizar la leche con el fin de procesarla Por ser la leche cruda y sus productos intermedios muy perecederos, se requiere tomar las medidas de higiene, sanidad y conservación necesarias durante su procesamiento.

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La leche cruda puede ser contaminada por bacterias patógenas que se pueden desarrollar fácilmente deteriorando su calidad, por lo tanto se debe establecer un control higiénico estricto y de las variables durante su procesamiento. La leche es un medio heterogéneo cuyos componentes se pueden separar en: nata y leche desnatada, extracto seco (leche en polvo) y agua o en cuajada y lactosuero, así mismo puede sufrir muchas transformaciones físicas que dan lugar a una gran variedad de productos. En la fabricación de varios productos se puede realizar una misma operación unitaria, por ejemplo, la transferencia de calor en el tratamiento térmico, la refrigeración la separación de la nata y la homogenización. Prácticamente en la industrialización de la leche para obtener los diferentes productos se utilizan todas las operaciones unitarias, las cuales se pueden resumir así:

Transferencia de masa: bombeo y circulación Transferencia de calor: calentamiento (termización, pasterización,

esterilización) y enfriamiento (refrigeración, congelación) Mezcla/ reducción: agitación, atomización ,homogenización,

recombinación Separación de fases: desnatado, batido, separación de la leche en polvo

del aire de secado Separación molecular: evaporación , secado procesos de membrana,

cristalización Transformación física: formación del gel (por coagulación enzimática o

ácida de la leche), elaboración de helados, proceso de la mantequilla. Además se presenta otros tipos de transformaciones como: las transformaciones microbianas y enzimáticas, tal es el caso de los productos fermentados y de los quesos. Todas estas operaciones requieren de un control de variables en las diferentes etapas del proceso de elaboración de acuerdo a cada uno de los productos que se quieren obtener, con la calidad técnica, nutricional y organoléptica exigida por las normas de calidad. Así mismo en todo proceso de elaboración de los productos se debe realizar el análisis de riesgos para implementar un sistema de calidad que permita la obtención de productos inocuos y seguros para el consumidor es decir con calidad microbiológica y libre de todo tipo de sustancia contaminante que pueda atentar contra su salud.

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Por lo tanto en todos los procesos lácteos es importante tener en cuenta los siguientes aspectos.

Seguridad del producto para el consumidor. La salud del consumidor debe primar sobre todo los demás aspectos, no basta con obtener un producto con características organolépticas agradables y cuya presentación sea atractiva al consumidor. Se debe tener en cuenta que la leche es un medio de cultivo especial para el desarrollo de bacterias patógenas, como ya se estudió en capítulos anteriores y como tal se debe realizar el manejo sanitario y técnico adecuado para evitar toda contaminación de índole microbiana.

Calidad del producto. Se refiere a:

o Valor nutritivo o Calidad de consumo: sabor, aroma y sensación al tacto o Aspecto: color, textura o Conservación o vida útil (en almacenamiento) o Formas de uso: capacidad de untado de: la mantequilla o queso

fundido, batido de la nata, dispersión de la leche en polvo, entre otros.

Calidad del proceso: Además de tener un manejo adecuado de las

variables del proceso y los puntos críticos de control, se debe tener en cuenta la seguridad del personal que opera en la planta y del resto del personal que de alguna manera está próximo a la misma. También se debe tener presente la conservación del medio ambiente mediante un manejo adecuado de los residuos y desechos de la planta. Así mismo de la optimización de los recursos naturales como agua y energía

Costos: considerar los costos de equipos y materiales, las materias

primas, de los aditivos, de los empaques o envases, de energía, agua, mano de obra necesaria, almacenamiento, distribución y mercado, todos estos elementos influyen en la calidad, en el rendimiento del proceso y finalmente en su rentabilidad, claro está sin reducir la calidad del producto.

La calidad de la leche comprende toda la cadena de producción desde su acopio, transporte, almacenamiento y distribución, hasta llegar al consumidor final bien sea como leche pura o transformada en sus derivados. Entre los aspectos que tienen que ver con la calidad de la leche los más relevantes son la composición natural de la leche y su calidad higiénica. El primer aspecto está relacionado con la cantidad de grasa y proteína de la leche cruda, teniendo en cuenta su composición en grasa y proteínas se determina

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normalmente el precio de la leche. La calidad higiénica de la leche es más difícil de determinar en el sentido de que las medidas de control dependerá de las condiciones locales y de la normalización, pero, de todas formas debe analizarse muestras de leche con regularidad, y la eficacia de este control dependerá de condiciones tales como:

• Concientización a los productores sobre los riesgos de contaminación y de la medidas preventivas que debe tomar par producir una leche con excelente calidad. Ello implica el desarrollo da campañas de capacitación y motivación.

• Estímulos económicos al productor de leche de buena calidad y a los

productores que producen leche de mala calidad higiénica o leche adulterada, sanciones drásticas desde multas hasta cárcel y por supuesto la prohibición de su mercadeo.

• Apoyo a los productores de leche que presenten dificultades para

elaborar leche de buena calidad especialmente cuando ocurre accidentes en alguna etapa de la cadena de producción.

• En caso de presentarse algún problema en el proceso de producción de

la leche, (por ejemplo en la refrigeración), que redunde en la mala calidad de la leche, el productor debe informar a la central lechera para suspender la producción de ese lote de leche. En otras palabras toda leche que no cumpla con la calidad higiénica adecuada debe desecharse inmediatamente.

Almacenamiento y transporte de la leche El propósito durante las operaciones de almacenamiento y transporte es ante todo obtener leche cruda de excelente calidad evitando todo riesgos de contaminación tanto en lo que se refiere a microorganismos patógenos como a otras sustancias químicas que puedan ser dañinas al hombre. La meta final es minimizar pérdidas de la leche. Para lograr este propósito se deben utilizar unos equipos de fácil limpieza y hechos de materiales adecuados a para este tipo de producto y finalmente realizar un balance continuo sobre la composición de la leche y un registro de pérdidas con el fin de dar la solución oportuna a cualquier problema que se presente. Las operaciones de transporte y almacenamiento comprenden las siguientes operaciones.

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Recogida y recepción de la leche

Consiste en que la leche se recoge en cantinas, bidones o en camiones cisterna para ser transportada a la central lechera. Para este transporte de la leche en cantina, es refrigerada previamente en la granja en tanques refrigerantes o se transporta directamente en las cantinas sin previa refrigeración.

Cuando se transporta la leche en cantinas sin previa refrigeración, la temperatura de la leche puede llegar a 10oC o inclusive aumentare a 23 oC, según las condiciones de climatológicas de la región por donde es transportada, esta leche tiene el riesgo de ser contaminada por bacterias mesófilas que normalmente producen la fermentación láctica y ello dependerá de las medidas de higiene que se tomaron donde su ordeño. Cuando la leche llega a la central debe ser refrigerada a menos de 6 oC para ser almacenada por máximo dos días.

Cuando la leche ha sido mantenida en tanques refrigerantes ( en los camiones cisterna), puede ser contaminada por microorganismos psicrótrofos y por lo tanto requiere de un tratamiento diferente que el de la leche transportada en cantinas pero de todas formas esta leche tendrá mejor calidad higiénica que la que ha sido transportada en cantinas.

En el muelle de recepción la leche que ha sido transportada en el camión cisterna debe ser sometida en forma rutinaria a examen organoléptico y de la temperatura para que no se deteriore su calidad y mantener un riguroso sistema de limpieza para evitar toda contaminación. Lo ideal es mantener la leche a menos de 5 oC.

Teniendo en cuenta las anteriores condiciones es posible conservar la calidad de la leche antes de ser procesada en la planta. Almacenamiento de la leche

La leche almacenada generalmente proviene de diferentes lotes con variada composición y calidad que pueden en un momento dado afectar las variables en los procesos y por ende la calidad de los productos finales obtenidos, pero utilizando silos de almacenamiento de mayores cantidades (aprox. de de 300.000 Kg.) se reduce significativamente las variaciones entre los lotes de leche recogida durante 1 o 2 días. Durante el almacenamiento de la leche en silos de refrigeración pueden ocurrir los siguientes riesgos de alteración de la leche: crecimiento de microorganismos psicrótrofos, actividad enzimática, cambios químicos y cambios físicos.

Crecimiento por psicrótrofos

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Cuando el número de bacterias es superior a 5 x 105/ml existe el riesgo de que estas bacterias hayan producido enzimas termorresistentes como las lipasas y las proteasas que pueden deteriorar el producto final. Para evitar estos efectos es necesario someter la leche a un tratamiento adecuado de almacenamiento de la leche según el tiempo en que va a ser procesada en la planta. Cuando la leche va a ser procesada en máximo dos días es suficiente con mantenerla a una temperatura menor de 4 oC, pero, cuando la leche no se alcanza a procesar en esos días se requiere someter la leche al tratamiento de termización (65 oC por 15 segundos) y su posterior refrigeración, así es posible conservar la leche por 4 días más sin que aumente su carga bacteriana y sin afectar las enzimas ni aglutinas de la leche. Actividad enzimática

La actividad enzimática de la lipasa, ocurre especialmente en la leche fresca, también otras enzimas como las proteasas y fosfatasas ocasionan algunos cambios. Para inactivar dichas enzimas se deben evitar las variaciones de temperatura entre 5 y 30 oC y los daños en la membrana de los glóbulos grasos.

Cambios químicos

Ocurren por la exposición a la luz lo cual ocasiona sabores extraños, así mismo por la utilización de aguas contaminadas (aguado de la leche) y el uso de desinfectantes que contienen Cu porque catalizan la oxidación de los lípidos. Cambios físicos

Los cambios físicos más comunes son: Separación de la nata en la leche cruda termizada o refrigerada, esto se puede evitar agitando regularmente la leche; lesiones en los glóbulos grasos, ocasionada por las fluctuaciones de temperatura e incorporación del aire ocurriendo la cristalización de parte de la grasa; parte de la caseína beta se solubiliza y pasa al suero, ocasionando el aumento de la viscosidad del plasma y reduciendo la capacidad de coagulación de la leche. La capacidad de coagulación se restablece al someter la leche a un calentamiento temporal a temperaturas alrededor de 50 oC o superiores.

. LECCIÓN 5. Estandarización Se refiere a la estandarización de la composición de un producto lácteo con el fin de cumplir las normas técnicas legales u obtener unas determinadas

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características que el fabricante le quiere dar a sus productos finales. La mayoría de las veces se estandariza el contenido graso y en otras ocasionas el contenido de proteínas u otro componente. La medida de densidad o turbidez sirve para determinar el contenido graso y el índice de refracción o densidad para determinar el extracto seco. La estandarización de la leche básicamente consiste, en modificar la relación materia grasa / extracto seco magro de la leches para obtener la cantidad deseada en el producto final. Es la primera operación que se debe realizar en todo proceso de industrialización de la leche. Cuando la estandarización es discontinua o por cochadas, entonces, la leche se desnata o se le adiciona nata dependiendo del resultado de los análisis. Cuando se hace por el método continuo o automático, se utiliza un aparato llamado estandarizador, que esta provisto de dispositivos programados para realizar el muestreo, el análisis y la corrección respectiva. Para interpretar los resultados es necesario conocer las relaciones entre turbidez y contenido graso y entre la densidad y extracto seco, en la leche original. También se utiliza el método de reflexión infrarroja para analizar el contenido de agua en la leche en polvo. Después de la estandarización se debe comprobar si se ha alcanzado el rango deseado.

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LECTURA COMPLEMENTARIA

Algunas Reflexiones sobre la Calidad de la Leche en Colombia

Cotrino B. Víctor D.M.V Médico Veterinario, DMV. Director Científico LMV Ltda. dircientifica@lmvltda.com

Gaviria. Blanca Cecilia, Bact. Gerente LMV gerencia@lmvltda.com

Contenido

¿Por qué existe gran diferencia entre la calidad de la leche cruda de los países industrializados y los nuestros?

¿Cuál sería entonces la norma a proponer para la leche cruda?

Con periodicidad, en el ámbito nacional se habla de la calidad de la leche y sus derivados, que consumimos, unas veces por modificación de la composición o el volumen, otras por la presencia de adulterantes y las más frecuentes e importantes por la sanidad e inocuidad para el consumidor. En todas estas circunstancias se dan explicaciones, se buscan responsables entre los participantes de la cadena de producción, se fijan propósitos, se insinúan nuevas medidas, pero al final los resultados no han aportado una solución que garantice la calidad e inocuidad.

Cuando se trata de leche líquida los problemas de composición y medida son fácilmente controlables pero, para solucionar lo relacionado con la inocuidad se requiere procesar leche cruda de óptima calidad. En este concepto de tipo microbiológico se fundamente la premisa “ningún proceso mejora la calidad de la leche, simplemente la conserva y prolonga en el tiempo”.

Los países que hoy ofrecen en el mercado leche líquida de óptima calidad tienen parámetros para leche cruda del siguiente orden:

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Recuento de Bacterias Mesófilas < 100.000 UFC/mL

Recuento de Células Somáticas < 450.000 / mL

Punto Crioscópico - 0.540

Residuos de Antibióticos Ausencia

Allí, la industria ha sido la mas interesada en el mejoramiento de la calidad de la leche cruda y es así que hoy las mejores bonificaciones se tienen cuando el recuento de Mesófilos es inferior a 20.000/ mL y el de Células Somáticas inferior a 250.000/mL. Estas exigencias de la leche cruda como materia prima les permite ofrecer leche pasteurizada envasada en cartón o plástico que dura hasta tres semanas en mostrador, razón por la cual la ultrapasteurización (UHT) y el uso de envases asépticos se destinan a otros derivados diferentes a leche líquida.

Aceptando que en Colombia se ha notado, en los últimos años, una mejoría en la calidad de la leche cruda, el porcentaje que llega a las plantas con menos de 100.000 UFC/mL difícilmente supera al 20 % y que con la norma contemplada en el Acuerdo de Competitividad, con un Tiempo de Reducción de Azul de Metileno, TRAM, mayor a 3 horas, se están aceptando leches que pueden tener hasta 10.000.000 de microorganismos por mL.

En un trabajo realizado en Colombia sobre 119 muestras de leche en una planta de la sabana de Bogotá, se encontró que un TRAM de dos horas equivale a 27 millones de bacterias por mL, 4 horas a 5 millones, el de 6 horas a 2 millones y el de 8 horas a 1.100.000 bacterias/mL.

La deficiente calidad bacteriológica de la leche cruda que entra al pasteurizador, produce como resultado una leche pasteurizada con muy pocos días de duración, con cambios en sus características organolépticas y lógicamente con riesgos sobre la salud del consumidor.

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¿Por qué existe gran diferencia entre la calidad de la leche cruda de los países industrializados y los nuestros?

Diferentes factores explican estas diferencias:

• Los países industrializados generalmente producen excedentes para exportar, lo que les permite aplicar normas más estrictas al productor ante la mayor oferta de leche. Adicionalmente deben producir derivados de máxima calidad que sean competitivos en el mercado internacional, mientras en los países de producción deficitaria el productor siempre tiene un comprador y las exigencias de calidad por parte de los procesadores, no son uniformes y los consumidores locales, como en el caso colombiano, nos hemos acostumbrado a unos niveles de calidad relativamente bajos, o como el de aceptar que una leche pasteurizada dure solamente tres días en el mostrador.

• Los sistemas de producción en grandes hatos o aún en pequeños pero que en su totalidad están dotados con sistemas de refrigeración, contrasta con los nuestros donde predomina el pequeño productor con bajos recursos para la implementación de frío. Esto está agravado por los problemas de infraestructura vial y eléctrica, grandes distancias, diversidad de zonas productoras y temperatura ambiente.

• Mientras que la industria láctea en los países desarrollados se caracteriza por pocas pero grandes empresas, con los mismos niveles de exigencia en calidad y en muchos casos con un sistema de integración vertical donde el productor participa en los beneficios de la transformación, contrasta con la existencia de muchas empresas de pequeña capacidad en nuestro medio casi siempre con subutilización de la infraestructura instalada y sobre todo sin unificación en los criterios de calidad que varían de acuerdo con la alta o baja oferta.

• El cumplimiento de las normas para el productor en esos países es una cultura y un compromiso social, que de no hacerlo le representa grandes pérdidas por precio, rechazo del producto y aún la responsabilidad de la leche que se dañe cuando se mezcla. Aún no tenemos en Colombia una norma de cumplimiento obligatorio para la leche cruda y la

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contemplada en el Acuerdo de Competitividad está muy lejos de la ideal y no estimula a los productores para mejorar la calidad. Todos los países que han establecido los sistemas de pago con bonificación y sanción por calidad han tenido una respuesta efectiva y relativamente rápida en la calidad de la leche cruda.

¿Cuál sería entonces la norma a proponer para la leche cruda?

Lo ideal sería una norma ÚNICA, lo mas cercana posible a los estándares internacionales pero las grandes diferencias de los factores ya comentados, hace difícil la aplicación y cumplimiento de una norma única ya que si esta es muy laxa para que pueda ser cumplida, no estimulará la producción de calidad por parte de otros y si es muy estricta, un altísimo porcentaje de productores no tendrían opción de mercado. En Latinoamérica se han empleado distintas alternativas para impulsar la calidad de la leche cruda, por ejemplo, Uruguay, Argentina y Chile, liderados por la industria, establecieron sistemas de pago con el método bonificación/sanción y el estado actúa como ente de control para el cumplimiento de las normas. En el caso concreto de Uruguay, el Ministerio de Agricultura vigila la exactitud y precisión de los laboratorios encargados de los análisis bajo la modalidad de rondas interlaboratorios con 20 muestras mensuales. Brasil acaba de promulgar una norma única para el mejoramiento de la leche cruda donde se espera que para el 1o de Enero de 2005, toda la leche cruda que se comercialice, tenga menos de 1.000.000 de UFC/mL y menos de 1.000.000 de Células Somáticas/mL, norma que se mantendrá vigente hasta el 2.008 cuando se reducirá a 750.000 para cada parámetro y espera llegar en el 2011 a menos de 100.000 Bacterias/ mL y menos de 450.000 Células Somáticas. Este modelo puede ser cuestionado porque los que hoy producen leche de calidad similar a la que esperan en el 2.11 no se encuentran incentivados. De otra parte queda la incertidumbre de lo que pasará el día que se cambie el parámetro y muchos productores aún no lo cumplan cuando muy posiblemente se dará una prórroga, situación similar a lo que ha pasado en Colombia con la venta directa al consumidor, de la leche cruda.

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Tomando como ejemplo las experiencias de algunos países latinoamericanos que han mejorado la calidad de la leche cruda y teniendo en cuenta nuestros sistemas de producción, una normatividad con categorías podría ser la mas apropiada para nuestro medio porque desde el momento de su aplicación, premia la buena calidad y sanciona la mala, se puede ir ajustando en el tiempo y aún se podría orientar la utilización de la leche cruda según el producto que se elabore, donde la de mejor calidad se usaría para leche fluida y la de menor para transformación industrial. A manera de ejercicio se pueden plantear tres categorías: Grado A: Con parámetros internacionales, es decir, Recuento de Bacterias: menos de 100.000 UFC/mL; Recuento de Células Somáticas: Menos de 450.000/mL, Punto Crioscópico de -0.540, y Ausencia de Residuos de Antibióticos Grado B: Recuento de Mesófilos: Menor de 1.000.000 UFC/mL, RCS menos de 750.000/mL. Punto Crioscópico y Residuos de Antibióticos: Igual a Grado A. Grado C: Mas de 4 horas de TRAM o menos de 5.000.000 de bacterias mesófilas por mL; Menos de 1.000.000 de Células Somáticas. Parámetros iguales a Grado A, para Residuos de antibióticos y Punto Crioscópico. La leche Grado B tendría el precio base, con un porcentaje de bonificación para el grado A y de sanción para el Grado C y entre mas amplio sea, mayor estímulo tendrá el ganadero para pasar de una categoría a otra. También se podrían dar plazos para estrechar cada uno de los parámetros en los distintos grupos con el fin de mejorar más rápidamente. A pesar de la flexibilidad de las normas especialmente para la Categoría C, quedaría por resolver la conservación de la leche cruda que se maneja a temperatura ambiente. Estudios que hemos realizado demuestran que la velocidad de multiplicación de la carga microbiana en la leche es de 30 minutos cuando se mantiene a 30ºC , una hora cuando se conserva a 20 º C, 4 horas cuando se mantiene a 10ºC y 12 horas cuando se le da la refrigeración óptima de 3 – 5ºC. Esto quiere decir que en los tiempos mencionados, la población bacteriana duplica su número. Microbiológicamente hablando no es posible que una leche cruda caliente, a temperaturas por encima de 20ºC llegue a una planta procesadora con una acidez titulable inferior a 0.19 % y una

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prueba de Alcohol Negativa. Esta afirmación se desprende del hecho que para tener una leche recién ordeñada con menos de 10.000 UFC/mL se requiere de muy buenas prácticas de ordeño donde se garantice la limpieza y desinfección de pezones, manos o máquinas y que el hato tenga una prevalencia de mastitis clínica y subclínica inferior al 10 % de pezones. Condiciones que se dan en pocas fincas del país razón por la cual es muy frecuente encontrar cargas microbianas superiores a 100.000 UFC/mL en la leche recién ordeñada, que cuando se mantengan a 20ºC durante 4 horas, la población final será de 1.600.000 /mL y si es a 30ºC superará los 35 millones/mL. Para nadie es un secreto que en el país existen zonas y sistemas de producción con pequeño productores que tienen en la leche, el único medio de sustento, que por las distancias, temperatura ambiente, carencia de refrigeración y tiempo de transporte, no podrían entregar su producción sino se les ofrece una alternativa de conservación diferente a la refrigeración. Algunos países en vía de desarrollo han aceptado propuestas de conservación de la lecha cruda como complemento a la refrigeración utilizando la estimulación de la enzima lactoperoxidasa. Cualquier decisión a que se llegase sobre la aplicación de un preservante debe estar sustentada en evaluaciones multidisciplinarias y posteriormente en un proceso de capacitación para que el productor ponga en práctica una Rutina de Ordeño y un manejo de la leche cruda donde se minimice el riesgo de contaminación y no permitir que se aplique para enmascarar deficiencias en la calidad higiénica. Nota. ¿Qué conclusiones podría usted sacar de esta lectura? ¿Qué aportes podría dar a la misma?

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Apreciado estudiante:

1. Después de haber estudiado el capítulo anterior, lea la guía didáctica y desarrolle las actividades planteadas para este capítulo.

Recuerde “Sólo en la medida que se aplique el conocimiento y se transfiera para explicar ,resolver problemas o a casos reales, este adquiere significado y por ende se convertirá en un aprendizaje permanente” (Margarita G. de Illera, julio 2005)

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UNIDAD II TECNOLOGIA DE LOS PRODUCTOS LACTEOS:

Leche cruda – leche evaporada – leche fermentada

Introducción En esta unidad se tratan los siguientes aspectos: Los principios tecnológicos del procesamiento de la leche para consumo directo y los principios tecnológicos de los productos obtenidos a partir de la leche como: leches concentradas, leches en polvo y leches fermentadas. El propósito de esta unidad, es que el estudiante conozca y se apropie de los principios tecnológicos que intervienen en los diferentes tratamientos de la leche para consumo directo y para la obtención de los productos derivados de ella. Así mismo que comprenda la necesidad de un buen control de todos los parámetros involucrados en los diferentes procesos que apunten a la obtención de un producto con buena calidad higiénica, técnica y nutricional.

Objetivo General Conocer, comprender y aplicar las diferentes operaciones que se realizan para la obtención de la leche para consumo directo y para su procesamiento industrial que conlleve a la obtención de productos con la calidad técnica, higiénica y nutricional requerida para que un producto sea apto para el consumo humano. Objetivos específicos

• Conocer y comprender en que consiste la operación de enfriamiento de la leche y el equipo utilizado para dicha operación.

• Conocer y comprender los parámetros que se deben tener en cuenta para

el almacenamiento de la leche.

• Conocer y comprender en qué consiste la operación de higienización de la leche

• Conocer y comprender en qué consiste la operación del descremado y

cuál es su función.

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• Conocer y comprender cuales son los diferentes tipos de tratamiento

térmicos que se puede realizar en la leche, identificando sus ventajas y desventajas.

• Aplicar las diferentes etapas del proceso de la leche para su

industrialización

• Comprender y aplicar los procesos tecnológicos para la obtención de: leches concentradas, leche en polvo, leches fermentadas. Identificar y analizar los diferentes defectos que se presentan en cada uno de los productos obtenidos a partir de la leche, determine las causas y la forma de corregirlas o evitarlas

• Comprender y aplicar los cálculos matemáticos que se requieren en cada

uno de los procesos para la estandarización de los diferentes productos

• Aplicar los principios sobre de balance de materia y energía como herramienta importante para el cálculo del rendimiento y costos de los diferentes procesos tecnológicos.

• Conocer y aplicar lo relacionado con el control de calidad para cada uno

de los productos obtenidos de acuerdo a las características técnicas, nutricionales y microbiológicas específicas para cada producto según las normas establecidas.

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AUTOEVALUACION INICIAL

Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, debe consultar la guía didáctica, y realizar las actividades de aprendizaje planteadas. También es importante que trate de contestar las siguientes preguntas, para que usted mismo analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber. A. Tratamiento de la leche para consumo directo

1. ¿Cuáles son los tratamientos básicos que se realizan en la industrialización de la leche para consumo directo?

2. ¿En qué consisten las operaciones de enfriamiento, almacenamiento, higienización y descremado y cuál es la función de cada una?

3. Cuáles son las operaciones que involucra la higienización?. Describa cada una de ellas.

4. ¿Cuál es la diferencia entre pasterización baja, alta y ultrapasterización? Tenga en cuenta las siguientes variables: temperatura, tiempo y calidad técnica, física y microbiológica de la leche.

B. Leche concentrada o evaporada 5. ¿Qué entiende usted por leche concentrada o evaporada? 6. Realice un diagrama de flujo para el proceso de elaboración de una leche

evaporada y describa brevemente cada una de las etapas, indicando los diferentes parámetros o puntos críticos de control.

7. ¿En qué consiste el proceso de estandarización de la leche para la obtención de sus productos?

8. Qué entiende por leche condensada azucarada? 9. Realice un diagrama de flujo para el proceso de elaboración de la leche

condensada azucarada y describa cada una de las etapas del proceso. 10. Describa los diferentes defectos que se pueden presentar en la leche

condensada azucarada, identificando las causas y la forma de prevenirlos.

C. Leche en polvo 11. ¿Qué entiende usted por leche en polvo? 12. ¿Cuáles son los métodos de desecación de la leche en polvo? 13. Elabore un diagrama de flujo para la elaboración de la leche en polvo

señalando los puntos críticos de control y describa cada una de las etapas del proceso.

14. Describa los diferentes defectos que se pueden presentar en la leche en polvo, identificando las causas y la forma de prevenirlos.

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D. Leches fermentadas

15. ¿Que entiende por leche fermentada? 16. ¿Cuántos tipos de leches fermentadas conoce? 17. ¿Cuáles las características físicas, químicas y nutricionales de las leches

fermentadas? 18. ¿Cómo se elabora el yogurt? 19. ¿Qué defectos se pueden presentar en este tipo de productos?

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CAPÍTULO 4. TRATAMIENTOS DE LA LECHE PARA CONSUMO DIRECTO La leche una vez recibida en la planta es sometida a una serie de tratamientos físicos que son realizados en las secciones de recepción y de proceso y su tratamiento depende del producto a elaborar. Los tratamientos básicos se resumen en

Enfriamiento Higienización Descremado Homogenización Tratamiento térmico (pasterización, refrigeración)

LECCION 1. Enfriamiento La leche que no vaya a ser procesada en un corto tiempo después de recibirse en la planta, debe ser enfriada a unas temperaturas entre 4 y 5oC para almacenarla hasta que inicie su procesamiento. Sin embargo si la leche va a ser utilizada par la producción de quesos se debe mantener a una temperatura de 10 oC, ya que temperaturas más bajas afectan las propiedades del Caseinato de Calcio, componente básico para la producción de queso. El enfriamiento de la leche se efectúa en un Intercambiador de calor de placas, que consiste en un equipo provisto de placas en acero inoxidable colocadas paralelamente unas de otras y separadas por empaques de goma, su disposición en forma alterna permite que circule dos corrientes de flujo: el de la leche y el de agua helada, que se encuentra a una temperatura entre 2 y 2.5 oC, encargándose de absorber el calor de la leche y enfriarla. A las temperaturas óptimas para su almacenamiento. (4 a 5 oC). El intercambiador de calor también se utiliza para el tratamiento térmico de la leche específicamente para la pasterización alta, por lo que se tratará con más detenimiento en el numeral relacionado con la pasterización. LECCION 2. Almacenamiento una vez fría la leche se transporta a tanques de almacenamiento de donde se enviarán a las diferentes secciones de proceso, normalmente la capacidad de los tanques de almacenamiento de la leche se determina con base a la capacidad de producción de la planta es decir a la capacidad que tiene la planta de producir un volumen determinado de productos. La capacidad adecuada del

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tanque de almacenamiento será la diferencia entre el volumen de la leche que se recibe en determinado período y el volumen de la leche que se industrializa, lo cual dará la capacidad del tanque de almacenamiento de le leche que no se industrializará en ese mismo período, sin embargo es importante dar un margen mayor en la capacidad de los tanques para situaciones imprevistas. Los tanques de almacenamiento deben cumplir con las siguientes especificaciones: el material de construcción debe ser en acero inoxidable, provistos de un sistema cerrado, puede estar en posición horizontal o vertical, debe poseer un agitador tipo sanitario, tablero de control con indicadores de medición de volumen y temperatura. Deben estar diseñados con las condiciones necesarias para almacenar la leche a temperaturas entre 4 y 5 oC por un período mínimo de 20 horas en climas fríos o templados pero en climas cálidos se les debe instalar un material aislante. Su ubicación puede ser en la sección de recepción o de proceso, en el último caso debe estar cerca de los clarificadores e intercambiadores de calor. LECCION 3. Higienización Debido a que la leche cruda generalmente contiene macro y micro partículas o cuerpos extraños que pueden haberse originado durante las operaciones antes y después del ordeño, según las condiciones sanitarias con que se has realizado, Es necesario entonces realizar las operaciones de filtración y centrifugación en la etapa de recepción de la leche con el fin de eliminar toda impureza que traiga antes de someterla a las otras operaciones para su industrialización. La operación de centrifugación se realiza en unos equipos llamados clarificadores.

Δ Filtración

Esta operación consiste en pasar la leche por unos filtros de tela sintética o algodón, en el momento de traspasar la leche que viene de su centro de acopio (granja) al tanque de balanza donde se realiza la eliminación inicial de las macropartículas o elementos extraños que trae la leche cruda. Normalmente se realiza un segundo filtrado al precalentar la leche en el intercambiador de calor que generalmente está provisto de filtros a presión.

Δ Clarificación o centrifugación

Esta operación consiste en llevar la leche a una clarificadora que funcionan por centrifugación separando en la superficie de la pared interna del aparato todos los contaminantes que quedan después de haberla sometido a la filtración el diseño de este máquina es semejante al de una descremadora, con algunas diferencias según sea el tratamiento de la leche a realizar.

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Δ Bactofugación

Es la operación mediante la cual la leche se somete a un equipo de bactofugación para separar además de las partículas contaminantes de la leche , cierto tipo de bacterias esporuladas como los bacilos y los Clostridium, que producen efectos nocivos en la producción de algunos quesos como el Gruyére y Emmenthal. Mediante esta operación se logra eliminar alrededor del 90% de las bacterias mencionadas con un pérdida máxima del 1.5% de leche. Una mayor eficacia en el proceso se logra reduciendo la viscosidad de la leche mediante el calor sometiéndola a unas temperaturas entre el 60 y 65 oC.

Δ Homogenización

Esta operación se aplica a la leche con el fin de reducir el tamaño de los glóbulos grasos de la leche o la crema y evitar la aparición de la grasa en la superficie al separarse la fase hídrica de la materia grasa.

El procedimiento consiste en someter la leche a unas presiones entre 250 a 350 kilogramos por centímetro cuadrado cuando se conduce a través de un tuvo cerrado por el orificio externo o salida de la leche con un tapón cónico de acero, donde choca con gran fuerza lográndose el rompimiento de los glóbulos grasos de la leche hasta obtener un tamaño entre 1 a 2 micras. La salida de la leche por la abertura del tapón produciéndose una reducción rápida de la presión de la leche ocasionando el estallido del glóbulo graso.

La operación de homogenización se puede realizar antes o después de la pasterización y es importante analizar la ventaja de uno y otro proceso desde el punto de vista microbiológico.

Cuando la pasterización se realiza antes, de la homogenización, en un leche contaminada por bacterias entre las cuales se encuentran los Staphylococcus, que se agrupan en forma de racimos, o las Sarcinas que se agrupan en paquetes, al recibir la leche el tratamiento de pasterización se eliminan las bacterias de la superficie y sobreviven las del centro, entonces cuando se aplica la homogenización se rompen los racimos o paquetes produciéndose un conteo mayor de células bacterianas.

Cuando se realiza primero la homogenización y después la pasterización, las agrupaciones de bacterias mencionadas, se separan y se convierten en cocos aislados, los cuales se destruyen más fácilmente por acción del calor. La temperatura de homogenización aconsejable es de 65 a 70 oC; sin embargo un efecto desfavorable en este procedimiento es que se aumenta la

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superficie de materia grasa ( al reducirse el tamaño del glóbulo graso) lo que disminuye la acción de los agentes químicos emulsificantes y protectores del glóbulo graso, la lecitina y las proteínas de la membrana del glóbulo y con ello los triglicéridos quedan expuestos a la acción de la lipasa, ocasionando el efecto de rancidez de la crema, efecto que se puede obviar si se somete la crema a una pasterización alta, cuya temperatura sea de 90 oC por 15 a 20 segundos, con el fin de inactivar o destruir la enzima.

LECCION 4. Descremado Esta operación tiene como objetivo separar parcialmente o totalmente el contenido de materia grasa de la leche. Para este se utiliza una descremadora que opera por centrifugación. Y su diseño es parecido a la clarificadora. Para lograr un descremado óptimo se debe someter la leche a una temperatura entre 30 y 35 oC. El descremado total de la leche se utiliza para obtener una crema con un alto contenido de materia grasa (aproximado a 40%) la cual se utiliza en la elaboración de la mantequilla. El descremado parcial es utilizado para reducir el contenido graso de la leche que se necesita en la elaboración de quesos, o productos tipo light y dicha proporción dependerá del tipo de queso o producto a obtener. La leche descremada tiene una variedad de usos entre los cuales se encuentra la producción de quesos de diferente contenido graso, la producción de leche en polvo descremada o para la producción de caseína,

• Tratamiento Térmico Cualesquiera que sea el tipo de leche de productos o subproductos a obtener se requiere someter la leche a un tratamiento térmico previo. Este tratamiento tiene varios objetivos a saber: Destruir todos los agentes patógenos causantes de enfermedades al hombre tales como bacterias, Rickettsias, virus, protozoarios Reducir los microorganismos saprofitos que son los que generalmente afectan la calidad de la leche y sus productos. Aumentar el período de conservación de la leche y sus productos. El nombre de pasterización se debe al químico francés Louis Pasteur quien a finales del siglo XXI descubrió a través de sus investigaciones la manera de eliminar las levaduras indeseables en la fermentación del vino y de la cerveza, mediante la aplicación de calor a una temperatura aproximada de 65 por 30

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minutos logrando así que las levaduras fundamentales para la elaboración de estos productos pudieran crecer. A fines del mismo siglo el procedimiento realizado por Pasteur se aplicó a la leche obteniéndose los resultados favorables con respecto a la conservación de la calidad microbiológica de la leche, sin alterar su calidad organoléptica. Hoy en día se realiza este tratamiento en la elaboración de muchos productos que pertenecen a otros grupos de alimentos, como frutas, hortalizas entre otros. La pasterización es entonces un tratamiento térmico por debajo del punto de ebullición del agua y en un tiempo mínimo que permita las destrucción total de los microorganismos patógenos, se han realizados diferentes ensayos para determinar las diferentes combinaciones de tiempo y temperatura a los cuales se destruyen las bacterias patógenas que pueden crecer en el medio de la leche, obteniéndose los resultados que aparecen en la tabla 3. El equipo más utilizado hoy en día para la pasterización de la leche es el intercambiador de calor de placas, más adelante se dará una breve descripción de este equipo. Tabla 4. Tiempo (en segundos) de muerte térmica de algunas bacterias patógenas BACTERIAS 60 oC. 65 oC. 70 oC. 75 oC. 80 oC. Mycobacterium (tuberculosis)

17 –32 seg 10 –17 seg 5-8 seg 2-3 seg

Brucella Melitensis (fiebre malta)

175–210seg 32-55 22-29 10-12 2-4

Corynebacterium (difteria)

28-35 9-10 3 2 2

Salmonella typhosa (fiebre tifoidea)

76-82 17-19 6-7 2-3 2

Streptococcus pyogenes (intoxicación alimentaria)

1080-1330 58-63 12-15 5-7 3-4

Escherichia Coli 125 18 - 4 2 Fuente: Patrick Francis Keating Introducción a la Lactología. Se distinguen tres métodos de pasterización: la pasterización lenta o baja, la pasterización alta y rápida y la ultrapasterización. LECCION 5. Pasterización.

• Pasterización lenta o baja. Mediante este tratamiento la leche se somete a temperaturas entre 63 a 65oC por un tiempo de 30 minutos para luego someterla e enfriamiento. Este

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tratamiento por se suave no produce mayores modificaciones en las características de aroma, color y sabor de la leche y la separación de la crema es más ràpida. Desde el punto de vista bacteriológico es un método eficaz para eliminar las bacterias patógenas siempre y cuando no se trabaje grandes volúmenes y se evite la formación de espuma, para que no se contamine la leche por bacterias termorresistentes. Se aconseja este tratamiento para cantidades de leche hasta de dos mil litros, y con leches con escasa carga bacteriana. Para cantidades mayores se aconseja el método de pasterización alta o rápida. El equipo utilizado puede ser el de una tina quesera provista de doble pared por donde se hace circular agua fría y agua caliente, por supuesto la operación de transferencia de calor es bastante lenta pues además de los 30 minutos debe tenerse en cuenta el tiempo que se necesita para ajustar la temperatura requerida para el calentamiento y luego para el enfriar la leche.

• Pasterización rápida o alta Consiste en someter la leche a una temperatura de 72 oC, durante 15 segundos. Es el tratamiento más utilizado actualmente. Esta pasterización se realiza en un pasterizador propiamente dicho o intercambiador de calor de placas. (Figura 9). El intercambiador de calor de placas consiste en un equipo de placas rectangulares y de superficie ondulada que se unen en forma vertical y en posición paralela, mediante empaques de goma localizados en la periferia de las placas. Entre los espacios de las placas circula en forma alterna la leche y el agua caliente o fría, siendo el flujo de la leche continuo lo cual es una ventaja en tiempo y sobre la calidad de la leche teniendo en cuenta que una de las características del equipo es que es un sistema cerrado. El cuerpo del intercambiador está divido en dos secciones una anterior (adelante) o de calentamiento y otra posterior (atrás) o de enfriamiento. La primera sección (anterior) esta provista de dos áreas, la de recuperación y la de pasterización. En la sección de recuperación fluye la leche fría, encontrándose con la leche que ha sido pasterizada (área de pasterización a temperaturas de 72 - 73 oC por 15 a 20 segundos) y que fluye en sentido contrario. Es en esta sección donde ocurre el intercambio de calor: la leche caliente cede calor a la leche fría, enfriándose y la leche fría absorbe calor y se calienta, ocurriendo el precalentamiento. La leche que sale de la sección de recuperación, pasa a la sección de enfriamiento (posterior), que también está provista de dos áreas: una por la que circula agua fría y que enfriará la leche que entra precalentada y la otra por la que circula el agua helada y enfría aún más la leche hasta una temperatura de 4 oC para pasar enseguida al tanque de almacenamiento.

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En resumen la leche realiza el siguiente recorrido: precalentamiento (en la zona de recuperación), pasterización (72 - 73 oC por 15 –20 segundos); enfriamiento con leche fría en la zona de recuperación, y con agua fría y finalmente con agua helada, en la zona de enfriamiento. Ventajas de este tratamiento con respecto a la pasterización baja:

Flujo de la leche continuo, permitiendo manejar grandes cantidades en una misma jornada de trabajo.

Mayor ahorro de energía. Recuperándose hasta un 80% de calor Mayor rapidez (de 2 a 3 minutos) Ocupa menos espacio Menor riesgo de contaminación de la leche Mayor garantía de higiene ( más facilidad de limpieza)

• Ultrapasterización

Consiste en someter la leche a temperaturas entre 110 - 115 oC por un tiempo no mayor de 4 segundos. Para luego envasarla en empaques de cartón o Tetrapak. Mediante este método la leche tiene un mayor período de conservación sin aplicar ningún sistema de refrigeración ni en el transporte ni en los almacenes o tiendas. Por lo tanto la leche podrá ser transportada y distribuida a lugares lejanos sin sufrir deterioro alguno, así mismo ubicarla en los anaqueles de los supermercados y tiendas a temperatura ambiente siempre que se tengan en cuenta las condiciones requeridas para su transporte, distribución y almacenamiento. El proceso que implica la obtención de una leche ultrapasterizada es el de inyectar directamente sobre la leche pasterizada una corriente de vapor purificado, con lo que se logra la elevación de la temperatura deseada para pasar a una cámara de vacío donde ocurre las expansión del líquido y como consecuencia la separación de vapor, el cual es absorbido por la corriente del agua que se utiliza para generar el vacío de la cámara.

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Figura 9. Esquema de circulación en un intercambiador de calor de placas

Reproducción. Charles Alais Ciencia de la Leche.

• Pasterización de la leche para la fabricación de quesos Para la elaboración de quesos se debe pasterizar la leche a temperatura de 70

oC durante 15 a 20 segundos, el tratamiento rápido o a 65 oC por 30 minutos en el tratamiento lento. Un tratamiento térmico a temperaturas más elevadas produce la precipitación del calcio como trifosfato de calcio que es una sal insoluble. Este fenómeno descompensa el calcio iónico frente al calcio coloidal ocurriendo una coagulación defectuosa. Esta pérdida se puede recuperar con la adición de cloruro de calcio en un proporción entre 10 a 30 gr. Por 100 litros de leche.

• Pasterización de la leche para elaborar mantequilla La leche que se va a utilizar para obtener mantequilla debe someterse a un tratamiento de 95 oC, durante 15 – 20 segundos y luego enfriarse a 60 a 65 oC, para proceder a descremado. La crema por separado se debe pasterizar a 95

oC por 15 a 20 segundos para inactivar la enzima lipasa, causante de la rancidez de la mantequilla. Luego se somete a enfriamiento hasta una temperatura de 21

oC o a 7 – 8 oC (según índice de yodo de la grasa butírica)

• Pasterización para la leche en polvo El tiempo y la temperatura de pasterización dependerán del tipo de leche a obtener. Para la leche descremada se debe precalentarse a 88 oC por 3 minutos y para leche con materia grasa a 90 oC por 20 minutos con este precalentamiento se garantiza la destrucción de la lipasa y por supuesto un

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menor riesgo de contaminación b3.acteriana. Una vez sometida a cualquiera de los tratamientos térmicos señalados se concentra la leche y luego se somete a secado a unas temperaturas entre 250 - 300 oC Refrigeración y congelación

• Refrigeración La finalidad de la refrigeración es enfriar la leche a una determinada temperatura que modifique la velocidad de algún proceso, por ejemplo para retardar la alteración, para provocar la cristalización de la materia grasa o para favorecer el desnatado espontáneo de la leche. Al principio de este capítulo se trató el enfriamiento de la leche con el fin de retardar la alteración o conservar la calidad microbiológica de la leche con el fin de almacenarla en condiciones óptimas para ser procesada. Para la refrigeración de grandes cantidades de leche, se utiliza específicamente el intercambiador de calor de placas que se utiliza también para la pasterización y cuyo funcionamiento se basa en los mismos principios, pero en la refrigeración la transmisión de calor es más lenta debido a que la viscosidad de un líquido, en este caso la leche aumenta al bajar la temperatura y como consecuencia se reduce e el número de Reynolds (Re). El cambio de la viscosidad de la leche, ocasiona algunos problemas especialmente en la nata con un contenido alto de grasa porque causa la agregación de los glóbulos grasos aumentando aún más la viscosidad de la nata de la leche, lo cual, tendría un efecto negativo sobre el producto. También al aumentar la viscosidad de la leche, se produce una mayor resistencia del líquido a fluir en un intercambiador de placas por lo que se requiere utilizar otro tipo de intercambiador de calor. Sin embargo en la industrialización de la leche, se retira parte de la materia grasa (descremado) antes de someterla a refrigeración, para resolver el problema anteriormente mencionado. La refrigeración de productos envasados se prolonga por más tiempo especialmente con los productos de mayor viscosidad, para los cuales se utiliza normalmente la circulación de aire frío.

• Congelación El punto de congelación de la leche es a –0.540C, siempre y cuando no ocurra un sobreenfriamiento. Lógicamente la leche concentrada tendrá un punto de congelación más bajo.

• Control en el tratamiento térmico

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Es importante resaltar que en todo tratamiento térmico, el control de dos variables la temperatura y el tiempo, es clave, porque de ello depende la eliminación de las bacterias patógenas que pueden deteriorar la leche y hacerla no apta para el consumo humano, pero también este control debe ser adecuado para que las características organolépticas y la composición de la leche no sufran cambios desfavorables para el producto. Por lo tanto se debe tener en cuenta que este control debe realizarse durante todo el proceso de producción teniendo en cuenta los puntos críticos de los cuales dependerá las características del producto final, pero también el producto terminado deberá tener un control adecuado para que durante su almacenamiento y distribución no sufra ningún deterioro. Los principales riesgos que se deben controlar en todo proceso térmico son: La intensidad del calentamiento que en el caso de un intercambiador de calor es el vapor caliente que circula por una de las placas el que calienta la leche, que luego es desviada, por medio de una válvula de desviación de flujo, al tanque de alimentación cuando la temperatura de pasterización desciende por debajo de un valor límite. El riesgo de que el tiempo de calentamiento sea demasiado corto es poco ya que los volúmenes de leche que circulan por el intercambiador de calor son fijos y es poco probable, que la bomba que impulsa la leche cambie de repente de velocidad. Sin embargo es posible que se incremente la formación de depósitos en el equipo y esto reduzca la temperatura de calentamiento. La recontaminación de la leche, que puede producirse cuando la leche cruda o la leche calentada a temperaturas menores que la de la pasterización, se mezcla con la leche tratada en las condiciones adecuadas debido a fugas en el intercambiador o por error en conexiones. También se puede producir la recontaminación cuando la leche fluye por un conducto o una máquina que no ha tenido el debido tratamiento de limpieza. Esta recontaminación debe evitarse realizando un buen tratamiento higiénico, sanitario, teniendo en cuenta que el equipo pasterizador va directamente al equipo de envase aséptico. Las bacterias pueden crecer en el equipo de calentamiento, es el caso de un pasterizador discontinuo. En el caso de los tanques de regulación, por donde pasa la leche a temperaturas bastante altas pueden crecer bacterias como el Bacillus stearothermophilus (temperatura óptima de crecimiento 65 –75oC) y el B. Coagulus (máximo 55 a 60 oC). Dichas bacterias regularmente son muy pocas en la leche cruda pero la contaminación solo se percibe después de muchas horas. Es obvio que unas buenas operaciones de limpieza y desinfección del equipo evita esta clase de problemas.

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En el caso de que un pasterizador lleva funcionando varias horas sin ser sometido a limpieza, especialmente en la sección de regeneración, en donde la leche se enfría, puede contener bacterias que sobreviven al tratamiento de pasterización y producir colonias en la superficie metálica de las placas o tubos en donde se ha formado un depósito de componentes de la leche. Esta capa de bacterias toman el nombre de “biofilm” cuyas colonias de bacterias, pueden crecer muy rápidamente produciendo un alto recuento microbiano de la leche pasterizada que en la mayoría de los casos se trata del Streptococcus thermophilus (temperatura óptima de crecimiento de 53oC). En todo caso la limpieza adecuada y periódica del intercambiador evitará este problema. En resumen un buen control de temperatura, tiempo y unas buenas prácticas de limpieza y desinfección de equipos evitará de todas maneras la contaminación por bacterias de la leche y por ende obtener un producto de excelente calidad.

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LECTURA COMPLEMENTARIA

www.encolombia.com/pediatria34499-leche2.htm - 15k EMPAQUES PARA LA LECHE DE CONSUMO DIRECTO Uno de los parámetros de calidad de un producto ultrapasteurizado es el empaque; en este caso el empaque juega un papel muy importante, ya que si no brinda una hermeticidad total y una buena barrera a la permeabilidad del oxígeno y de la luz, el esfuerzo realizado en las etapas anteriores puede perderse por completo.

Actualmente en el mercado existen varios tipos de empaques para leches UHT, pero desafortunadamente no todos garantizan los parámetros de calidad que se exige en un producto de este tipo, afectando en gran medida la calidad nutricional de la leche.

En el caso de los nutrientes como las vitaminas liposolubles de la leche (Ej. Vitamina A), los altos valores de permeabilidad de oxígeno y de transmisibilidad de luz a través de algunos materiales de empaque, producen grandes pérdidas en los contenidos iniciales de dichas vitaminas, disminuyendo así la disponibilidad de estos nutrientes en la leche. La consecuencia directa sobre la leche, de la permeabilidad del oxígeno y de la transmisibilidad de luz, es que el contenido de oxígeno disuelto en la leche se aumenta, generando reacciones de oxidación del material graso catalizadas por la luz y en consecuencia pérdida de la vitamina A.

Estudios realizados han demostrado que la permeabilidad del oxígeno y la transmisibilidad de luz a través del material de empaque efectivamente influyen en gran medida en la calidad nutricional de los productos durante su almacenamiento. Es así como se encuentran grandes diferencias entre materiales de empaque, especialmente entre el cartón laminado y la bolsa plástica, envases utilizados para leche UHT.

En la tabla No. 1, se presentan los valores de barrera al oxígeno y a la luz de cada materia.

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TABLANo.1 Valores de barrera al oxígeno y a la luz de los materiales de empaque de la leche UHT

Material de empaque Permeabilidad al oxigeno valor promedio

% Transmisibilidad de la luz a 400/500nm

Caja de cartón con foil de aluminio

0.1 0.2/0.1

Bolsa plástica con barrera de PEBD

2.210 0.2/0.1

Análisis realizados por la Universidad de los Andes. Julio 99.

Mediante este análisis se encuentran diferencias muy significativas entre tipos de empaques, ya que la permeabilidad del empaque con barrera de PEBD (Polietileno de baja densidad) es 2210 veces mayor que la permeabilidad del empaque con barrera de foil de aluminio.

TABLANo.2.

Pérdidas generadas por efectos de la reacción de fotooxidación, en la vitamina A, según tipo de material de envase

Tipo de material de envase

Vitamina A inicial ui/l

Vitamina A 15 días ui/l

% de pérdida especto a la vitamina inicial

Caja cartón barrera Foil - Aluminio

5.571 4.653 17%

Bolsa plástica barrera PEBD

1.625 389 76%

Como se puede observar es muy importante desde el punto de vista nutricional que el empaque cumpla con su función protectora, garantizando la calidad total del producto. Las barreras al oxígeno son muy importantes en un envase para leche ultrapasteurizada larga vida, ya que es un indicador de la permeabilidad a olores y sabores, sobre todo en el caso de este tipo de productos que se distribuyen a temperatura ambiente, leche UHT, situación que permite que el producto sea exhibido junto con otros productos como los detergentes, jabones, cárnicos, hortalizas, entre otros que poseen compuestos aromáticos,que fácilmente se solubilizan en el aire y por lo tanto pueden contaminar la leche UHT si el empaque no suministra una adecuada barrera, contaminando el producto y generando olores y sabores desagradables no deseados en una leche de alta calidad, como lo debe ser la leche UHT.

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ENVASADO ASÉPTICO

El envasado aséptico consiste en sistemas de llenado en condiciones estériles y en equipos herméticos, dotados de mecanismos de esterilización del empaque antes del llenado, mediante el uso de peróxido de hidrógeno, el cual es removido posteriormente mediante una corriente de aire caliente, logrando así crear un ambiente libre de bacterias en la sección de llenado.

La operación de llenado se desarrolla bajo estricta higiene y control de desperdicios. En el caso de los envases de cartón laminado el llenado del envase es total, sin dejar espacio para la introducción de aire que pueda contaminar microbiológicamente el producto, ya que el empaque se sella por debajo del nivel del líquido.

El peróxido de hidrógeno utilizado para la esterilización del empaque puede ser retornado hasta 30 veces y cuando debe ser desechado, se diluye hasta lograr concentraciones sin agresividad para el medio ambiente

CONCLUSIÓN

La leche ultrapasteurizada larga vida que cumple con las cuatro variables de calidad (leche del mejor hato, procesamiento de esterilización, envasado aséptico y un adecuado envase aséptico), es un producto que posee amplísimos beneficios al consumidor, en términos de higiene y nutrición, especialmente en niños, quienes se encuentran en estado de desarrollo y sus necesidades de nutrientes, deben ser suplidas adecuadamente Nota: ¿Qué conclusiones puede sacar usted de esta lectura? Comparativamente ¿qué tipo de empaque utilizaría para garantizar la calidad de la leche desde un punto de vista nutricional y de inocuidad?

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CAPITULO 5. LECHES CONCENTRADAS O EVAPORADAS Las leches concentradas también se denominan leches condensadas o evaporadas, teniendo en cuenta que son leches que han sufrido una remoción parcial del agua ocurriendo la concentración de los sólidos y por ende el aumento de su período de conservación, bien sea durante su almacenamiento o distribución. Para que estas leches se puedan conservar, deben ser sometidas a tratamientos de esterilización o adicionarles azúcar. De acuerdo al método de conservación se clasifican en dos tipos: concentradas esterilizadas y concentradas azucaradas. La proporción original de los sólidos de la leche es aproximadamente del 12% pero en las leches concentradas esta proporción puede ser duplicada o triplicada llegando a una cantidad de 24 – 36% de sólidos totales. La leche se concentra mediante la evaporación del agua al vacío con el fin de eliminar el agua a unas temperaturas entre 45 –50oC, sin deteriorar la leche y conservar sus características organolépticas. El equipo utilizado para evaporar la leche es básicamente el evaporador y existen diferentes tipos de evaporadores como los de efectos simples o múltiples con o sin comprensión de vapor. LECCION 1. Descripción de la leche concentrada o evaporada “La leche evaporada es una leche homogenizada, concentrada y esterilizada. Es un producto de larga conservación (durantes varias meses incluso en climas tropicales), es absolutamente segura para el consumidor y puede almacenarse sin necesidad de refrigerarse.”2 . El producto posee un color pardo, debido a las reacciones de Maillard y un sabor característico a “cocido” .Debido al tratamiento de esterilización pierde hasta el 10% de la lisina y aproximadamente el 50% de las vitaminas del complejo B. Es un producto bastante viscoso y su viscosidad es 20 veces mayor que la de la leche llegando a tener una viscosidad de 40 mPa. Cuando la leche evaporada es sometida a el proceso de esterilización UTH las pérdidas de sus nutrientes es menor presentando un color más claro y un sabor más agradable que el del “cocido” Usos: Se utiliza en la mayoría de los climas tropicales como crema para adicionar al café o diluída para tomar directamente. Cuando es azucarada se 2WALSTRA. Ciencia y Tecnología de los productos lácteos. Editorial Acribia E/2001. pág, 429

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utiliza para consumo directo como golosina o como ingrediente para la preparación de gran variedad de postres. LECCION 2. Proceso de elaboración de la leche evaporada

• Descripción del proceso de elaboración de la leche evaporada

Control de calidad de la leche

Para producir leches evaporadas, se requiere partir de leches de excelente calidad. Una leche es de buena calidad cuando proviene de vacas sanas, ordeñadas con las condiciones higiénicas apropiadas, libre de calostro y compuesto químicos. La leche que se va a utilizar para procesar debe haber sido sometida a enfriamiento previo.

La valoración de la calidad de la leche se inicia desde el andén o plataforma de recepción y se complementa con análisis más específicos ya en el laboratorio de la planta. Las pruebas que normalmente se realizan son las siguientes:

Pruebas para determinar las características sanitarias de la leche principalmente con respecto a la mastitis infecciosa de la ubre, la cual puede ser detectada en forma indirecta a partir de análisis colorimétrico utilizando la resazurina o azul de bromotimol o en forma directa a partir del recuento de colonias de bacterias a través del microscopio.

Pruebas para determinar las características higiénicas de los productos que se utilizan en el manejo de la leche. Para estas pruebas se analiza la presencia de residuos, el olor, color y sabor de la leche y finalmente se evalúa la presencia de bacterias acidificantes por medio de la prueba del azul de metileno para detectar la presencia de la enzima reductasa bacteriana.

Prueba para determinar la estabilidad de la leche al calor mediante la prueba del alcohol (70.- 75%) que debe dar un resultado negativo. Otro método consiste en someter la leche a un tratamiento térmico severo, para este la leche se agrega a unos tubos capilares cuyos extremos son sellados al calor de la llama y luego se sumergen en un baño de aceite mineral pesado que está a una temperatura de 140oC ± 1 oC. Cada tres minutos se observa si la leche ha sufrido coagulación. Ambas pruebas, tanto la del alcohol como la del tratamiento térmico conducen a detectar un 90% de las leches inestables.

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Figura 10. Diagrama de flujo para el proceso de elaboración de la leche entera evaporada esterilizada en botella (izquierda) y UHT (derecha). Tomado de WALSTRA. Ciencia de la leche y tecnología de productos lácteos.

ESTANDARIZACIÓN

PRECALENTAMIENTO 30 S a 130OC

CONCENTRACION

ENVASADO ASÉPTICO

ENFRIAMIENTO A 10 OC

HOMOGENIZACIÓN 45 MPa

ESTERILIZACIÓN 15 S a 140 OC

ESTABILIZACIÓN CON Na2 HPO4

ESTERILIZACIÓN 15 MIN A 120 OC

HOMOGENIZACIÓN 65 OC – 22 S- 5 MPa

ENVASADO

ESTABILIZACIÓN CON Na2 HPO4

ENFRIAMIENTO A 10 OC

PRUEBAS DE CALIDAD

RECEPCIÓN DE LA LECHE

ETIQUETADO Y EMBALAJE

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Estandarización

Consiste en modificar la relación materia grasa / extracto seco magro de la

leches para obtener la cantidad deseada en el producto final (0.441 en la leche evaporada normal). Es la primera operación que se debe realizar. Cuando la estandarización es discontinua o por cochadas, entonces, la leche se desnata o se le adiciona nata dependiendo del resultado de los análisis. Cuando se hace por el método continuo o automático, se utiliza un aparato llamado estandarizador, que esta provisto de dispositivos programados para realizar el muestreo, el análisis y la corrección respectiva.

La estandarización automática o continua se realiza en dos etapas. En la primera, se separa la nata de la leche en una centrífuga de discos y al mismo tiempo, la fuerza centrífuga depura o clarifica la leche. A la salida de la desnatadora, por un conducto va la nata y por otro la leche desnatada, pero ambos componentes vuelven a mezclarse en las proporciones previamente calculadas por un microprocesador que estandariza la proporción de la grasa deseada. El proceso de estandarización de la leche se inicia con la introducción de los datos correspondientes a los contenidos de materia grasa de la leche desnatada y la leche estandarizada, en el sistema de control que recibe la información sobre el funcionamiento del sistema. El contenido de la grasa de la nata es inversamente proporcional al flujo y se controla con el caudalímetro. Se calcula la relación entre el caudal de leche estandarizada y el de la nata que se incorpora y el microprocesador mantiene constante el contenido en materia grasa de la leche estandarizada. (Ver figura 11. Esquema de un proceso de estandarización)

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Figura 11. Esquema de un proceso de estandarización Medidor de flujo Desnatada leche estandarizada Leche Desnatadora sistema de control Medidor de flujo Leche Nata Excedente de nata válvula de regulación Tomado de J. Amiott. Ciencia y tecnología de la leche Ejemplo: si se llama M1 a la cantidad de nata que se incorpora con un porcentaje de M.G.G1

M2 a la cantidad de leche desnatada con un porcentaje de M.G.G2 y Ms a la de le leche estandarizada con un porcentaje de grasa Gs, Se tendrá: MS = M1 + M2 Entonces: M.G.G1 + M.G.G2 = M S G S, = (M1 + M2) G S O sea, M1 G S - G2 = M2 G1 - G S Problema: Sea el contenido graso de una cantidad de nata M1 de 25% y el contenido graso de una cantidad de leche desnatada M2 del 2%. La leche estandarizada debe contener el 4% de M.G. y la cantidad de leche desnatada es de 35.000 Kg /h Calcule: a. la cantidad de nata M1 b. la cantidad de la leche estandarizada MS

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Solución: M1 4.0 – 2.0 = = 0.09524 M2 25 – 4.0 Entonces M1 = M2 x 0.09524 = 35.000 x 0.09524 = 3333.4 Kg/h MS = 35.000 + 3333.4 = 38.333.4 Kg/h Para cumplir con las normas legales es necesario realizar un análisis a la leche después de ser evaporada y homogenizada y en caso de no cumplir la norma realizar el respectivo ajuste a la relación de la materia grasa, / extracto seco magro.

Precalentamiento Consiste en someter la leche estandarizada a una temperatura de 130oC

durante 30 segundos con el fin de mejorar la estabilidad térmica de la leche evaporada, de inactivar enzimas y destruir microorganismos y esporas bacterianas. Mediante este tratamiento de UHT se logra una esterilización más severa sin deteriorar las características organolépticas de la leche. Mediante el precalentamiento se logra un aumento en la eficacia del evaporador permitiendo la entrada de la leche a temperaturas mucho más altas y también se logra una estabilización mayor de la proteína, haciendo que la elche evaporada sea más resistente al la esterilización térmica que debe sufrir después de envasada en las latas.

Para el precalentamiento se utilizan intercambiadores de calor de placas o tubulares que funcionan a presión.

Concentración por evaporación

Consiste en evaporar la leche para aumentar el contenido en extracto seco

hasta la cantidad apropiada. Esta cantidad es de gran importancia pues una concentración excesiva reduce el rendimiento y la estabilidad térmica. La estandarización del extracto seco se realiza mediante la determinación de la densidad y en función de esta variable se ajusta la cantidad de vapor. Es necesario determinar la densidad y extracto seco inicial de la leche. También se puede obtener esta estandarización mediante la determinación del índice de refracción. Actualmente la concentración de la leche por evaporación se realiza utilizando el vacío a presión, mediante el cual se aplican temperaturas

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relativamente bajas, obteniéndose una mayor eficacia del proceso, a menor costo de energía y mejor calidad del producto. Para lograr esto la industria moderna lechera utiliza equipos de funcionamiento continuo de múltiples efectos en donde la leche se calienta en tiempos tan cortos que causa el mínimo de transformaciones químicas impidiendo del todo el efecto de caramelización o la aparición del sabor a cocido.

Existen diferentes modelos o tipos de evaporadores con diversas características técnicas, sin embargo el más utilizado en la industria láctea es el de película ascendente. Que consiste en un aparato provisto de tubos verticales dentro de un recinto lleno de vapor. La leche fluye por un dispositivo de distribución y es pulverizada en forma de capas muy finas que se van deslizando hacia la parte inferior. La acción del vapor y del vacío suministrado por el equipo, ocasiona la evaporación rápida del agua contenida en la leche y mediante un separador tipo ciclónico que se encuentra en la base de los tubos, se separa el vapor de la leche concentrada.

Otro sistema utilizado para la concentración por evaporación es el evaporador de placas donde el calentamiento se realizan por medio de las placas en lugar de intercambiadores tubulares, este sistema puede ser de simple o múltiple efectos y tiene la ventaja de ocupar menos espacio que el intercambiador tubular vertical.

La leche también puede ser concentrada parcialmente por ósmosis inversa

y cuando alcanza cierto grado de viscosidad, es más recomendable por costos y eficacia continuar la concentración por evaporación. La ventaja de la ósmosis inversa es que se utiliza temperaturas más bajas que la de la evaporación y por lo tanto requiere menos energía, pero el tiempo es más prolongado.

Homogenización

La leche concentrada sale del evaporador y pasa al homogenizador donde se logra estabilizar la emulsión de grasa para su posterior almacenamiento. Otros efectos de la homogenización es aumentar la viscosidad de la leche, disminuir la estabilidad al calor y la dispersión en pequeñas partículas de la proteína coagulada durante el precalentamiento y la evaporación. Las variaciones de viscosidad del producto terminado, se debe principalmente a las variaciones de presión en la homogenización. Los cambios de la presión están entre 14.000 y 21.000 Kpa (2000 a 3000 lb/in2).

Refrigeración, estandarización final y adición de sales estabilizantes

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Después de homogenizada la leche evaporada se somete a refrigeración rápida con el fin de evitar cualquier contaminación bacteriana y se almacena en tanques aislados que están provistos de agitadores. En esta operación se realiza la estandarización final, el enriquecimiento con vitaminas A y D si se requiere y se añaden las sales estabilizantes.

La estabilización, se realiza con el propósito de evitar la coagulación de la leche evaporada durante la esterilización y para que se logre la viscosidad deseada esta se logra con la adición de sales estabilizantes como el fosfato ácido de sodio (Na2 HPO4), también se pueden utilizar otras sales como el citrato sódico y cloruro de calcio, se pueden utilizar solas o combinadas en una proporción del 0.1%. La acción de estas sales es ajustar el pH, y se agregan en forma de dilución acuosa por lo que se produce una ligera dilución de la leche evaporada y ello requiere una reestandarización del contenido del extracto seco.

Las latas o botellas se esterilizan para el posterior envasado.

Envasado

Existen diferentes tipos de envases para la leche evaporada, pero los más utilizados son los botes o latas metálicas de 170 a 410 g y algunas con sellado hermético o provistas de opérculo soldado. Las latas están provistas en su cara interna de unas capas protectoras de un polímero adecuado al producto para evitar reacciones con el hierro y el estaño de la lata. Para el envasado de la leche se utilizan envasadoras automáticas que realizan la operación de llenado y sellado de las tapas. Esta operación representa un gran riesgo de contaminación y por eso en la mayoría de los casos en el cerrado o sellado de las latas se someten a chorros de vapor que sacan el aire de los envases y ocasionan el vacío durante la refrigeración posterior. Este vacío se mide por medio del vacuómetro.

Esterilización

Una vez se realiza el envasado y sellado, el producto se envía a la autoclave para su esterilización por cochadas o lotes o en continuo, según el tipo de equipo. El objetivo principal de la esterilización es destruir todas las esporas bacterianas e inactivar la plasmina o proteinasa nativa. Las esporas más termorresistentes son del género Bacillus Stearothermóphilus.

El tratamiento se realiza en tres etapas. Calentamiento, mantenimiento y enfriamiento. Cuando la esterilización se realiza por lotes o cochada o sea en proceso discontinuo, las latas se juntan y mediante un aparato apropiado que ocasiona un movimiento de rotación se produce la agitación adecuada durante el calentamiento y el enfriamiento lo que permite una transferencia

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de calor más rápida y uniforme que le proporciona una textura más homogénea a la leche.

Mediante el sistema continuo, las latas de leche que están en movimiento

pasan al esterilizador a una determinada velocidad. Normalmente se utilizan temperaturas de 115oC durante 20 minutos ; de 120 oC durante 10 minutos o de 124 oC durante 6 minutos, que una leche estable al calor puede soportar, produciéndose una ligera precipitación de proteínas que influyen en un aumento despreciable de viscosidad. Sin embargo se realizan tratamientos a temperaturas más altas y en tiempos más cortos que causan un efecto más favorable en las características organolépticas de la leche, especialmente en el color que resulta más blanco.

Esterilización UHT. Este proceso, por utilizar temperaturas más altas y tiempos más cortos, destruye en forma más eficaz las esporas bacterianas que en la esterilización a temperaturas más bajas y en tiempos más largos como el que se utiliza para el envasado en botellas. El precalentamiento de todas formas es necesario para evitar una coagulación térmica y la obstrucción del esterilizador UHT. En la mayoría de los casos se puede omitir la adición de sales si se aplica un tratamiento UHT, entonces todo el proceso, desde el precalentamiento hasta el envasado aséptico pueden llevarse a cabo sin interrupción.

Teniendo en cuenta la importancia de la esterilización debe llevarse un riguroso control de todas las variables que se maneja durante el proceso, principalmente de la velocidad de calentamiento, tiempo de retención, intensidad de la agitación y la velocidad de refrigeración.

Tanto la esterilización en botellas como en latas se puede realizar en equipos que funcionan por cochadas o lotes (autoclave discontinuo) o en equipos de operación continua.

Operaciones finales y de almacenamiento

A la salida del esterilizador las latas de leche previamente enfriada y seca, se etiquetan y embalan en cajas y después en paletas. Principalmente en invierno se aconseja esperar un tiempo antes de embalar las paletas con una película extensible, para evitar la condensación del vapor que se formaría por estar aún caliente el producto. Luego se realiza el control de calidad al producto terminado.

Control de calidad producto terminado

Antes de salir al mercado se debe realizar un control estricto de la calidad de la leche, para ello, se toma una muestra aleatoria de latas y se mantienen en

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condiciones que pueden ser aptas para la aparición de defectos en el producto. En estas latas se realiza un análisis adecuado desde sus propiedades organolépticas, como el color, olor, sabor, además de la viscosidad, composición química y su calidad microbiológica como recuento total de bacterias y de esporuladas. LECCION 3. Defectos en la leche evaporada

La leche evaporada si no se han controlado todas las variables durante su proceso de elaboración y si no se han tenido en cuenta las condiciones de almacenamiento para el producto terminado puede ocurrir defectos indeseables que la hace no apta para el consumo humano.

• Defectos de origen bacteriano Se deben principalmente a un mal sellado de las latas o un deficiente proceso de esterilización, en ambos casos se produce el efecto de abombamiento de las latas y pérdida del líquido. Por lo tanto es necesario que en la esterilización se realice un manejo de variables adecuado tanto de temperatura como de tiempo de tal manera que se proporcione un margen de seguridad teniendo en cuenta las variaciones que pueden ocurrir en el crecimiento de la población bacteriana especialmente de las termófilos. También se debe tener en cuenta que cuando hay una coagulación de la leche evaporada con el respectivo descenso del pH, se debe investigar además la presencia de bacterias anaerobias y microorganismos que no crecen sino en agar lactosado.

• Coagulación dulce Esta coagulación ocurre sin variar el pH, y generalmente es de origen enzimático o a causa de la gelificación de las proteínas cuando hay un almacenamiento muy prolongado y específicamente cuando la temperatura de almacenamiento es demasiado alta. La coagulación enzimática se debe a un crecimiento bacteriano alto y ocurre durante el tiempo de precalentamiento y esterilización, sobre todo cuando la esterilización no alcanza a eliminar todas las enzimas proteolíticas. La gelificación de las proteínas sucede en las leches inestables debido a: un manejo inadecuado de las sales estabilizantes, un precalentamiento escaso o por un período muy corto entre el precalentamiento y la esterilización

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• Gránulos blancos

Se debe a una deficiencia en la estabilidad de la leche que causa la aparición de granos hasta de 3 mm de diámetro y se detecta cuando la leche evaporada se agrega a una taza de café o cuando se pasa por un cedazo o colador.

• Formación de una película superficial Este defecto se debe a deficiencias en el vacío en la lata y a un manejo inadecuado de la agitación durante la esterilización.

• Separación de la grasa Este defecto ocurre después de varios meses de almacenamiento cuando la grasa se separa y se presenta en la superficie de la leche. Se debe a una deficiente homogenización o también a la adición de una cantidad excesiva de agua en la estandarización final de la leche, es decir cuando se reduce la viscosidad de la leche.

• Separación de un coágulo Se detecta cuando aparece un residuo de leche coagulada en el fondo del envase después de un tiempo de elaboración. Se debe a una abundante coagulación de la leche durante la esterilización y generalmente cuando le leche no presenta la viscosidad adecuada

• Viscosidad Una viscosidad muy baja en la leche evaporada, produce la separación de la grasa y del coágulo que redunda en el rechazo por parte del consumidor. Pero si la leche presenta una viscosidad alta entonces durante el almacenamiento aumenta aún más formándose un gel que deteriora la apariencia del producto. Por lo tanto es necesario que al fabricar la leche se determine la viscosidad adecuada y se controle durante el proceso de evaporación. La mejor forma de medir la viscosidad de la leche es por medio del viscosímetro de torsión o de aceleración, o también, haciendo pasar el producto por un orificio y tomando el tiempo necesario para recoger un volumen específico.

• Color La leche al ser evaporada cambia su color blanco a uno más oscuro, cuya intensidad depende de: concentración del extracto seco magro, tiempo de

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fabricación y la intensidad del tratamiento de esterilización específicamente al tiempo de calentamiento. Pero existen otros factores menos influyentes que los anteriores como la raza y la alimentación del ganado. . LECCION 4. LECHE CONDENSADA AZUCARADA La leche condensada azucarada, es una leche concentrada por evaporación a la que se le adiciona sacarosa para lograr una solución casi saturada de azúcar y después se envasa Su composición es muy variable debido a la proporción de materia grasa y extracto seco el cual depende de la normalización en cada país, que no especifica la concentración de azúcar, pero está determinada por la presión osmótica de la fase acuosa. La elaboración de la leche condensada azucarada se diferencia de la leche evaporada específicamente en que la leche condensada azucarada no se puede esterilizar y su cristalización se controla por la refrigeración.

• Proceso de elaboración de la leche condensada azucarada La elaboración de la leche condensada azucarada ocurre en las siguientes etapas, principalmente: estandarización, precalentamiento, concentración, refrigeración y cristalización, la estandarización final (opcional) y el envasado. Figura 12. Diagrama de flujo para la elaboración de leche condensada y azucarada Tomada de AMIOTT. Ciencia y tecnología de la leche.

Precalentamient135oC /5s

Refrigeración 50 oC

Siembra Refrigeración 18 oC

Envasado

Evaporación Homogenizac. 70 oC/4MPa

Estandarizac.

LECHE

Azúcar

Cristales de lactosa Latas

Dilución en caliente

Agua

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• Descripción del proceso de elaboración de la leche condensada azucarada

En la figura 12 se muestra las principales etapas que tienen lugar en el proceso de elaboración de la leche condensada azucarada las cuales se describen a continuación.

Precalentamiento

Los objetivos del precalentamiento son:

Destruir las enzimas lipasas para evitar el ranciamiento Destruir las levaduras y mohos que ocasionan la fermentación de los azúcares Disolver los azúcares y Controlar la estabilidad.

La intensidad del calentamiento influye sobre la viscosidad, el espesamiento por envejecimiento y la gelificación del producto. Por lo tanto se deben manejar los parámetros en el proceso en función de esos aspectos. En general se aplica el tratamiento de UHT a temperaturas de 130 – 140 por 5 segundos.

La adición del azúcar se realiza durante el precalentamiento en forma sólida o también se añade el azúcar en forma de dilución al final de la etapa de calentamiento, especialmente cuando se utiliza glucosa, para obtener un producto más oscuro..

Homogenización

Regularmente el producto no se homogeniza dado que no existe riesgo de separación de la grasa en este tipo de producto, pero como en la actualidad la leche condensada no es tan viscosa como la de antes sino que la diferencia de densidad entre la fase continua y los glóbulos grasos es grande, alrededor de unos 400 Kg. m-3; si se considera una viscosidad efectiva para la fase continua de 1 Pa.S (pascal por segundo) y si no se realiza la homogenización, la velocidad de desnatado es de aproximadamente de 1% de grasa por día, lo cual supone una gran cantidad de desnatado, así que la leche se somete a un homogenización a bajas presiones alrededor de 2 – 6 Mpa . Lográndose así aumentar un poco la viscosidad de la leche

Concentración

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Normalmente, se realiza por evaporación pero algunas veces se realiza por ósmosis inversa. La mayor cantidad del agua se elimina en un evaporador de película ascendente y la cantidad restante en otro evaporador. La evaporación de la leche con azúcar resulta más sencilla debido a que la ebullición en menos violenta y se reduce la formación de espuma. Debido a que la leche no se estandariza al final es necesario detener la evaporación cuando se alcánzale grado de concentración de sólidos deseada y esta se determina midiendo el índice de refracción o con el hidrómetro de Baumé.

Refrigeración, siembra y cristalización

La refrigeración es una operación relevante para obtener una buena textura en la leche condensada ya que depende del número y del tamaño de los cristales que se formen durante el enfriamiento.

En estas etapas se debe evitar la formación de grandes cristales de lactosa y para esto se siembra en la leche pequeños cristales del azúcar, pero antes de esta siembra la leche se somete a refrigeración hasta una temperatura en que la lactosa se sobresatura evitando así que se disuelva. Después de la siembra se debe seguir enfriando para lograr la cristalización de la lactosa. El sistema de refrigeración es a vacío. El enfriamiento de 50oC a 18oC, evapora unos 3 Kg de agua por 100 Kg de leche condensada.

La velocidad de cristalización depende del grado de saturación de la solución y de su viscosidad. Durante la refrigeración la solubilidad de la lactosa se reduce y se aumenta la sobresaturación de la solución. Así mismo la viscosidad aumenta al descender la temperatura pero cuando la temperatura aumenta se impide la migración de lactosa hacia los cristales que se encuentra en suspensión en la fase líquida. Existe una temperatura óptima de cristalización que puede oscilar entre 30oC y 40 oC.

Envasado Se utilizan dos tipos de envases según el uso que vaya a tener el producto. Latas para uso doméstico. Los envases vacíos se someten a esterilización para destruir los microorganismos, luego se llenan con el producto y se sellan inmediatamente

Envases industriales de diferente tamaño de mayor uso son los metálicos. Estos se esterilizan con vapor caliente y se llenan en forma aséptica.

Defectos de la leche condensada azucarada Entre los principales defectos que pueden ocurrir en un producto como la leche condensada azucarada se encuentran los siguientes:

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Textura arenosa Este defecto es causante de la formación de cristales de lactosa con un tamaño y cantidad inadecuada. Para que el producto presente una textura aceptable debe estar conformada por 400 millones de cristales por ml, de cristales y con un diámetro promedio de 9.3 micras, mientras que un producto, con una textura áspera y arenosa puede contener entre 7 y 25 millones de cristales por ml y con un diámetro de 23 a 35 micras. Este defecto se puede evitar mediante un control estricto durante el proceso de cristalización en el enfriamiento.

Precipitación del azúcar. Se manifiesta por la presencia de un depósito de cristales en el fondo del recipiente y ocurre cuando un producto que ha sido refrigerado en condiciones inadecuadas y que posee una viscosidad muy baja, se almacena a altas temperaturas.

Espesamiento

La aparición de este defecto puede deberse a dos factores: la contaminación bacteriana, principalmente por micrococos y por el tiempo prolongado de almacenamiento. En el primer caso puede evitarse ajustando la concentración del azúcar a un 65.5% en la fase acuosa para aumentar la concentración de la presión osmótica. En el segundo caso el espesamiento se debe a los cambios fisicoquímicos que ocurren con el tiempo, principalmente, porque se desestabiliza el producto y se coagula. Este defecto se puede obviar mediante unas condiciones de precalentamiento, y de almacenamiento adecuadas principalmente en el control de la temperatura, un ajuste de acidez y de la composición de la leche. Pero también mejorando las condiciones en que se adiciona el azúcar.

Botones Este defecto se manifiesta por la aparición de partículas coaguladas en la superficie del producto de color marrón – rojizo. Se debe a la contaminación por mohos principalmente del género de Aspergillus. Se evita mediante un control adecuado de temperatura y tiempo en el precalentamiento y reduciendo al máximo el riesgo de contaminación durante las etapas de evaporación y envasado. Importante aplicar el método de cerrado de los envases al vacío.

Sabor rancio Este sabor ocurre por acción de la lipasa sobre la materia grasa cuando las condiciones de precalentamiento no han sido adecuadas y al adicionar leche no tratada al evaporador.

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Sabor oxidado

Ocurre generalmente cuando el envasado no ha sido realizado al vacío y se presenta una reacción del oxígeno con el producto.

Fermentación y abombamiento de los envases metálicos Se debe a la formación de gases causados por la acción de las levaduras sobre el azúcar. Se elimina mediante un calentamiento del producto a temperaturas entre 70oC y 71 oC y se evita tomando las medidas exactas, para evitar la contaminación después del calentamiento. LECCION 5. Leche en Polvo • Descripción de la leche en polvo La leche en polvo es un producto desecado hasta obtener un extracto seco de leche en un volumen reducido para obtener una mayor conservación, así mismo reducción de costos en transporte y almacenamiento Existen diferentes tipos de leche según su composición y el proceso de producción. Según su composición de materia grasa principalmente se clasifica en entera o desnatada (descremada). Según el proceso de producción se puede presentar los siguientes casos: Según el método de desecación, la leche puede ser desecada en rodillos (cilindros) o desecada por Spray o atomización, produciéndose una leche más soluble que la anterior. Según la intensidad del calentamiento a que se ha sometido la leche antes de la desecación se produce: leche en polvo de baja, de media de alta temperatura, obteniéndose leches con un grado de desnaturalización de sus proteínas solubles diferentes según el uso que se le vaya a dar. Por ejemplo cuando la leche va a ser utilizada en pastelería se prefiere leches con un grado de desnaturalización de proteína alto. Este grado de desnaturalización dependerá de la temperatura de calentamiento siendo mayor a la temperatura más alta. La solubilidad en el agua de la leche en polvo es un problema para su reconstitución, debido a que los tratamientos de elaboración de este tipo de leche ocasiona la pérdida de su solubilidad, sin embargo debe ser tratada de tal manera que se altere en lo mínimo su solubilidad. Tal es el caso de la

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leche “instantaneizada” que es más fácil de dispersar en el agua debido a que las partículas que la componen son más grandes y contienen más agua, que las de la leche obtenida por el método de atomización normal. • Proceso de fabricación Para obtener la leche en polvo se puede obtener a partir de la leche entera o de la leche desatada y su proceso de elaboración comprende las siguientes etapas. (ver figura 13). etapas para la elaboración de la leche en polvo). Descripción del proceso

El proceso de elaboración de la leche en polvo básicamente comprende las siguientes etapas:

Operaciones previas al precalentamiento

Consiste en las operaciones a que se somete la leche cuando llega a la planta de procesamiento y los tratamientos dependerán de si la leche en polvo se obtiene a partir de la leche desnatada o de la leche entera. Cuando la leche es obtenida de la leche desnatada es necesario estandarizar la leche hasta que el contenido de la materia grasa sea entre el 0.05 al 0.07%. Para la elaboración de la leche en polvo a partir de la leche entera es necesario antes de estandarizar la leche someterla a la clarificación o filtración luego se somete a la estandarización o ajuste del contendido de la materia grasa /extracto seco magro, este proceso se realiza de igual forma que para la leche evaporada. Para obtener la leche en polvo descremada o desnatada se debe llegar a un contenido ideal de grasa en la nata del 40 al 45%. Para obtener la le leche en polvo entera, en el desnatado previo se debe obtener una nata con un contenido de grasa del 18 al 25%, con el fin de reducir los problemas en el batido y separación de la materia grasa.

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Figura 13. Diagrama de flujo para la elaboración de la leche en polvo desnatada y entera Leche desnatada Leche entera

Figura tomada de: J. Amiott. Ciencia y Tecnología de la leche. Editorial Acribia.

Después de la estandarización se realiza la homogenización con el fin de obtener una emulsión y distribución de la materia grasa óptima y una posterior reconstitución adecuada. La homogenización se debe hacer a unas condiciones de presión entre 17.200 y 24.000 Kpa ( Kilo pascal) y una temperatura entre 43 y 65.2 oC. La homogenización de la leche muy concentrada produce un mayor aumento de viscosidad y de volumen efectivo de la fracción que contiene los glóbulos grasos más las micelas de caseína. Cuando la leche concentrada no se

Clarificación

Estandarización

Homogenización

Precalentamiento

Concentración

Desecación

Envasado en bolsa o en cajas y gaseado

Recepción de la leche

Recepción de la leche

Desnatado

Precalentamiento

Concentración

Desecación

Envasado en bolsas

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homogeniza, se puede evaporar hasta un contenido de extracto seco superior.

Precalentamiento

Esta operación es importante pues de esta depende las características del producto final. Las temperaturas que se utilizan en la industria lechera para este tratamiento difieren entre una y otra industria, pero a continuación se especifican las condiciones más comunes y aceptables:

Precalentamiento a baja temperatura

Consiste en que la leche se somete a una pasterización normal y la leche en polvo obtenida debe tener un contenido mínimo en proteínas del suero no desnaturalizadas debe ser inferior al 10%. Esta leche se denomina “leche en polvo de baja temperatura” (Low-heat powder). Precalentamiento a temperatura media En este caso se somete la leche a una temperatura entre 76.5 – 85 oC un poco más alta que la pasterización normal, y durante un tiempo de 15 – 30 minutos.

Precalentamiento a alta temperatura

En este caso se somete la leche a una temperatura entre 90 a 121 oC se reduce el tiempo hasta 1 segundo. La leche así obtenida será “leche en polvo de alta temperatura” (High – heat powder). Con este tratamiento se logra obtener una leche en polvo más soluble y con una cantidad de proteínas del suero no desnaturalizadas de 1.5 mg /g de leche desnatada en polvo. También hace que la leche sea más resistente a la autooxidación.

Concentración

Existen diferentes técnicas para obtener la concentración de la leche como: concentración por evaporación, por desecación, por procesos de membrana como la ultrafiltración y la ósmosis inversa. El método más costoso es el de concentración por desecación y el de ultrafiltración es el más económico aunque no es la técnica más indicada y solamente se recomienda para obtener productos parcialmente desmineralizados. La técnica más recomendada es la evaporación a vacío. La evaporación al vacío causa algunos efectos secundarios como: - Cambio de color en el producto final

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- Destrucción de algunas sustancias volátiles causando la oxidación - Facilita el envasado al reducir la cantidad de aire entre las partículas del

polvo - Se reducen las pérdidas debido a que las partículas del polvo son más

grandes. El contenido de extracto seco de la leche en polvo está entre un 33 – 48%. El concentrado no debe permanecer caliente sino el tiempo mínimo necesario, para evitar el desarrollo de microorganismos, un concentrado refrigerado es muy viscoso y dificulta la pulverización, por lo tanto debe ser sometido a calentamiento. Este calentamiento debe hacerse antes de la atomización, para evitar que la viscosidad vuelva aumentar y también para destruir las bacterias que podrían haber recontaminado el concentrado.

Desecación El método más utilizado es la desecación por atomización, mediante el cual se pulveriza la leche concentrada hasta formar gotas pequeñas o de niebla en el interior de una cámara por donde circula aire caliente en flujo paralelo o contrario al sentido de las gotitas, según el equipo utilizado. Con el fin de obtener un mejor comportamiento de la leche en proceso y una mejor calidad del producto final, en este tipo de desecadores, es importante tener en cuenta los siguientes aspectos básicos:

• Eliminar el mayor % de humedad calentando el aire antes de introducir el producto a la cámara de secado.

• Evitar un choque térmico violento cuando se produce el intercambio

térmico aire/líquido para evaporar las gotitas, ya que este pude aumentar la desnaturalización de las proteínas y por ende la aparición de un color pardo en el producto.

• Prolongar el tiempo en que las gotitas caen desde el atomizador hasta la

parte inferior de la torre para aumentar la eficiencia del desecador. Para ello existen equipos de secado a cuyas torres se le instala un sistema para que el aire circule en sentido ascendente o con movimiento ciclónico.

• La viscosidad del concentrado, afecta el tamaño de las partículas, a

menor tamaño de las gotitas mayor rapidez en el secado, puesto que el agua de la superficie de las gotas inician su evaporación en el mismo instante en que se ponen en contacto con el aire caliente y seco.

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• La leche no debe mantenerse mucho tiempo a altas temperaturas puesto

que ocurre reacciones químicas que ocasionan una reducción de la solubilidad y de su tiempo de conservación.

Los parámetros del proceso de desecación varían entre un equipo y otro, sin embargo se deben mantener unas condiciones óptimas para obtener un producto con la calidad adecuada. Estas condiciones son básicamente: La humedad entre 4.0 y 4.2% para la leche desnatada y para la leche entera una humedad entre 2.0 y 2.5% La temperatura del aire de entrada al desecador debe mantenerse entre un rango de 135oC y 210 oC y la de salida entre 70 y 100 oC. La presión de inyección del concentrado a la bomba, es una variable que regula el caudal y el tamaño de las gotitas.

Envasado El envasado de la leche en polvo generalmente se realiza en bolsas o envases plásticos, cartón o metal, hasta de 25 Kg. Cuando no se realiza el envasado inmediato la leche es almacenada en silos o en grandes contenedores metálicos o de fibra de vidrio con capacidad de hasta una tonelada. Teniendo en cuenta que la leche es fácilmente alterada por la acción del oxígeno se deben tomar las precauciones necesarias para eliminar este. Se ha comprobado que la elche envasada en caliente (49 a 52 oC) es más resistente a la acción del oxígeno que la leche envasada en frío (29 - 30 oC). Un porcentaje máximo del 3% de oxígeno, después de 7 días es aceptable, pero algunos clientes exigen que no contenga más del 1% después de 10 días y para lograr estas condiciones se debe aplicar un doble vacío, manteniendo la leche en contacto con un gas inerte durante 24 – 48 horas. Para el envasado al vacío con latas, se deben tomar las precauciones necesarias para no permitir el contacto con el oxígeno con la leche en polvo, especialmente cuando ha sido instantaneizada o lecitinada.

Lecitinación. Consiste en adicionar a la leche Lecitina, una sustancia que tiene propiedades lipofílicas o hidrofílicas con el fin de reducir la hidrofobicidad de la grasa de la leche en polvo entera y facilitar la dispersión de la leche en el agua, es decir volverla leche instantánea. Es un método diseñado por A/S Niro Atomizer y

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consiste en que en un lecho fluidizado, se calienta la leche en polvo a la temperatura adecuada y se le inyecta un chorro de mantequilla a 60oC, que contiene la lecitina disuelta, combinándose con las partículas del polvo en movimiento.

Aglomeración o Instantaneización El procedimiento para reconstituir la leche se requiere para que la leche obtenga la misma cantidad de agua que contenía como producto original. Sin embargo esta rehidratación es problemática cuando la leche en polvo no ha sido aglomerada. Este proceso consiste en proporcionar una humidificación del polvo o recircular una parte del producto en contacto con un atomizador de la cámara de secado. Después de haber logrado la aglomeración el polvo se mantiene en condiciones adecuadas para que no se rompan los aglomerados.

• Defectos de la leche en polvo Los defectos de la leche en polvo son principalmente: de acidez, sedimentos, de solubilidad, rancidez hidrolítica, oxidación y recuento microbiano alto. Acidez La acidez de la leche en polvo reconstituída está entre el rango de 0.11 y 0.15% expresada en ácido láctico. Cuando el porcentaje es menor indica una neutralización excesiva, pero cuando es mayor, indica una mala calidad de la leche. Sedimentos La causa principal de la aparición de sedimentos son las partículas quemadas. Humedad Según las normas legales la humedad de la leche en polvo entera es del 2.5% y la de la leche desnatas es de un máximo del 4%. Contenidos mayores indican que las condiciones de desecación no fueron óptimas. Cuando la leche en polvo contiene mucha humedad cambia su sabor, su solubilidad y otras propiedades físicas. Solubilidad La solubilidad de un producto de buena calidad debe ser inferior a 0.1 ml.

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Los factores más importantes que pueden modificar la solubilidad de la leche en polvo son: A mayor acidez menor solubilidad El tiempo de calentamiento influye más en la solubilidad que el aumento de temperatura. Se recomienda un tratamiento térmico corto y a temperaturas altas, que lento y temperatura baja o alta. Las leches con mayor contenido en extracto seco son más solubles que las de menor contenido. Se recomienda que la leche en polvo entera contenga entre 40 – 42% de extracto seco. La temperatura y la humedad de almacenamiento influyen en la solubilidad de la leche siendo menor cuando tanto la humedad como la temperatura son altas. Cuando las condiciones de secado han sido muy fuertes, manteniendo la leche durantes tiempos largos y a altas temperaturas, la solubilidad disminuye notoriamente. Rancidez hidrolítica Ocurre tanto en la leche entera como desnatada y es causada por un insuficiente precalentamiento o por la mezcla de leche tratada y leche cruda. Normalmente para inactivar o destruir la lipasa basta con un tratamiento de 62.5oC durante 30 minutos Oxidación Tanto la rancidez como la oxidación se deben a la reacción del oxígeno y de algunos metales pesados con la materia grasa. La ausencia de sustancias antioxidantes, da lugar a la parición de este defecto. Para evitar la oxidación se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: Al aumentar la acidez se facilita la oxidación de la materia grasa, así mismo la contaminación con hierro o cobre Un adecuado tratamiento de clarificación y homogenización evita la oxidación, también el precalentamiento a altas temperaturas produce la formación de compuestos reductores y por lo tanto evita la oxidación de la materia grasa. Un mayor contenido de extracto seco de la leche reduce los riesgos de oxidación, así mismo la baja humedad de la leche en polvo.

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Realizando el envasado en una atmósfera de gas inerte es una buena forma de evitar la oxidación. Recuento microbiano alto Cuando el recuento microbiano es alto significa que la leche utilizada al inicio del proceso era de mala calidad o que se ha producido una contaminación después del precalentamiento. La aparición de coliformes significa que las condiciones higiénicas durante no han sido las mejores, especialmente después del precalentamiento. La presencia de salmonellas es un caso grave y requiere de una desinfección completa de todo el ambiente y preparar las medidas preventivas. Aspectos Higiénicos Siempre se debe partir del concepto de que todo producto alimenticio debe ser de excelente calidad bacteriológica desde su materia prima, productos en proceso y producto terminado. Para la calidad bacteriológica de la leche existe diferente grado de exigencia de acuerdo a su uso o forma de consumo y a su proceso de fabricación. En el caso de la leche va a ser consumida directamente, su calidad microbiológica tiene una gran importancia y en este sentido se determina su tratamiento térmico. Por eso existe leche con pasterización normal, pasterización media, alta y ultra alta, de acuerdo a los distintos tratamientos es también su almacenamiento y conservación. Cuando se trata de la leche en polvo (desnatada), de “calentamiento bajo” su tratamiento térmico ha sido como el de una pasterización normal y por lo tanto puede ser contaminada por microorganismos que pueden resistir dichas temperaturas, como los termófilos. Las causas de la contaminación de la leche en polvo y por las cuales se establece que no es un producto apto para el consumo humano son principalmente: - Utilización de una leche fresca que no ha sufrido un tratamiento térmico

adecuado por lo tanto está contaminada de bacterias - Las condiciones en alguna de las etapas del proceso de deshidratación y

secado no han sido las adecuadas dando lugar al crecimiento microbiano - Malas prácticas de manufactura que puede ocasionar contaminaciones

accidentales de la leche durante el envasado y empaque.

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Bacterias en la leche original Una leche refrigerada con las condiciones adecuadas puede sin embargo contaminarse con cepas de bacterias Gram- negativas como las Pseudomonas spp, las cuales son destruídas fácilmente por un tratamiento térmico suave, pero las proteasas y lipasas sintetizadas por estas bacterias psicrótrofas sí son termorresitentes y contaminan la leche en polvo. Este tipo de contaminación, se evita controlando las variables de temperatura y tiempo durante las etapas de refrigeración y de termización. Las bacterias termorresistentes y las esporas bacterianas que no son destruidas durante la pasterización (72oC en 15segundos) pueden no ser eliminadas durante la evaporación y secado y como consecuencia la leche en polvo obtenida de la concentración de la leche tendrá muchas más bacterias que la leche después de su precalentamiento. Una pasterización a mayor temperatura destruirá los estreptococo termorresistentes ( como el S faecalis y S thermophilus) El Bacillus cereus y el Clostridium perfringens, son una de las bacterias formadoras de esporas que más comúnmente deterioran la calidad de la leche en polvo. CAPITULO 6. LECHES FERMENTADAS

LECCION 1. Generalidades y valor nutritivo La fermentación es un proceso utilizado desde épocas remontas para conservar la leche, y todavía se realiza a nivel artesanal, en regiones donde no se cuenta con la tecnología apropiada para conservar la leche cruda, para almacenarla y distribuirla sin correr el riesgo de alteración por microorganismos patógenos. Con la fermentación de la leche, las bacterias lácticas modifican las características de la leche cruda, especialmente disminuyendo su acidez hasta 4.6 o 4.0 y por ende se evita el crecimiento de otros microorganismos dañinos al hombre. Sin embargo si estos productos fermentados no se producen con las condiciones de higiene y sanidad y por otra parte no se procesan de la forma adecuada, pueden sufrir alteraciones microbiológicas, físicas y químicas. Con el nombre de leches acidificadas o fermentadas se conocen las bebidas y productos de consistencia semisólida y sólida, de tipo ácido o ácido – alcohólico, preparadas con leche de vaca, oveja, cabra, yegua, camella, búfala,

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entre otros. Entre las cualidades que se le atribuyen a este tipo de productos se encuentran las siguientes:

Acción estimulante del ácido láctico sobre las glándulas digestivas e intestinales

Su digestibilidad es mayor que la de la leche natural Algunas bacterial lácticas ejercen una acción antibiótica sobre la flora

patógena cuando se consumen con regularidad De acuerdo con la opinión médica, estos productos son convenientes

para la salud humana. Existen una gran gama de productos fermentados, entre los cuales se encuentran el yogurt, el kumis, el kefir, la nata o crema ácida, entre otros. En este capítulo el estudio se enfocará a la producción de yogurt. Valor nutritivo Básicamente se ha realizado estudios del valor nutricional del yogurt, y se han encontrado diferencias significativas entre un producto lácteo fermentado y la lecha natural. A continuación se analiza algunas de dichas diferencias. Composición

Contenido de lactosa. La fermentación produce una disminución del contenido de lactosa en el momento que se consumen todos los azúcares. Cuando el contenido del ácido láctico alcanza a un 0.9%, la fermentación se debe detener por medio de la refrigeración y en ese instante se ha hidrolizado alrededor del 20% de la lactosa de la leche cuando se fermenta la glucosa y galactosa. En el caso del yogurt se hidroliza el doble de la lactosa porque las bacterias (lactobacillus) del yogurt no descomponen la galactosa.

Contenido de vitaminas. Debido a que las bacterias lácticas consumen

gran parte de las vitaminas especialmente las del complejo B, las leches fermentadas tendrán menor proporción de vitaminas. En el caso del yogurt, el contenido de casi todas la vitaminas es menor, excepto el contenido del ácido fólico que es mayor que el de al leche natural.

Aspectos nutritivos

Energía. La conversión de la lactosa en ácido láctico reduce el valor

energético en un porcentaje mínimo.

Digestibilidad. Con respecto a la proteína y grasa mejora la digestión de estos compuestos como consecuencia de la actividad enzimática de las

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bacterias lácticas. Las proteínas de las leches fermentadas se descomponen en el estómago en partículas muy pequeñas y por lo tanto aumenta su digestibilidad en comparación con la de la leche natural. Con respecto a la lactosa, la actividad de las enzimas lactasas de las bacterias del yogurt, permiten que la lactosa se descomponga y por lo tanto se hace más digerible, esto redunda en el beneficio para los consumidores que no toleran la lactosa.

Modificación del pH. Al consumir las leches fermentadas el pH del contenido estomacal casi no aumenta por lo tanto se evita el desarrollo de los microorganismos patógenos.

Acción antimicrobiana. Las bacterias lácteas pueden formar compuestos semejantes a los antibióticos frente a patógenos “in vitro”.

Absorción de minerales. Se ha determinado que la disminución de la lactosa en las leches fermentadas disminuye la absorción de algunos minerales como el zinc y el magnesio pero aumenta la absorción del fósforo, pero en términos generales las leches fermentadas no presentan ventajas importantes en cuanto a los minerales.

LECCION 2. Características generales de las bacterias lácticas

Las bacterias lácteas conforman una familia muy heterogénea, siendo la leche su medio de cultivo principal, estas bacterias tienen las siguientes propiedades.

Gram positivas No esporuladas Microaerofílicas o anaerovias facultativas No reducen los nitratos No producen catalasa Reducida actividad proteolítica Fermentan los azúcares a diferentes condiciones

Las bacterias se pueden clasificar según Orla Jensen en el grupo Homofermentativos cuyas bacterias producen enzimas como la aldolasa y hexosa – isomerasa pero no contienen la fosfocetolasa; Thermobacterium ( Lactobacillus), Streptobacterium (Lactobacillus) y Streptococcus, y el Grupo heterofermentativo, cuyas bacterias contienen la enzima fosfocetolasa, pero no posee la aldolasa y hexosa isomerasa a este grupo pertencen: Bifidobacterium (Lactobacillus bifidus), Betabacterium (Lactobacillus) y Betacoccus (Leuconostoc). Pero dentro de la industria lechera es más práctico tener en cuenta la clasificación de Bergey, que considera que los géneros más importantes son: Lactobacillus, Streptococcus y Leuconostoc. A continuación se representa el proceso de fermentación de la glucosa por la acción de diferentes enzimas.

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GLUCOSA 2 ATP 1 ATP 2 ATP

CO 4 ATP Hexosa Isomerasa Fosfocetolasa Piruvato 2 Acido Láctico A. Láctico Etanol

• Fermentaciones lácticas El aroma, sabor y textura en lacticinios se debe a las fermentaciones de la glucosa a causa de la hidrólisis de la lactosa y la fermentación del ácido cítrico que está en una proporción del 0.2% en la leche.

Producción de ácido láctico Es obtenido por la acción de todas las bacterias lácticas y es la fermentación más importante que le ocurre a la leche ya que se requieren en la elaboración de todos sus productos ésta fermentación, se logra a un rango de temperaturas entre 10 oC a 50oC, cuando ocurre la coagulación ácida al llegar a un pH de 4.6 donde se obtiene el punto isoeléctrico de la caseína. Se puede representar así: C6 H12 O6 2 CH3 CHOH.COOH Glucosa Acido láctico

Producción de ácido propiónico Esta fermentación se produce por acción de las bacterias heterofermentativas que se utilizan en la industria quesera, tal es el caso de los quesos Emmental, Suizo, Gruyere, entre otros. En esta fermentación, el ácido láctico se transforma en ácido propiónico y acético con desprendimiento de CO2., el cual es el causante de la aparición de los ojos en los quesos (Propionibacterium Shermanii).

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3 CH3 CHOH. COOH 2 CH3 CH2 COOH + CH3 COOH + CO2 +H2O Acido láctico A. Propiónico A. Acético

Fermentación del ácido Cítrico Esta fermentación la desarrolla bacterias heterofermentativas, utilizadas en la elaboración de cremas y mantequillas y quesos porque transforman el ácido cítrico en productos aromáticos como la acetoína y el diacetilo (Leuconostoc citrovorum, Streptococcus diacetilactis, entre otros).

Fermentación Alcohólica La ocasionan algunas bacterias de los géneros Torula y Candida que se desarrollan simbióticamente con las bacteias lácticas y metabolizan la glucosa produciendo etanol y CO2, además los géneros Kluyveromyces lactis y fragilis se utilizan mezcladas con las bacterias lácticas para la producción de Kefir y Kumis, dos productos de leches acidificadas que contienen alcohol. C6 H12 O6 2 C2 H5 O H + 2 CO2 Glucosa Etanol LECCION 3. Tipos de cultivos lácticos comerciales Existen diferentes tipos de cultivos que se encuentran en el comercio para uso industrial, pero en su gran mayoría se utilizan como iniciadores para ser inoculados en la materia prima a procesar. Estos cultivos tienen usos específicos según sus propiedades, tal es el caso de los cultivos que se utilizan en la industria láctea para la producción de queso, de cremas ácidas y de leches acidificadas; en la industria cárnica par la producción de embutidos crudos y madurados y en la industria de vinos para la fermentación maloláctica. Así mismo cada cultivo es diferente, de acuerdo al tipo de producto a elaborar, por ejemplo, en los cultivos que se utilizan para la elaboración del yogurt, existen de diferentes clases según sea la viscosidad que se le quiera dar al producto: baja, median o alta. Dichos cultivos se venden bajo diferentes presentaciones como: Cultivos frescos, cuya actividad se pierde en una semana aproximadamente y contiene de 1 a 200 x 106 bacterias/cm3.

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Cultivos congelados, cuyo tiempo de conservación depende de la temperatura a la cual se pueden mantener congelados. Encontrándose los siguientes casos. Tabla 5. Conservación de cultivos congelados Temperatura de conservación

Tiempo mínimo de conservación

Transporte

-20 oC -40 a – 45 oC -196 oC

2 a 3 semanas 2 a 3 meses 10 a 12 meses

Congelación Hielo seco ( CO2) N2 líquido

Estos cultivos se encuentran en dos formas de acuerdo a su contenido bacteriano: Contenido normal (1 a 200 x 106 bacterias/cm3. ) como cultivo iniciador Concentrados con 1 x 1010 bacterias/cm3 , como cultivo directo.

Cultivos liofilizados

Estos cultivos son los más utilizados en la industria, porque se conservan por un tiempo mayor que los otros y también se presentan en diferentes variedades según la las cepas utilizadas, las cuales se presentan también en diferentes concentraciones:

Contenido normal (1000 x 106 bacterias / g), que requieren ser activados y propagados para preparar el cultivo madre, pero tienen la ventaja en ahorro del tiempo de fermentación y por ende son más económicos.

Concentrados de (100000 x 106 bacterias / g ), estos cultivos son muy utilizados en la industria por su alto contenido de bacterias lácticas, como cultivos iniciadores, pero son de mayor costo.

LECCION 4. Clasificación de los productos fermentados

• Teniendo en cuenta el carácter ácido o alcohólico, pueden clasificarse en leches ácidas y leches ácido – alcohólicas.

Dentro del primer grupo se encuentran las siguientes: yogurt, miciurato, leben, masum, gros lait, leche acidófila entre otras. Dentro del segundo grupo se encuentran: el Kefir y el kumys. Comercialmente los productos más conocidos por sus propiedades organolépticas y por ende tener un mayor consumo son el yogurt, yakult, leche acidófila, kefir y Kumys. Por sus propiedades terapéuticas las bebidas más

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importantes son: el yakult, la leche acidófila y los producto que utilizan bífidos, puesto que contienen bacterias lácticas que se pueden desarrollar en la flora intestinal. También las leches fermentadas se clasifican teniendo en cuenta diferentes criterios entre los cuales están: tipo del proceso fermentativo, su contenido graso, la concentración de la leche, la separación del suero y el uso de leches de diferentes especies de animales.

• Según el tipo de fermentación

Pueden ser productos obtenidos a partir de:

• Fermentaciones lácticas puras producidas por:

Cultivos iniciadores mesófilos como: los Lactococcus Lactis ssp. Cremoris o ssp. Lactis; Leuconostoc cremoris/lactis y/o lactococcus lactis biovar diacetylactis. Este tipo de fermento se encuentra en los productos como las leches y natas acidificadas, el ymer y otros. EL LANGFIL (leche larga o filamentosa) que se fabrica en el norte de Europa, contiene cepas de Lactococcus lactis ssp. Cremoris que producen polisacáridos que le dan al producto una consistencia bastante viscosa. El VIILI, que es un producto Finlandés obtenido a partir de la leche pasterizada sin homogenizar y a la cual se le adiciona cultivos iniciadores de polisacáridos y se le añade el moho Geotrichum candidum.

Cultivos iniciadores termófilos, que están compuestos por: una flora de Streptococcus thermóphilus y lactobacillus delbrueckii SSP. Bulgáricus que se utiliza en el yogurt o un cultivo puro de Lactobacillus acidophilus, que se utiliza para la elaboración de la leche acidófila pero también para el yogurt.

• Los obtenidos por una combinación de una fermentación láctica pura con la producción de alcohol, tal es el caso del Kefir y el kumiss.

Según su contenido graso Existen diferentes variaciones de leches fermentadas según su contenido graso, encontrándose por ejemplo la leche acidificada, la mazada fermentada y la nata ácida.

• La leche acidificada, se obtiene a partir de la producción de ácido en leche entera o desnatada, sembrada con un estárter de tipo D ( Cepas de

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Lactococcus lactis ssp. Cremoris) y cuya incubación se realiza a 20oC. Su contenido graso varía entre 0.5 a 1.5%.

• La mazada fermentada, se obtiene del batido de la nata fermentada

cuando se elabora mantequilla. Generalmente se exige que la leche para la mazada fermentada tenga un contenido graso mínimo del 0.4%, con el fin de que el flavor no sea demasiado ácido. En este caso la leche se precalienta a 80 – 85 oC por 20 segundos con el fin de aumentar la viscosidad de la mazada fermentada y después de lograr la acidez necesaria para su viscosidad y flavor, la leche se agita hasta obtener una textura pareja, se desgasifica, refrigera y conserva a 4 oC.

• La nata ácida, se somete a un tratamiento de pasterización alta

obteniéndose un producto con un contenido graso del 18 al 20%, el cual es homogenizado a baja temperatura, se siembra con un cultivo aromatizante y se incuba a 20 oC, obteniéndose una masa viscosa.

Según la concentración de la leche

Como ejemplo se encuentra la elaboración del yogurt concentrado, para el cual se utiliza la leche evaporada, con el fin de que el exceso de producción de ácido altere menos el aroma, debido a que la capacidad tampón del producto concentrado es mayor.

• Por separación del suero A partir de este sistema se elabora el Ymer, que es una bebida láctea acidificada originada en Dinamarca. En este caso la leche se somete al un pasterización alta y se acidifica a 4.6 sembrando un estárter (cultivo) aromatizante. La leche fermentada se calienta gradualmente hasta los 35 oC, separándose parte del suero. El CO2 que se produce permite que la cuajada flote. Se retira el lactosuero y a la cuajada se le adiciona la nata homogenizada, se agita la mezcla, se refrigera y se envasa. El Ymer así obtenido, contiene un 11% de extracto seco magro, un 6.5% de proteína y un 3% de grasa. Es un producto con una consistencia viscosa alta pero que se puede verter y es relativamente bajo en calorías.

• Según el origen de la leche Generalmente la producción de las leches fermentadas se realiza a partir de la leche de vaca pero existen algunos productos para los cuales se utiliza como materia prima, también la leche de oveja, cabra y yegua, tales como el Kefir y el

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Kumiss y un yogurt especial llamado “de estilo griego” el cual es obtenido de la leche de oveja, es concentrado y con un gran porcentaje de materia grasa. El Kefir, es una bebida que se elabora a partir de la leche de oveja, cabra o de vaca. En su fermentación se produce ácido láctico y alcohol. Su producción se inició en Rusia y el Sudeste Asiático pero su fabricación y consumo se ha extendido en otros países. El Kefir es una bebida láctea cremosa, burbujeante y ácida. Su contenido en ácido láctico es de 0.7 a 1% y su proporción de alcohol varía entre 0.05 y el 1%. El Kumiss o Kumys, es una bebida láctea que se consume en gran cantidades en Rusia y el oeste Asiático antiguamente se le atribuía a esta leche efectos terapéuticos, para la cura de la tuberculosis y el tifus. Tradicionalmente se fabricaba a partir de la leche de yegua, su flora fermentadora, de la misma manera que el kefir es muy variable. Es una bebida espumosa efervescente. Contiene entre 0.7 a 1% de ácido láctico; 0.7 – 2.5% de alcohol; 1.8% de grasa y un 2% de proteína y es de color verdoso. LECCION 5. El yogurt El yogurt, es la bebida más conocida de todas las leches fermentadas y se presentan una gran variedad de tipos de yogurt con diferentes composiciones según su contenido en grasa y extracto seco. Puede ser natural, si no se le adiciona ningún otro ingrediente o con otros sabores según las sustancias que se le adicionan como frutas, azúcar o agentes gelificantes. Actualmente se elaboran otros productos derivados del yogurt como helados y bebidas. Según Kosikowski, el yogurt es un producto lácteo fermentado obtenido a partir del crecimiento de las bacterias del género Lactobacillus Bulgáricus y Streptococcus thermófilos, cultivadas sobre la leche a temperatura media (tibia), caracterizándose por una textura suave y por un característico sabor a “nogal” El yogurt se consume desde tiempos remotos en los países del Asia y Europa Central, pero en los países del occidente no tenía gran aceptabilidad, hasta que aparecieron fórmulas diferentes, debido a la adición de frutas, saborizantes y colorantes, envasados en envases desechables y atractivos al consumidor, lo cual ocurrió, más o menos hacia los años 60. El yogurt se caracteriza especialmente por ser un líquido viscoso pero suave o con la consistencia de un gel, sin embargo en ambos casos su textura debe ser uniforme y firme, con mínima sinéresis y de sabor característico, además del impartido por las sustancias permitidas que se le adicionan.

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• Tipos de yogurt

Actualmente, existen tres tipos principales de yogurt en el mercado: el rígido y semirígido, batido y líquido y de la siguientes formas: natural, con frutas y con sabores y colorantes artificiales. El yogurt rígido y batido presentan un alto contenido de sólidos ( 14 al 16%), debido básicamente a su proceso de elaboración, ya que el aumento de los sólidos se hace a través de una mayor concentración debido a la evaporación, ósmosis inversa, ultrafiltración o adición de leche descremada en polvo, libre de inhibidores sometida a Low Heat.

• Elaboración del yogurt firme y del yogurt batido El yogurt firme se elabora en forma tradicional a partir de la leche concentrada. En este caso la leche se evaporaba en una marmita abierta hasta perder una tercera parte del agua, luego la leche se somete a enfriamiento hasta llegar a uno 50oC para inocularla con una pequeña porción de yogurt, obteniéndose después de la fermentación un gel firme y consistente. Hoy en día se sigue un proceso parecido al anterior pero la leche se evapora al vacío, o se le adiciona leche en polvo. El yogurt batido, se fabrica a partir de leche no concentrada, el cual una vez obtenido el gel se somete a agitación para obtener un producto suave y espeso pero que fluye fácilmente. El yogurt batido presenta menos flavor que el firme, es menos consistente y fácilmente puede aparecer el efecto de sinéresis (separación del suero), pero para evitar este efecto, generalmente se le adiciona agentes gelificantes y salsa de frutas. Otra diferencia es la acidez, debido a que para obtener una textura y flavor aceptable, el pH debe llegar a 4,5 y como la leche concentrada tiene una mayor capacidad tampón debe ser fermentada hasta una acidez de 130oN y la leche no concentrada, debe llegar solamente hasta 90 - 100 oN. También hay algunas diferencias en el proceso de elaboración, por ejemplo el yogurt firme fermenta en el interior del envase y por lo tanto la refrigeración también se realiza en su propio envase. En cambio el yogurt batido obtiene su fermentación casi completa antes de ser envasado. En la elaboración del yogurt batido algunas cepas bacterianas conforma la consistencia deseada después del batido y cuando la leche se incuba a temperaturas bajas, pero las bacterias producen menos compuestos aromáticos a bajas temperaturas, entonces para que el yogurt batido adquiera un flavor agradable se requiere propagar el cultivo en condiciones similares que para el yogurt firme, es decir a una temperatura de 45oC y un porcentaje de incubación

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que produzca igual cantidad de cocos y bacilos. A continuación se presenta el diagrama de proceso de elaboración del yogurt firme y batido. La velocidad de acidificación es diferente en el yogurt firme que en el batido por la diferente cantidad de inóculo utilizado en ambos casos y por la temperatura de incubación.. Generalmente ocurre que la gelación se inicia cuando el pH desciende hasta un valor de 4.7 aproximadamente, instante en que la textura es más consistente hasta alcanzar un máximo de dureza a los 20 minutos. En el caso del yogurt batido, la gelación ocurre al mismo pH, pero el tiempo para que el yogurt tenga la firmeza adecuada para proceder al batido es mayor.

La acidificación del yogurt sigue aumentando aunque más lentamente, después de la refrigeración, pero en la mayoría de los casos esta acidificación se detiene sometiendo tanto el yogurt firme como batido, a una pasterización, lográndose también impedir el desarrollo de levaduras o mohos que puedan haber en el producto. Sin embargo es importante que el producto no pierda su consistencia homogénea durante la pasterización y para evitar esto se le agregan al producto agentes espesantes como las pectinas, almidón modificado o gelatina.

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Figura 14. Diagrama de flujo del proceso de elaboración del yogurt firme y batido Tomado de. Walstra. Ciencia del la leche y tecnología de los productos lácteos.

• Descripción general del proceso de elaboración del yogurt Como se puede observar existen diferentes tipos de yogurt a nivel industrial como son el batido, el firme o compacto, aromatizado con frutas entre otros sin embargo la mezcla básica de sus componentes es la misma. Se toma un

Leche estandarizada

Incubación 2.5 horas

Refrigeración 6 oC

Envasado

Inoculación 2.5% Inoculación

0.025%

Incubación 16 – 20 horas

Refrigeración 6 oC

Agitación

Envasado

Yogurt firme

Yogurt batido

estárter

estárter

Envasado

Refrigeración 6 oC

Homogenización 55oC 20Mpa

Pasterización alta

Refrigeración 45 oC

Refrigeración 30 -32 oC

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determinado volumen de leche fresca, entera o desnatada, de excelente calidad microbiológica y libre de antibióticos u otros agentes antimicrobianos. Para enriquecer la leche se puede utilizar las siguientes técnicas: - Adición de leche concentrada por evaporación o por ósmosis inversa; - Adición de los compuestos retenidos en la ultrafiltración de la leche o del

lactosuero - Concentración directa por evaporación, ósmosis inversa o ultrafiltración El contenido en extracto seco puede estar entre el 12 a 15% de acuerdo a la textura que se quiera obtener. Durante el precalentamiento se puede adicionar un agente estabilizante como la gelatina o pectina. Después de la homogenización el producto se pasteriza a condiciones que varían según la dureza del yogurt que se quiera obtener, a nivel comercial se puede utilizar la pasterización alta sometiendo el producto a una temperatura de 85oC por 5 minutos o a temperaturas entre 90 oC a 95 oC por 60 minutos, para obtener un producto más espeso y untuoso. La mezcla obtenida se enfría hasta los 44 - 45 oC para la posterior inoculación del estárter (cultivo compuesto de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus Thermophilus), en una proporción de 1:1. La cantidad de este cultivo varía entre el 2 al 2.5% para el yogurt firme o compacto, pero para el yogurt batido la proporción es mucho menor (0.025%). Luego se somete a incubación en un período que varía según el grado de acidificación del producto que se quiera obtener y de la cantidad del cultivo utilizada para la siembra. En el caso del yogurt firme el tiempo de incubación es de 2.5 horas aproximadamente, y se realiza después de envasado; en el caso del yogurt batido es de 16 – 20 horas debido a la cantidad de cultivo adicionado y se realiza antes del envasado. Luego se le adicionan los diferentes ingredientes (frutas, cereales, estabilizantes, aromatizantes, otros). Una vez cumplido el tiempo de incubación, el yogurt firme se somete a refrigeración a 6oC y el yogurt batido se somete a agitación antes de ser refrigerado y envasado o puede ser envasado después de la agitación y luego ser refrigerado. Además de la elaboración de estos dos tipos de yogurt, el firme y batido el yogurt también se comercializa como tipo helado, como bebida líquida, pasterizado, esterilizado y con bajo contenido en calorías (producto dietético). La acidificación del yogurt sigue aumentando aunque más lentamente, después de la refrigeración, pero en la mayoría de los casos esta acidificación se detiene sometiendo tanto el yogurt firme como batido, a una pasterización, lográndose también impedir el desarrollo de levaduras o mohos que puedan haber en el producto. Sin embargo es importante que el producto no pierda su consistencia

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homogénea durante la pasterización y para evitar esto se le agregan al producto agentes espesantes como las pectinas, almidón modificado o gelatina.

• Propiedades físicas La estructura física del yogurt es una red de partículas de caseína adheridas las una a las otras, sobre esta red se depositan una parte de las proteínas del suero, las cuales han sido desnaturalizadas por el calor. Por ser un red continua el yogurt tiene la consistencia del un gel y un material viscolástico, que se identifica por un esfuerzo de fluencia muy pequeño. En el yogurt batido, el gel puede romperse obteniéndose un líquido no – newtoniano, muy viscoso, lo que hace que los yogures batidos y firmes tengan texturas bastante diferentes. Consistencia del yogurt firme La consistencia del yogurt se mide al introducir una varilla de dimensiones y peso definido en el producto, en un tiempo determinado. El inverso de la distancia de penetración determina la dureza. La dureza no esta relacionada con la elasticidad sino con la fuerza de ruptura y su valor depende del método de medida principalmente del tiempo además de algunas variables del producto y del proceso, entre las cuales se pueden nombrar las siguientes:

Contenido de la caseína. La consistencia es directamente proporcional al contenido de la caseína elevado al cubo. Entonces de la variación del contenido de la caseína depende en gran parte la textura final del yogur.

Contenido graso. A mayor porcentaje de materia grasa, menor dureza del gel, debido a que los glóbulos grasos destruyen la red.

Tratamiento térmico. El calentamiento de la leche aumenta la dureza del yogur debido a que la coagulación de las proteínas séricas aumentan el volumen de las partículas proteicas. Este calentamiento de la leche ocurre a temperaturas entre 85 – 90 por 5 – 10 minutos.

Los cultivos del yogur. De acuerdo a la clase de cultivo utilizado se obtienen diferentes consistencias de yogures, para una determinada acidez, siendo estas diferencias poco significativas.

El pH. A pH bajos se obtiene una mayor consistencia. Estos valores oscilan entre 4.1 y 4.6.

Temperatura de incubación. A menor temperatura, se requiere un mayor tiempo para ajustar el pH y la consistencia ideal, obteniéndose un producto final más firme.

Temperatura del yogur. A un misma temperatura de incubación, si la temperatura de conservación del yogur se reduce, entonces la consistencia aumenta. Este efecto se debe a que las micelas de la caseína se hinchan al disminuir la temperatura y viceversa.

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Sinéresis Este efecto se observa cuando se separa el suero de los demás sólidos del producto y se debe específicamente a que ocurre una reorganización de la red , dando lugar a un aumento del número de enlaces de la partículas, por lo cual la red se contrae y expulsa el líquido intersticial que encierra. Cuando los geles de caseína están entre un pH 4 a 5 se reduce la tendencia a la sinéresis. Claro está que la sinéresis es un efecto indeseable en el producto y por lo tanto se debe evitar. La formación de la Sinéresis depende en gran parte de la temperatura de incubación y normalmente se aprecia cuando la incubación se realiza a una temperatura de 32 oC y el contenido de caseína es alto. Cuando la incubación se realiza a 45 oC, la sinéresis se puede evitar sometiendo la leche a un fuerte calentamiento, en especial cuando se ha elevado el contenido de caseína y la temperatura de conservación es baja. Cuando el pH del yogur se reduce por debajo de 4, también ocurre la sinéresis, sobretodo cuando la temperatura es alta y el producto se agita después de envasado. Para el yogur batido, una fuerte sinéresis es indeseable y se manifiesta cuando el gel se rompe en trozos formándose una mezcla heterogénea de coágulos y suero. Para evitar este efecto, la leche se debe incubar a temperatura baja, aproximadamente a 32 oC o menos, si el contenido de la caseína de la leche es bajo. Viscosidad del yogur batido un yogur de buena calidad debe presentar una textura homogénea y bastante viscosa para dar la impresión de una textura filante de tal manera que cuando se vierta lentamente se observe una película elástica cuando se rompe. La viscosidad depende significativamente de las fuerzas de cizalla. Cuando se aplica una fuerza de cizalla elevada, la viscosidad aparente, a fuerzas más bajas desciende constantemente, logrando la viscosidad de un fluido Newtoniano y ocurriendo finalmente una ruptura estructural, también la viscosidad aumenta levemente durante un período de conservación prolongado. Defectos del flavor y vida útil Debido a que la fermentación del yogur continúa durante su proceso de distribución y venta, se presenta un exceso de acidez en el producto al momento del consumo, así mismo se puede presentar un sabor amargo por causa de la proteólisis. La intensidad de la alteración depende de la calidad de las cepas utilizadas en los cultivos siendo estos defectos los que determinan la vida útil del producto. A pesar de que la refrigeración reduce la aparición de estos

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defectos, esta no alcanza a reducir del todo la velocidad de la acidificación y de las reacciones enzimáticas que siguen ocurriendo en el producto. La contaminación por mohos y levaduras son también la causa de aparición de otros defectos especialmente en el aroma, apareciendo aromas indeseables en el producto como a levaduras, afrutado, mohoso, a queso, amargo y algunas veces a jabón o a rancio. El aroma se altera cuando se alcanza recuentos del orden de 104 de levaduras y mohos. La ausencia del flavor característico del producto se debe principalmente a temperaturas de incubación baja, crecimiento excesivo de los Streptococcus o al uso de cepas, poco productoras de aroma. La acidificación deficiente ocasionada generalmente por la presencia de penicilina en la leche es la causa también de la reducción del aroma y sabor del producto.

AUTOEVALUACIÓN FINAL

1. Después de haber estudiado los capítulos anteriores, conteste de nuevo

las preguntas que se plantearon en la autoevaluación inicial. Compare con las respuestas iniciales Si todavía tiene dudas, consulte de nuevo el texto, y si no logra aclarar la duda, consulte con el tutor del curso.

2. Consulte la guía didáctica y desarrolle las actividades planteadas para

esta unidad.

A continuación usted encontrará unas lecturas que tratan sobre los principios fundamentales de transferencia de calor y balances de calor, que le permitirán entender las diferentes operaciones que suceden en la in industria lechera.

Recuerde: que para tener un verdadero aprendizaje es necesario realizar todas las actividades propuestas en la guía

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LECTURAS RECOMENDADAS

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA INDUSTRIA LECHERA

Antes de continuar con los siguientes capítulos sobre la Tecnología de los productos lácteos es importante detenerse a estudiar o repasar algunos aspectos sobre: termodinámica, transferencia de calor, balance de calor, principios básicos que se aplican en todos los procesos tecnológicos para la elaboración de los productos lácteos. Para este repaso se tomaron partes de lecturas de los textos: WALSTRA. Ciencia de la leche y Tecnología de los productos lácteos y J. AMIOTT Ciencia y Tecnología de la leche, sobre las cuales se hicieron algunas correcciones de cálculos. Es importante que usted, repase estos conceptos, algunos de los cuales ya los ha aprendido en el curso de Balance de Materia y Energía, otros los estudiará más adelante, los cuales se presentan en esta lectura, para que usted tengan las herramientas suficientes, para determinar rendimientos de procesos, costos de energía en las diferentes prácticas que más adelante va a realizar. A. TRANSFERENCIA DE CALOR. WALSTRA .Ciencia tecnología de la leche La cantidad de calor (q) que se debe transferir por unidad de tiempo, para calentar la leche desde una temperatura T1 hasta T2 (exceptuando calor de fusión, calor de reacción etc.) se expresa mediante la siguiente fórmula: q = (T2 - T1) Q cp ρ En donde, Q = velocidad de flujo del líquido (m3. s-1); cp = calor específico del líquido cal /g oC o Julios / Kg oC ρ = densidad del líquido T2 = temperatura final o de salida del líquido T1 = temperatura inicial o de entrada del líquido Por ejemplo, en el calentamiento de la leche desde 10 hasta 74oC a un flujo de 7200 L h-1. Se consume aproximadamente 5 x 10-5 W. Según datos de la tabla (1 Watt = 1 Julio/s), según los datos de la tabla siguiente. Tabla A. Ejemplos aproximados del efecto de la composición y la temperatura de un producto lácteo sobre el coeficiente de conductividad térmica λ

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Producto/material 0oC 20 oC 80 oC

λ η Cp λ η λ η Agua Leche desnatada Leche entera Leche conc. 1:1.9 Leche conc. 1: 1.25 Nata con 25% grasa Nata con 45% grasa Grasa láctea Aire Acero inoxidable cobre

0.57 0.45 0,32 0.28 0.13

1.79 3.45

4.2 3.8 3.9 3.5 3.2 3.5 3.2 2.2

0.60 0.54 0.52 0.48 0.45 0.37 0.32 0.17 0.02 17 371

1.00 1.68 1.93 3.1 6.3 4.2 13.5 71

0.66 0.63 0.61 0.56 0.53

0.36 0.56

Fuente: Ciencia y Tecnología de leche. Walstra. Editorial Acribia. 2001. η De la leche concentrada depende mucho del precalentamiento. A título comparativo se indica el λ del aire y de dos metales.. λ = w. m-1/ oC η = m.Pa.s B. INGENIERÍA INDUSTRIAL LECHERA. Francois Castaigne y otros. Ciencia y tecnología de la leche. J. Amiott. Editorial Acribia. 1999. Principios de Termodinámica

Los intercambios de calor son de gran relevancia en la industria lechera, teniendo en cuenta que los tratamientos térmicos son la base para conservar los productos lácteos y la leche de consumo reduciendo toda carga bacteriana que puede deteriorar el producto y perder su calidad como producto para consumo humano.. Así mismo la producción de frío en un proceso que permite que la leche y sus derivados pueda conservarse en condiciones óptimas durante su almacenamiento.

El calor Es una forma de energía que se transmite de un cuerpo a otro cuando existe una diferencia de temperatura. El calor pasa en forma natural desde un cuerpo más caliente a un cuerpo más frío. La unidad de calor es la caloría, que es la cantidad de energía necesaria para variar en un grado Celsius la temperatura de 1 gramo de agua (a 15oC) y también se puede utilizar el Julio, que equivale a 0.2389 calorías.

126

Calor específico

El calor específico Cp, de un producto o de una materia, es la cantidad de calor necesaria para variar en una unidad de temperatura, una unidad de peso de al sustancia por calentamiento o enfriamiento, sin que cambie su estado. El calor específico depende del tipo de producto, de la temperatura, del porcentaje de agua y de la presión. Teniendo en cuenta que la mayoría de las veces no se conocen todos estos parámetros y sus variaciones son muy pequeñas con respecto a la escala de las magnitudes que se utilizan en la industria, se usa un valor nominal aplicable cuyo símbolo es Cp. Tabla B. Calor específico de algunos productos lácteos y otros de uso frecuente

Productos Cal /g oC Julios / Kg. oC Agua Leche 3.5 % MG Leche desnatada Nata 20% MG Nata 40% MG Mantequilla Leche condensada Mezcla para helado Cheddar Cottage Aire Azúcar líquido Hielo Vapor ( presión atm.) Hierro Aluminio Cobre Hormigón

1.00 0.93 0.95 0.88 0.80 0.55 0.94 0.80 0.45 0.64 0.78 0.24 0.30 0.487 0.470 0.119 0.218 0.64 0.156

4.187 3.894 3.978 3.684 3.350 2.303 3.936 3.350 1.884 2.679 3.266 1.005 1.256 2.039 1.968 0.498 0.913 2.680 0.653

Fuente: J. Amiott. Ciencia y Tecnología de la leche. Editorial Acribia 1999 El calor específico de un producto lácteo se calcula por la siguiente ecuación: CP = 1.256 x % S.N.G. + 2.093 x % M.G. + 4.187 x % A En donde: CP. = calor específico en Julios / Kg oC S.N.G. = sólidos no grasos M.G. = materia grasa A = agua

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Por ejemplo, una leche cuya composición sea: 4% M.G. , 8.8% S.N.G. y 87,2% de agua, tendrá un Cp igual a: Cp. = 1.256 x 0.088 + 2.093 x 0.04 + 4.187 x 0.872 Cp. = 3.845 J /kg oC Si se trata de gases, se debe distinguir entre el calor específico a presión constante CP y el calor específico a volumen constante CV, puesto que la diferencia puede ser bastante significativa. Por ejemplo, para el aire , expresado en calorías/g.oC, Cp es igual a 0.24 y Cv es de 0.17. En la tabla 4 se presenta algunos valores aplicables de algunas sustancias de la industria lechera. El calor específico de un producto aumenta en función de la cantidad de agua que contiene. Cuando se trata de un gas, el calor específico disminuye si su temperatura aumenta, pero si se trata de un sólido, si su temperatura aumenta, también aumenta su calor específico. La cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de un cuerpo, es la siguiente: Q = Cp x M x ΔT En donde: Cp = calor específico de la sustancia en J /kg oC M = masa del cuerpo en Kg ΔT = variación de la temperatura del cuerpo en oC Q = cantidad de calor en calorías, kilocalorías, Julios o Kilowatt - hora Ejemplo: ¿Qué cantidad de calor se necesita para calentar de 4 a 72 oC, 2000 kilos de nata con un contenido de materia grasa del 40%? Solución: el Cp de la nata con un 40% de grasa, según la tabla 4 es de 3.350 J /kg oC Q = 3.350 J /kg oC x 2000 Kg x (72 – 4 ) oC Q = 4.556 x 108 julios

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Q = 126,56 Kilowatios – hora (nota: 1 Kilowatt – hora = 3.6 x 106 julios)

Calor latente El calor latente es la cantidad de calor absorbida o sustraída en el cambio de estado físico de una sustancia sin que se modifique su temperatura. El calor latente de fusión del hielo es de 80 calorías por gramo (334.96 Julios /Kg); es decir, que para convertir 1 kilo de agua a 0oC, en hielo a 0oC, hay que sustraer 80.000 calorías o 334.960 Julios. El calor de fusión de la materia grasa de la leche es de 20 calorías por gramo ( ó 83.74 Julios / Kg). El calor latente de vaporización del agua a la presión atmosférica normal, es de 539, 1 calorías por gramo (ó 2.257.2 Julios / Kg). Ejemplo: ¿Cuánto calor debe sustraerse a 1000 Kg de agua a 15 oC para obtener hielo a 0oC? Q = calor requerido para enfriar el agua desde 15 a 0 oC + calor latente de Solidificación Q = M x Cp ΔT + M x QL De donde: Cp = calor específico del agua = 4.187 J/Kg M = masa del agua = 1000 Kg QL = calor latente de solidificación = 334.960 J/ Kg ΔT = variación de la temperatura = (15 – 0) oC Q = 1000 Kg x 4.187 J/Kg oC x 15 oC + 1000 Kg. x 334.960 J/Kg Q = 62805 Julios + 334.96 x 106 julios Q = (0.062805 + 334.96) x 106 julios Q = 335.02 x 106 Julios Q = 93.06 Kilowatt – hora

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Nota: el calor total aparente, incluye el calor latente y el calor obtenido por el cambio de temperatura, sin embargo algunas veces al refrigerar un producto su estado va cambiando progresivamente y será difícil determinar la parte del calor que produjo el cambio de estado y la parte de calor que ha servido para el enfriamiento. Tal caso sucede en la refrigeración de la mantequilla o de los helados. Entonces los calores aparentes, se determinan en forma empírica.

C. LA TRANSMISIÓN DE CALOR Y SU APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA LECHERA

El calor se puede transmitir de tres formas diferentes: por conducción, por convección y por radiación. En el curso de Operaciones en la Industria de Alimentos que se verá en el ciclo profesional de Ingeniería de Alimentos, se estudiarán con mayor profundidad lo relacionado con la transferencia de Calor pues es el fundamento de los diferentes tratamientos térmicos que se realizan a los alimentos. Específicamente en la industria lechera, las formas de transmisión de calor que más ocurren en todas las operaciones de calentamiento y de enfriamiento son las conducción y por convección.

Transmisión de calor por Conducción La transferencia de calor por conducción cumple la ecuación conocida como “primera ley de Fourrier”, que es la siguiente: Q = - K A dT/dx De donde: Q = transmisión de calor en Watios K = conductividad térmica en W/m oC dT/dx = gradiente de temperatura en oC/m A = área transversal de transferencia en m2 La integración de esta ecuación nos da como resultado el flujo de calor (número de watios) que pasa a través de un cuerpo sólido. KA (T1 – T2 ) A (T1 – T2 ) Q = = L L / K

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Donde (T1 – T2 ) es la diferencia de temperatura en el espesor L Cuando hay varias capas consecutivas de distintos materiales, como en la pared de un cuarto frío, la transmisión de calor (Q) será. A (T1 – T2) Q = L1 / K1 + L2/ K2 + L3 / K3 Donde, L1, L2 y L3 son el espesor de cada uno de los materiales y K1, K2 y K3 son sus respectivas conductividades térmicas (ver tabla 5)

El término L/K tiene gran influencia en la transmisión de calor. Cuando mayor es este término en la ecuación, menor es la transmisión de calor y viceversa. Tabla C. Conductividad térmica (K) de diferentes materiales en W / m oC Materiales Conductividad térmica ( K ) Ladrillo Cemento Cemento en bloque Cristal Gyproc Contrachapado Aire 0 oC Aire 100 oC Fibra de vidrio Poliuretano Acero inoxidable ( tipo 0316) Hierro fundido 200 oC (Producto lácteo fluido)

0.70 0.90 1.06

0.5 – 1.0 0.55 0.15 0.024 0.032 0.040 0.025 15.0 45.0

(0.4 –0.6) Fuente: J. Amiott. Ciencia y Tecnología de la leche. Editorial Acribia. 1999 En el caso de las tuberías, la ecuación anterior no se puede aplicar porque las superficies a través de las que se transmite el calor son variables. En este caso se utiliza la siguiente ecuación: 2 π L (T1 – T2) Q = Ln (D2/D1) /K1 + Ln (D3/D2) /K2 + Ln (D4/D3) / K3 De donde: L = longitud del tubo D1, D2 y D3 = diámetro de los tubos en orden creciente

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T1 – T2 = caída de temperatura desde el centro hacia el exterior del tubo

Transmisión de calor por convección La transmisión de calor entre fluidos y sólidos se produce por convección. La ecuación que describe este tipo de transmisión de calor, es: Q = h A ( TS - Tm ) En donde: Q = transmisión de calor en Watios h = coeficiente de transmisión de calor por convección en W/m2 oC TS = temperatura en la superficie del sólido Tm = temperatura media del fluído A = área de transferencia en m2 Las transmisiones de calor mixtas (convección – conducción) En la práctica, la mayor parte de las transmisiones de calor son de tipo combinado, es decir, por convección y por conducción. Por ejemplo, la refrigeración de la leche con agua en un intercambiador de calor, implica dos transferencias por convección entre el agua y la leche y una transferencia por conducción a través de la pared que separa la leche del agua. Para la transferencia de calor mixta a través de capas sucesivas, la ecuación que se aplica es: Q = U A ΔT En donde: U = coeficiente global de transmisión de calor en W/m2 oC En un sistema de transferencia de calor a través de varios componentes con igual superficie como por ejemplo, las cámaras frías, 1 / U = 1 /h. int. + L1/k1 + L2 /k 2 + L3/k3 + 1 / h. ext.

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en donde: h. int. = coeficiente de transmisión de calor por convección en el interior de la cámara h. ext. = coeficiente de transmisión de calor por conducción en le exterior de la cámara L1/k1, L2 /k 2 y L3/k3 = espesor y conductividad térmica de los materiales que componen y aislan la cámara. Ejemplo. Calcular las pérdidas de calor que se produce a través de una cámara de refrigeración si:

1. h del aire lo da la ecuación h = 6 + 4V 2. V = velocidad del aire en m / s

V en la cámara = 1.5 m /s V en el exterior = 0 m /s

3. Las paredes están construídas por los siguientes materiales:

- En el interior de la cámara, ladrillos de cemento, de. Espesor L1 = 0.20 m y de conductividad K1 = 0.9 W/m 0C - En el exterior, ladrillos de:

Espesor L2 = 0.10 m y de conductividad K2 = 0.7 W/m 0C - En medio, está recubierto con espuma de poliuretano de:

L3 = 0.10 m y con K3 = 0.025 W/m 0C Se calcula el coeficiente global de transmisión de calor U:

1 = 1 + 0.10 + 0.10 + 0.20 + 1 U 6 + 4 x1.5 0.7 0.025 0.9 6

U = 0.217/ m2 0C Si la temperatura del aire en la cámara de refrigeración es de 0 oC y la temperatura media del aire es de 20 oC, la transmisión de calor será: Q/A = U (T1- T2)

Q/A = 0.217 (20 – 0) oC

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Q/A = 4.34 W/m2 Los balances de calor Lo relacionado con balance de calor se estudia con mayor profundidad en el curso de Balance de Materia y Energía, sin embargo, es necesario que recuerden los siguientes fundamentos que se aplican en todas las tecnologías de los diferentes grupos de alimentos, específicamente en la Tecnología de Lácteos. Los balances de calor, se calculan teniendo en cuenta que “la cantidad de calor que entra, es igual a la cantidad de calor que sale más el acumulado en el producto” cumpliéndose la ley de la conservación de la energía, en igual forma que la ley de la conservación de la masa se cumple en todo balance de materia. Mediante los balances de calor se puede calcular el consumo energético de todo proceso de elaboración de un producto alimenticio y para controlar las pérdidas de energía, permitiendo también, la optimización de procesos a menor costo.

Calentamiento o refrigeración de un producto lácteo En la pasterización de un producto lácteo existe tanto la operación de calentamiento como de enfriamiento y la cantidad de energía se calcula mediante la siguiente ecuación: Q = M CP ΔT En donde: Q = transmisión de calor en W (1 watt = 1 julio /segundo M = masa que fluye en Kg /s ΔT = diferencia de temperatura en el producto en grados centígrados CP = calor específico del producto a calentar, en julio /kg oC Ejemplo Calcular la cantidad de calor necesario para calentar de 4 a 73 oC una leche con el 4% de grasa que se somete después a enfriamiento de 73 a 8 oC, si el flujo de la leche que circula es de 3000Kg / hora.

134

Solución Balance de energía para el calentamiento Q = 3000 Kg/hora x1hora /3600 s x 3.845 julio /kg oC x ( 73 – 4 ) oC Q = 221.08 julios /s = 221.08 Watts Para el enfriamiento se debe retirar la siguiente cantidad de calor Q = 3000/3600 x 3.845 x (8 – 73) oC = -208.27 Watts (negativo porque se extrae calor). Al utilizar la leche de 4 oC para refrigerar la leche caliente, habrá un equilibrio entre la cantidad de calor cedida por la leche caliente y la cantidad de calor absorbida por la leche fría, permitiéndonos conocer la temperatura de la leche fría después del precalentamiento, así: 208.27 = 3000/3600 x 3.845 (T – 4 ) oC 208.27 = 3000/3600 x 3.845 T – 4 x 3.845 208.27 = 0.8333 x 3.845 T – 15.38 T = 60.3 oC El anterior resultado significa que al utilizar la leche fría para refrigerar la leche pasterizada, se puede precalentar la leche fría hasta 60.3 oC. sin embargo en este cálculo se omitieron las pérdidas del sistema, que normalmente son alrededor del 15% Entonces la temperatura del la leche fría después del calentamiento, reduciendo el 15% de pérdidas será: 208.27 x 0.85 – 15.38 T = = 50.5 oC 3.2 En este ejemplo, la leche precalentada alcanzará una temperatura de 50.5 oC, lo cual implica un ahorro de energía de: Q = 208.27 x 0.85 = 177.30 Watts. Si el sistema está funcionando 6 horas al día, entonces el ahorro será de:

Q = 177 x 6 = 1062 Watts o 1.062 Kw h Calentamiento de los gases

135

En la industria lechera se requiere calentar o enfriar el aire regularmente. Este aire puede ser el de la Fábrica o el de las cámaras de refrigeración o de las torres de secado. El aire de la fábrica tiene que ser renovado varias veces al día y es necesario calcular el gasto energético que implica este proceso. Se debe tener en cuenta que el calor específico (Cp) del aire es: 1.010 J/Kg oC. Ejemplo Calcular la cantidad de calor necesario para calentar el aire de una torre de secado por atomización si el flujo de aire es de 15ooo Kg/h y su temperatura pasa de 20 a 200 oC. Solución

Q = 15000/3600 x 1.010 x (200 – 20) = 757.5 Watts Si la torre funciona 8 horas al día, el consumo de energía será: Q = 757.5/1000 x 8 Q = 6.06 Kwh

Ejemplo Calcular el consumo de energía necesario para renovar el aire de una fábrica de 15.000 m3 cuatro veces cada hora, considerando que la industria funciona 8 horas al día y que durante 6 meses la temperatura exterior media es de –5oC y la interior de 20 oC. (Masa de flujo del aire = 1.3 Kg. /m3. Solución

Cálculo del volumen del aire por segundo: V = 15000 x 4 = 16.67 m3/ s 3600

Masa de aire renovada por segundo:

M = 16.67 x 1.3 = 21.67 Kg /s = 21.67 Kg /s

Pérdidas de energía:

Q = 21.67 x 1.010 x (20 – (-5) ) = 547.167.5 watts

Consumo de energía durante seis meses ( 180 días a 8 h / día)

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Q = 547.167.5 x 8 x 180 / 1000 Q = 787.921 Kw-hora Ejemplo Calcular el gasto de agua caliente en un intercambiador de calor que se utiliza para calentar la leche de 4 - 30oC, si esa agua está inicialmente a 80 y no debe enfriarse a menos de 15 oC . El caudal de la leche es de 1.200 Kg. /h. Solución: Ma Cpa ΔTa = ML CpL ΔTL .Ecuación 1 En donde los valores de a se refieren al agua y L a los valores de la leche. Entonces: Ma x 4.187 x (80 – 15) oC = 1200 x 3.845 x (30 – 4) oC Ma = 441 Kg / hora

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UNIDAD III. Tecnología de productos lácteos: Fabricación de quesos y y otros productos lácteos. CAPITULO 7. TECNOLOGIA DE LA FABRICACION DEL QUESO

En este capítulo, se tratarán aspectos importantes de la tecnología del queso, como son los nutricionales, la clasificación según diferentes factores, las materias primas principales y secundarias utilizadas, los principios científicos y técnicos en el proceso de elaboración de los diferentes tipos de quesos desde los frescos a los quesos madurados y la composición físicoquímica de cada uno de ellos. Se presentará el proceso de elaboración para cada uno de los quesos que se fabrican en diferentes regiones de Colombia, los cuales aunque algunos se producen en forma artesanal, su técnica se ha ido perfeccionando, hasta obtener productos de excelente calidad y de gran demanda en el país. Se plantean los diferentes defectos que se pueden presentar en los quesos por condiciones inadecuadas en su proceso de elaboración y mal manejo en el almacenamiento de los productos terminados. Así mismo se da una visión global sobre los equipos utilizados en la industria quesera y el aprovechamiento de algunos de sub productos obtenidos de la misma.

OBJETIVOS Objetivo General Conocer y comprender, los principios científicos y técnicos en el proceso de elaboración del queso según los diferentes tipos que existen en el mercado nacional e internacional. Así mismo, conocer los defectos que se pueden presentar en los quesos debido a problemas tecnológicos y a malas condiciones higiénicas. Objetivos específicos

1. Conocer y comprender los aspectos nutricionales del queso teniendo en cuenta su contenido graso, y sus componentes como las proteínas, carbohidratos, vitaminas, sales y minerales, en los diferentes tipos de queso,

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2. Conocer la clasificación de los quesos según su contenido de grasa y humedad y de los principales quesos colombianos

3. Conocer las diferentes materias primas principales y secundarias y la función que desempeñan en el proceso de elaboración del queso

4. Conocer las diferentes enzimas coagulantes que intervienen en la producción del queso; los factores que intervienen en su actividad coagulante.

5. Conocer la diferencia en la estabilidad de las enzimas coagulantes. 6. Conocer los diferentes factores que intervienen en la actividad coagulante

para la obtención de la cuajada 7. Identificar y aplicar los principios tecnológicos que intervienen en las

diferentes etapas de elaboración del queso 8. Conocer y aplicar los diferentes aspectos relacionado con la tecnología

de los diferentes tipos de queso colombiano como: cuajada, campesino, costeño, quesito antioqueño, doble crema, quesillo huilense, pera y paipa.

9. Conocer los diferentes defectos que se pueden presentar en los quesos, identificando las causas y los medios de evitarlos

10. Describir el suero como subproducto obtenido de la fabricación quesera, sus propiedades nutricionales y su proceso de elaboración.

11. Conocer y describir los equipos y utensilios más importantes en la industria quesera.

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AUTOEVALUACION INICIAL Antes de iniciar el estudio de este capítulo, consulte la guía didáctica para desarrollar las actividades planteadas. Es importante que usted trate de responder las siguientes preguntas con sus propias palabras, antes de iniciar el estudio, para que pueda analizar que sabe del tema y sobre todo que desea o necesita saber del mismo.

1. Describa brevemente el queso como fuente de: materia grasa, proteínas, carbohidratos, minerales, sales y vitaminas

2. Establezca la diferencia entre un queso fresco y un queso no fresco, teniendo en cuenta las etapas básicas en su proceso de fabricación.

3. ¿Cómo se clasifican los quesos según su contenido de humedad y contenido graso, según la FAO?

4. ¿Cómo se clasifican los principales quesos colombianos? 5. Describa brevemente las materias primas principales y secundarias que

intervienen el proceso de elaboración del queso, indicando la función en cada una de ellas.

6. ¿Qué tipo de enzimas se utilizan en la fabricación del queso? ¿bajo qué parámetros o factores actúan en el proceso de coagulación de la leche?

7. ¿Cómo es la estabilidad de las enzimas obtenidas de: extracto de ternero, pepsina de cerdo, proteasa de Mucor pusillus y proteasa de mucor miehei?

8. Describa los principios tecnológicos que intervienen en el proceso de elaboración del queso como:

a. Estandarización de la leche, b. Coagulación o cuajado de la leche, c. Deshidratación o desuerado, d. Corte de la cuajada, e. Agitación y calentamiento f. Extracción del suero g. Salado h. Moldeado y prensado i. Maduración j. Envasado y empacado 9. Elabore el diagrama de flujo del proceso de elaboración de los siguientes

tipos de quesos colombianos: a. Cuajada b. Campesino c. Costeño d. Antioqueño e. Doble crema f. Quesillo huilense

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g. Pera h. Paipa 10. Establezca las diferencias entre cada uno de los tipos de quesos

colombianos con respecto a su proceso de elaboración y a sus propiedades físicas y químicas

11. ¿Cuál es el subproducto principal obtenido de la industria quesera? ¿cómo se obtiene y cuál es su uso?

12. Describa brevemente los diferentes equipos y utensilios que se utilizan en la industria quesera.

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INTRODUCCION

El queso es una de las formas de transformación de la leche, que permite conservar su valor nutritivo y mejorar sus características organolépticas y aumentar su vida útil. El queso de acuerdo con su tipo y condiciones de almacenamiento tiene una vida útil que puede variar de pocos días a varios meses. Mediante un proceso adecuado y mediante la aplicación de unas buenas prácticas de manufactura se puede obtener un producto de excelente calidad técnica y microbiológica, altamente nutritivo e inocuo para los humanos. Un queso fresco se puede definir como el producto obtenido de la coagulación o gelificación de la leche cuando se acidifica o se somete a la acción enzimática del cuajo, produciéndose la separación del suero y la cuajada o “sinéresis”. Esta cuajada después de separada del suero, se constituye en un queso fresco. Pero para la elaboración de un queso no fresco se deben realizar además otras operaciones como: moldeado, prensado, salado y curado o afinado. Actualmente existen en el mercado una gran variedad de quesos desde los frescos, hasta los madurados, con diferente porcentaje de grasa que dan lugar a la obtención de diferentes tipos de quesos, pero también esos tipos de quesos se origina de procesos muy específicos según el lugar donde se procese y para lo cual se le da diferentes nombres. En este capítulo, se considerará los aspectos básicos de la tecnología de la producción del queso en general, donde se estudiarán todos los principios científicos y tecnológicos que ocurren, y se estudiarán los procesos específicos para la elaboración de los principales tipos de quesos colombianos. LECCION 1. Aspectos nutricionales del queso Contenido graso Se sabe que el queso elaborado con leche entera contiene la mayoría de los ácidos grasos esenciales como el linoléico y araquidónico, ácidos grasos que son insaturados, que son necesarios para la dieta del los humanos y como fuente principal de energía. Proteínas El queso es una fuente adecuada de proteína porque normalmente contiene todos los aminoácidos esenciales que se pueden observar en la tabla 6 La caseína es la principal proteína del queso y las diferencias cuantitativas que

142

existen entre la caseína de la leche natural y del queso se deben a las pérdidas de proteínas del suero durante el proceso de elaboración del queso. Carbohidratos La lactosa es el azúcar principal de la leche ( fuente de energía en la dieta) sin embargo en el queso quedan cantidades muy pequeñas de este carbohidrato porque se pierden en el suero, o se convierte en ácido láctico o el lactatos durante su proceso, dependiendo de si es queso fresco o madurado. Este efecto puede ser beneficioso para las personas que sufren intolerancia a la lactosa y que por lo tanto no pueden consumir la leche natural, claro está que deben preferiblemente deben consumir quesos con cierto grado de maduración, puestos que los muy frescos contienen buena cantidad de lactosa. Tabla 6. AMINOACDOS ESENCIALES EN LA LECHE Y LA CASEINA

Aminoácidos Leche (%) Caseína (%) Arginina 3.7 3.9 Histidina 2.2 3.0 Treonina 4.6 4.5 Valina 7.1 7.4 Leucina 12.1 10.0 Isoleucina 6.7 6.4 Lisina 7.4 8.1 Metionina 2.8 3.3 Fenilanina 5.5 5.4 Triptófano 1.4 9.6 Fuente: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Guía para producir quesos colombianos Minerales, sales y vitaminas En el queso se establece un gran contenido de minerales y sales, dentro de los cuales se encuentran el calcio ( para la formación de los huesos y dientes) el hierro (para la formación de los glóbulos rojos de la sangre) y el fósforo( dientes y estructura ósea), como los más importantes y de mayor proporción. El queso también contiene la gran mayoría de las vitaminas esenciales, excepto la C, que se pierde durante el proceso de elaboración del queso. Finalmente se puede asegurar que el queso es un alimento con gran capacidad de conservación, con alto contenido de proteínas, grasa, calcio, fósforo, riboflavina y otras vitaminas disponibles en forma concentrada, lo cual es una ventaja sobre la leche que por su gran contenido de agua resulta un producto bastante perecedero. Los beneficios nutricionales del queso en comparación con otros alimentos pueden verse en la tabla 7.

Tabla 7. VALOR NUTRICIONAL DE ALGUNOS ALIMENTOS POR 100G DE ALIMENTO Alimento

(g) Proteína

(g) Grasa

(g) Calcio (mg)

Hierro (mg)

Tiamina(mg)

Riboflavina

Acido ascórbic

Energía(Kcal)

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(mg) o (mg)

Cuajada 15.6 18.9 490 1.5 0.02 0.46 0 256 Queso blando

15.0 7.0 350 0.5 0.02 0.30 0 145

Queso semibland

o

21.7 19.0 690 0.7 0.02 0.40 0 280

Queso duro

25.0 31.0 800 0.8 0.04 0.50 0 387

Leche de vaca

3.4 3.3 120 0.2 0.04 0.18 2 60

Kumis 3.5 2.5 106 0.1 0.03 0.17 1 76 Yogurt 2.9 2.9 111 0.3 0.04 0.20 3 94

Carne de res magra

21.5 6.5 6 2.7 0.08 0.23 0 150

Carne de cerdo magra

18.5 11.9 5 2.0 0.71 0.25 0 186

Pollo 20.2 10.2 14 1.5 0.08 0.16 0 178 Alverja verde

8.2 0.3 36 2.4 0.36 0.12 20 116

Fríjol rojo 20.4 1.2 100 7.1 0.43 0.12 3 302 Fuente: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Guía para producir quesos colombianos Es importante tener en cuenta que durante el proceso, la lactosa y algunas proteínas del suero (lactoalbúmina y lactoglobulina) se desnaturalizan pero a pesar de esto el queso se puede considerar, un buen sustituto de otros alimentos con relación al contenido de proteína. LECCION 2. Clasificación de los quesos Mediante la elaboración del queso se logra conservar dos componentes no solubles de la leche, la caseína y la grasa. El proceso básico para la obtención del queso es la coagulación de la leche, luego el desuerado por el cual el lactosuero, se separa de la cuajada. En el lactosuero está la mayor porción del agua y de los componentes solubles de la leche, pasando una cantidad insignificante en la cuajada. El queso puede ser fermentado o no fermentado, y su mínima fermentación se debe a la fermentación láctica. En el mercado existe una gran variedad de tipos de queso que difieren en por varios aspectos, entre los cuales los más importantes son: composición y naturaleza de la leche; cambios en el proceso de elaboración, que dan lugar a quesos con diferente estructura o textura y tipo de fermentación obteniéndose diferentes tipos de queso, según la actividad de los microorganismos que actúa en la fermentación de la caseína, la grasa y la lactosa presente en la cuajada.

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Cada tipo de queso tiene características específicas debido a diferentes factores, relacionados unos con otros, entre los cuales se pueden mencionar (obviando la composición de la leche):

Factores microbiológicos, que tienen que ver con la composición de la microflora original, asociada y las que se desarrollan durante el proceso.

Factores bioquímicos, debido al contenido y características de las enzimas que actúan en el producto, como las del cuajo (coagulante) y de las bacterias, levaduras, hongos o mohos.

Factores físicos y fisicoquímicos, como: temperatura, pH, potencial redox y procesos osmóticos

Factores químicos, como la cantidad de calcio retenido en la cuajada, del agua de la sal y de los compuestos provenientes del atmósfera como humedad y gas carbónico.

Factores mecánicos, como: el corte, agitación, trituración y frotamiento que acentúan o disminuyen los factores anteriores.

Teniendo en cuenta lo anterior existen diferentes formas de clasificar los quesos, relacionadas principalmente con la composición del producto, su tecnología y maduración siendo una de las más comunes la clasificación de los quesos en: frescos y madurados y dentro de esta clasificación existen otras diferencias que tienen que ver con el desuerado espontáneo o acelerado, corte de la cuajada, presión durante el prensado, contenido de mohos y características de la corteza. La Federación Internacional de la Lechería FIL - IDF en documento 141 de 1981 contempla los siguientes criterios para la clasificación de los quesos:

La materia prima: leche de vaca, oveja o cabra Consistencia: pasta dura, blanda, semi- blanda, queso fresco o

cuajada ácida. Aspecto interior: con o sin ojos Aspecto exterior: corteza dura, seca, blanda- seca, sin corteza Peso Contenido máximo de humedad: en el queso completo (% de

humedad) y en el queso sin grasa (% H/QD). La humedad del queso desgrasado se calcula según la siguiente fórmula:

% humedad x 100 % H/QD = 100 - % materia grasa Contenido de materia grasa en materia seca (%MG/MS)

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También, la FAO/OMS, en su informe de junio de 1978 presenta una clasificación de los quesos según la humedad en el queso desgrasado (%H/QD) y el contenido de materia grasa en la materia seca ( % MG / MS ) dando lugar a las categorías que se presentan en la tabla 8.

Tabla 8 CLASIFICACIÓN DE LOS QUESOS SEGÚN LA HUMEDAD EN EL QUESO SIN GRASA

%H/QD CLASE Menor que 51 Extraduro

49 – 56 Duro 54 –63 Semiduro 61 -69 Semiblando

Mayo que 67 Blando Fuente: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Guía para producir quesos

colombianos

Por otra parte los quesos son clasificados de acuerdo al tratamiento de la cuajada en: quesos de pasta cruda, semicocida y cocida, según el calentamiento al que ha sido sometido. Quesos con pasta molida, amasada y prensada, según el tratamiento mecánico efectuado en el proceso. Quesos de pasta hilada, que consiste en el estiramiento con calor de la cuajada hasta obtener una consistencia elástica, parcialmente desmineralizada, con una estructura en forma de capas, como consecuencia del “proceso de hilado”

Por lo anterior es recomendable combinar todos los aspectos mencionados para la clasificación de los quesos para describir un determinado tipo de queso.

Existe una clasificación típica para los quesos que se elaboran actualmente en Colombia, la cual se presenta en la tabla 9

Tabla 9

CLASIFICACION DE LOS PRINCIPALES QUESOS COLOMBIANOS Nombre del

queso Tipo de

maduración y de pasta

Humedad máxima

(%)

Humedad en queso sin grasa máxima

(%)

Consis- tencia

Materia grasa en materia

seca mínimo

(%)

Contenido

Graso

M A D U R A D OS PAIPA Pasta

amasada y prensada

48 60 Semiduro 40 Medio

F R E S C O S N O A C I D O S CUAJADA Pasta no

prensada 59 72 Blando 44 Medio

QUESITO ANTIOQUE

Pasta molida 58 72 Blando 52 Alto

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ÑO CAMPESIN

O Pasta no prensada

Pasta prensada

55

50

70

65

Blando

Semiblando

49

45

Alto

Alto

MOLIDO NARIÑENS

E

Pasta molida 57 71 Blando 49 Alto

AMASADO Pasta amasada

55 70 Blando 50 Alto

F R E S C O S A C I D O S DOBLE CREMA

Pasta hilada 50 65 Semiblando

45 Alto

QUESILLO Pasta hilada 50 66 Semiblando

50 Alto

PERA Pasta hilada 49 63 Semiblando

45 Alto

Fuente: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Guía para producir quesos colombianos.

LECCION 3. Las materias primas en la elaboración del queso

La materia principal para la elaboración del queso es la leche proveniente de diferentes mamíferos como la vaca, cabra, oveja y búfala, pero la más importante por su composición química, física, y nuricional, es la leche de vaca, aunque actualmente ha aumentado el procesamiento de la leche de cabra y de búfala para la elaboración de queso principalmente.

• La leche

Como ya se sabe la leche es un líquido complejo en donde sus diferentes componentes se encuentran en estado de dispersión, de los cuales depende sus propiedades y efectos causados por la interacción que existe entre estos. En este capítulo el estudio de la leche se hará desde los aspectos relacionados con la elaboración del queso puesto que lo relacionado con su estructura, composición y propiedades físicas, químicas y microbiológicas ya se trataron con profundidad en la Unidad I. Es importante resaltar que la elaboración del queso no depende únicamente de la composición macro de la leche con respecto a la materia grasa, la proteína, la lactosa y las cenizas, sino también de la microestructura de los componentes individuales es decir de los ácidos grasos, la caseína, las albúminas, las globulinas entre otros.

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• Grasa láctea

Los componentes de la materia grasa de la leche son responsables en gran parte del aroma y sabor del queso y además de su cuerpo y textura. Por ejemplo el queso desgrasado, tiene una consistencia dura y es insípido y con un aroma muy tenue, en cambio los quesos con grasa, tienen un sabor y aroma más fuerte que los caracteriza. La materia grasa de la leche se encuentra dispersa en forma de glóbulos esféricos conformando una emulsión de materia grasa en forma globular. El diámetro de los glóbulos difiere en tamaño según la especie y raza del animal, encontrándose que los glóbulos grasos de la leche de cabra son más pequeños que los de la vaca y en general de las razas bovinas que contienen un alto contenido de grasa. En la materia grasa de la leche se encuentran diferentes lípidos como los neutros, los polares las sustancias insaponificables como el colesterol el dehidrocolesterol, precursor de la vitamina D, los carotenoides principalmente la vitamina A. Los ácidos grasos que forman parte de los lípidos de la leche son de diferentes tipos y en su estructura molecular pueden contener de 4 a 20 átomos de carbono y de 0 a 4 dobles enlaces. Cada glóbulo graso de la leche está rodeado por una membrana que consiste en una capa protectora, cuya composición y propiedades son muy diferentes a las grasas y al plasma de la leche. La actividad principal de la membrana es impedir que los glóbulos grasos floculen y se fusionen, además evita la acción enzimática sobre las grasas. En resumen todas las interacciones entre la grasa y el plasma suceden a través de la membrana de los glóbulos grasos y por lo tanto tienen que ver con las reacciones de alteración de las grasas debido a la lipólisis y la oxidación. La agregación de la grasa a la cuajada, está relacionada con la grasa de la leche, pero también con la composición de la grasa y de su membrana que la rodea. La composición de la grasa afecta su punto de fusión y durante el proceso se libera grasa líquida en el manejo de la cuajada, ocurriendo que los glóbulos grasos grandes fundidos internamente, sean expulsados de la cuajada con mayor facilidad que los pequeños. La grasa pasa al suero, si la temperatura es mayor que 250C o también puede retenerse en la cuajada y dar un cuerpo más graso al queso. La grasa

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láctea funde a una temperatura entre 28 y 330C y solidifica a una temperatura entre 24 y 190C. Cuando los ácidos grasos se liberan en la cuajada, especialmente el ácido butírico, aparece el efecto de la rancidez, proporcionando un sabor y aroma desfavorable a la cuajada. La liberación de los ácidos grasos ocurre por la hidrólisis del glicerol causada por la acción enzimática de la lipasa, presente en la leche algunas veces pero en la mayoría de los casos proviene de los microorganismos que han contaminado la leche y que han resistido a los tratamientos térmicos suaves, como es el caso de la pasterización que ocurre a 720C por 15 segundos la cual no alcanza a destruir dichos microorganismos. Otras causas de la liberación de los ácidos grasos es la agitación muy fuerte de la leche que ocasiona la acción de las lipasas sobre la grasa libre o debido a la excesiva acidez que ocasiona la desnaturalización de la proteína que rodea el glóbulo graso, produciendo el rompimiento de la membrana y por ende la liberación de grasa. También es importante resaltar que la liberación de los ácidos grasos por acción de la lipasa sobre los triglicéridos, dificultan la coagulación de la leche cuando reacciona con la caseína obstaculizando los espacios que necesitan los coagulantes para la formación del cuajo.

• Proteínas de la leche

Las proteínas de la leche se clasifican básicamente en dos grupos: a) la caseína que es el grupo que contiene fosfato y precipitan a un pH de 4.6. La mayoría de la caseína de la leche se encuentra formando las micelas y formando cuatro tipo de cadenas polipeptídicas, denominadas: caseínas alfa S1, alfa S2,, Beta y kappa y b) las proteínas del suero, que permanecen en solución a pH 4.6 y está constituido por el grupo de: alfa-lactoalbúmina, beta-lactoglobulina, inmunoglobulinas, seroalbúmina y una parte de proteasa – peptona.

Entre las proteínas del suero obtenido por la coagulación enzimática, se forma también el glicomacropéptido de caseína debido al rompimiento de la Kappa caseína, por acción de la quimosina. Las proteínas del suero están en solución y no forman coloides (micelas) como las caseínas. La beta lactoglobulina se segrega cuando la leche se somete a calentamiento e interactúa con la Kappa caseína, ocasionando un retardo en la coagulación, obteniéndose cuajadas blandas que se demoran en perder su humedad.

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En la leche las proteínas tienen una estructura específica, que se afecta por la acción de diferentes tratamientos particularmente, por la acción de los ácidos y por el calentamiento, ocurriendo la desnaturalización que ocasiona cambios en su estructura secundaria y terciaria, presentándose la reagrupación de sus moléculas y como consecuencia una disminución de la solubilidad y de su actividad. Sin embargo este efecto no sucede con las caseínas. En la maduración de los quesos la caseína alfa S puede dividirse en péptidos menores proporcionando sabores diferentes según sea el aminoácido terminal, tal es el caso de la fenilalanina que confiere un sabor amargo. Así mismo el rompimiento de la beta caseína puede ocasionar sabores amargos a los quesos.

• Carbohidratos: la lactosa Es el carbohidrato de mayor importancia de la leche de la mayoría de los mamíferos, y es el que se encuentra en mayor proporción (4.5 – 5.0%). La lactosa es mucho menos dulce que otros azúcares comunes como la glucosa y sacarosa, siendo su poder edulcorante seis veces menor que el de la sacarosa. Además su dulzura en la leche se enmascara por la caseína. La gran mayoría de los microorganismos que se encuentran en la leche, metabolizan la lactosa ocurriendo una da las fermentaciones más importantes tecnológicamente como es la producción de ácido láctico. Esta actividad de las bacterias lácticas no es favorable en la leche para el consumo directo, pero sí lo es en la elaboración de algunos tipos de quesos. La lactosa que contiene la cuajada desuerada, dependerá de varios factores como: técnica de elaboración y del contenido de humedad. En un medio húmedo, como el de la cuajada, la lactosa se transforma en ácido láctico por acción de las bacterias lácticas principalmente en los quesos frescos no madurados, ocasionando un sabor y aroma característico y una textura especial como consecuencia de la disolución de los minerales ligados a la caseína.

• Sales Las sales de la leche son importantes tanto desde el punto de vista nutricional, como que son responsables en gran parte del estado físicoquímico del suero de la leche, por lo que influye en la estabilidad de la proteína. Las sales son muy importantes en la elaboración del queso especialmente las sales de calcio, magnesio y de los ácidos cítricos y fosfórico. El magnesio, aunque no influye en la formación de las micelas, sí es responsable del equilibrio estable de la leche. El calcio como fosfato forma parte

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de la estructura del complejo de la caseína. A pesar de que el equilibrio de la leche depende del pH y de la temperatura, dos terceras partes del calcio son coloidales y una tercera parte está en solución. El calcio como tal constituye una décima parte de la cantidad total de la leche, en tanto que la mayor parte se encuentra formando complejos con el fosfato, el citrato y la caseína. La cantidad de calcio disponible afecta el tamaño de los agregados de la caseína, por lo tanto la adición de calcio debe ser adecuada para aumentar el tamaño micelar de las caseínas. Por otra parte la dilución de la leche con agua antes de la coagulación puede disgregar las micelas en unidades más pequeñas. Los iones de calcio son más importantes en la formación del complejo que el magnesio, el potasio o el sodio. Como se ha indicado anteriormente, el contenido del calcio en estado iónico o reactivo representa un 35% del calcio total en la leche, por lo tanto cualquier compuesto que se le adicione a la leche, que tenga la capacidad de atrapar o ligar iones de calcio, puede causar un aumento en la coagulación. La velocidad de la coagulación y la consistencia del coágulo obtenido enzimáticamente, disminuye si la leche es calentada por encima de 65oC. Cuando la leche ha sido almacenada y enfriada a 4 oC debe calentarse a 35 oC y conservarse por 30 minutos a esa temperatura, para que el tiempo de coagulación sea el normal. Para un mejor efecto, se recomienda ajustar a una temperatura de 60 oC y mantenerla por 60 minutos. A pesar de la posibilidad de interacción entre los componentes individuales de la leche (grasa, proteína y sales), se debe recordar que la proteólisis y la lipólisis de los componentes de la leche, es con frecuencia la causa de disminución de las reacciones de coagulación enzimática, obteniéndose en la mayoría de los casos, cuajadas suaves.

• Enzimas Las enzimas de la leche provienen de tres fuentes importantes:

a. Las que contiene la leche en el tiempo de secreción. b. Las de los microorganismos en el momento de su obtención (en

el momento del ordeño) c. Las de los microorganismos que contaminan la leche durante su

producción. Las principales enzimas que se encuentran en la leche normalmente son: lactoperoxidasa, ribonucleasa, la xantina-oxidasa, la catalasa, la aldolasa, la lactasa y grupos de fosfatasas, lipasas, esterasas, proteasas, amilasas, oxidasas y reductasas.

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Las lipasas unidas a la membrana son diferentes de las del plasma (suero lácteo), y están irreversiblemente ligadas a la membrana del glóbulo graso. Estas mantienen inactivas en la leche hasta que son activadas por la agitación con el fin de liberar la grasa líquida, durante la homogenización en ese momento sucede la ruptura de la membrana del glóbulo graso. La lipólisis de la leche se activa al calentar la leche fría por encima de 320C y enfriarla luego, hasta una temperatura más lejos del punto de solidificación de la grasa, ocurriendo rápidamente la rancidez de la grasa; Esto sucede generalmente, cuando se mezcla leche recién ordeñada con leche almacenada en los tanques de enfriamiento y el equipo de refrigeración no es el adecuado. Otra operación que puede activar las enzimas proteolíticas y producir rancidez, es la aireación y agitación de la leche en los sistemas de vacío. Algunas veces los fabricantes de queso acostumbran adicionar sal a la leche almacenada con el propósito de inhibir la acción de las lipasas, sin embargo la adición del cloruro de sodio causa problemas en la actividad del cuajo, disminuyendo su poder de coagulación, produciendo cuajadas suaves que retienen humedad. Otros fabricantes de queso no realizan la pasterización de la leche para evitar la pérdida de lipasas que favorecen la formación de componentes necesarios que proporcionan el sabor característico de los quesos madurados, pero se debe tener en cuenta que algunas lipasas provienen de contaminantes de la leche que pueden ser las pseudomonas, los micrococos, bacilos y estreptococos y por lo tanto son lipasas que afectan la maduración de los quesos, principalmente en el sabor del producto final.. Las estearasas existen en muy pequeñas cantidades en la leche pero son responsables de algunos cambios en los lípidos, además tienen una acción importante en la maduración de los quesos. La fosfatasa es una esterasa que cataliza la hidrólisis de los fosfatos orgánicos. Esta enzima es eliminada con la pasterización, razón por la cual, es utilizada en el test de fosfatasa, para indicar su presencia o no y de acuerdo al resultado obtenido, determinar si el tratamiento térmico ha sido adecuado. La fosfatasa ácida, se encuentra presente en la leche, es resistente al calor (hasta 96oC) pero su efecto en la producción del queso o de la cuajada no es importante. La xantina oxidasa cataliza la oxidación de los aldehidos por lo cual es importante en la obtención de las cuajadas. Esta enzima es una reductasa activa hasta los 75 u 800C reduciendo los nitratos a nitritos.

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Los microorganismos contaminantes de la leche pueden dar origen a las reductasas, las cuales son transportadas a las cuajadas. La leche la contiene en diferentes cantidades y transporta oxígeno de los peróxidos, es resistente al calor hasta los 800C y se utiliza en los test para las leches que han sido sometidas a temperaturas más altas que las de una pasterización normal. Las catalasas son enzimas que causan la descomposición del peróxido en agua y oxígeno inactivo, este peróxido era utilizado para la conservación de la leche. La leche de calostro y mastíticas contienen grandes cantidades de catalasa y por esta razón su presencia es utilizada para detectar las leches obtenidas de ubres infectadas. Las proteasas de la leche hidrolizan los enlaces de los aminoácidos de las proteínas formando peptonas, péptidos y aminoácidos. Cantidades pequeñas de estas sustancias en el queso, proporcionan cambios desfavorables en el sabor, el cuerpo y la textura del queso. Debido al tratamiento térmico que sufre la leche, las proteasas son destruídas lentamente. Muchas de estas enzimas precipitan en la cuajada y son importantes en la maduración del queso pero algunas se pierden en las proteínas del suero.

• Vitaminas Las vitaminas en el queso, además de aportar al valor nutricional de la leche, influyen significativamente en la acción metabólica de los microorganismos en el queso. Entre las vitaminas que contiene la leche las que desempeñan un papel importante en la elaboración del queso están la vitamina A y las del complejo B, la más resistente a los tratamientos es la vitamina A por ser insoluble en agua las del complejo B son solubles y bastantes lábiles por lo tanto, se reducen con los tratamientos pero quedan algunos residuos importantes, en cambio la vitamina C, se pierde gran cantidad en los tratamientos térmicos de los quesos frescos y en los quesos madurados se pierde del todo. La vitamina A es liposoluble, es decir que se disuelve en la grasa, y a pesar de que la mayor cantidad de vitamina se queda atrapada en la materia grasa de la leche, se encuentra pequeñas cantidades en las globulinas y en las proteínas del suero. Como se dijo anteriormente la vitamina A por ser resistente a los tratamientos térmicos la cantidad que se pierde es muy poca. Tanto la vitamina A como sus provitaminas, los carotenoides tienen un gran valor nutricional. Entre las vitaminas del complejo B se encuentran:

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La Tiamina, se encuentra una parte disuelta en la leche y otra parte ligada a las proteínas, esta de destruye progresivamente debido a los tratamientos térmicos. La Riboflavina o B2, es la que le proporciona el color amarillo verdoso al suero. Resiste tratamientos térmicos normales pero durante la maduración del queso se reduce su contenido, a pesar de que existen algunos microorganismos que contribuyen a su formación. La Niacina, es bastante resistente a los tratamientos térmicos para la elaboración de los quesos, pero una buena cantidad queda en el suero del queso. La niacinamida actúa como coenzima en algunas reacciones que ocurren en las primeras etapas de la producción del queso, aunque se evaporan durante el proceso de maduración. La vitamina B6, se encuentra libre en el suero de la leche, resiste a la pasterización y desempeña un papel importante en los procesos metabólicos de los microorganismos y en las reacciones enzimáticas que causa la oxidación y la degradación de los aminoácidos que confieren el sabor característico de los quesos. El ácido Pantoténico, se solubiliza en el agua y también resiste un tratamiento térmico normal actúa en varias reacciones bioquímicas e interviene en las reacciones que ocurren en la maduración del queso. El ácido Fólico y la Biotina, actúan también en las reacciones enzimáticas ocasionadas por el metabolismo de los microorganismos que se desarrollan en la maduración del queso La vitamina B12, es la de mayor importancia por su influencia en la formación del ácido propiónico debido a la acción de ciertas bacterias, en la maduración del queso y en la formación de la corteza de los quesos como el Cammembert y en los quesos duros la vitamina se aumenta durante el desarrollo interno de las bacterias propiónicas. Esta vitamina es soluble en agua, reacciona con los ácidos, los álcalis y la luz. Es poco resistente al calor y se pierde un 10% aproximadamente durante el tratamiento térmico normal. Otra vitamina importante es la E que evita la peroxidación de los componentes insaturados de los lípidos, por su poder antioxidativo puede formar parte en el sabor ocasionado por la grasa del queso madurado puede formar parte en el sabor ocasionado por la grasa del queso madurado. Como se puede observar muchas de las vitaminas son importantes para el desarrollo de los microorganismos sin embargo algunos microorganismos la pueden sintetizar durante su proceso metabólico. En los quesos que contienen una gran variedad de microorganismos es necesario que la leche utilizada tenga

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una buena proporción de vitaminas, puesto que en la técnica lechera se requieren principalmente por dos aspectos importantes: contener las vitaminas necesarias para el desarrollo de la microflora y conservar las vitaminas para aumentar el valor nutricional del queso. LECCION 4. Materias primas secundarias que se requieren para la elaboración del queso

• Cloruro de calcio El contenido de calcio en la leche depende de muchos factores, algunos de estos son la especie del animal, su alimentación, y los tratamientos a los cuales halla sido sometida. Se sabe por ejemplo que durante la pasterización de la leche se pierde gran cantidad de calcio y por lo tanto se deben restituir esos iones de calcio en la cantidad apropiada para lograr una excelente coagulación. La capacidad de coagulación de la leche depende de la cantidad de iones de calcio, si tiene un bajo contenido el cuajo producido tendrá una textura poco firme y suelta y al cortar la cuajada se formará cantidades de polvo muy fino, presentando problemas en el desuerado reducción de gran cantidad de materia grasa, pero, una dosis excesiva de cloruro de calcio producen un coágulo muy duro y con sabor a sustancias químicas ajeno al sabor característico del queso. Por lo anterior es necesario que el cloruro de calcio que se le adicione a la leche sea en una cantidad de 10 a 20 gramos por cada 100 litros de leche aproximadamente, dicha cantidad debe ser disuelta previamente en agua, aproximadamente media hora antes para lograr una buena ionización del calcio.

• Nitratos Los nitratos se utilizan en forma de KNO3 y NaNO3 con el fin de evitar la hinchazón no deseada en los quesos no madurados por causa de la acción metabólica de las bacterias coliformes que transforma la lactosa y el ácido cítrico en: ácido láctico, fórmico acético y dióxido de carbono e hidrógeno causantes de la producción de gases, y por supuesto esta reacción le confiere una sabor y una textura con ojos no deseada es este tipo de quesos. En los quesos madurados, los nitratos se adicionan especialmente en los para evitar una formación excesiva de gas. Con la adición de los nitratos se logra que el oxígeno contenido en estos, reaccione con el hidrógeno formado por las bacterias coliformes formándose agua y evitando de esta manera la hinchazón por efectos del gas. Sin embargo es importante advertir, que los nitratos no inhiben el crecimiento de los coliformes y por ende siempre se debe utilizar como materia prima una leche

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que cumpla con la calidad higiénica requerida y de todas maneras someterla a la pasterización. El nitrato no impide el crecimiento de las bacterias ácido – butíricas sino que al convertirse a nitritos (NO2), causa la muerte de las bacterias acidolácticas y reduce otras bacterias y enzimas que contiene la leche. Pero es necesario tener en cuenta que los nitritos también son tóxicos para los humanos y por ende no se aconseja utilizar en la elaboración de quesos frescos y en los madurados su dosis no debe ser mayor de 20 gramos por 100 litros de leche. Si en el proceso de elaboración del queso se realiza una buena pasterización, altas temperaturas de cocción, acidificación adecuada y la adición de una cantidad suficiente de sal, permite que el uso de la cantidad de nitratos sea la mínima o en el mejor de los casos no se requiere su adición. Una dosis excesiva de nitratos confiere al queso un color rojizo y sabor a químicos. El nitrato de potasio es menos hidrófilo y más fácil de disolver que el de sodio por lo tanto se utiliza con más frecuencia. El momento más adecuado para su adición es cuando la leche ya contiene el cloruro de calcio y el colorante, y se encuentra en la tina de reposo, sin embargo se puede adicionar después.

• Colorantes Normalmente el color amarillento de los quesos se debe a su contenido de caroteno que se encuentra en la materia grasa de la leche, pero para obtener un color estándar se acostumbra adicionar colorantes a la leche. Estos colorantes deben ser de origen vegetal y entre los cuales se encuentran los obtenidos a partir del achiote o Bixaorellana o el caroteno que contiene la leche. Estos colorantes le confieren al queso un color amarillo – rojizo. Un caso especial es el colorante que se le agrega al queso doble crema colombiano, para sándwich, para intensificar su tonalidad, especialmente cuando ha sido parcialmente descremado. El colorante debe ser adicionado antes del cuajo para que se pueda disolver más fácilmente y se debe almacenar en botellas color ámbar para protegerlo de la luz y evitar su degradación y sedimentación.

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• Decolorantes

Se utilizan generalmente para aquellos quesos tipo queso de oveja con el fin de darle la coloración característica del queso natural de oveja, por tener este, menos cantidad de carotenos que la leche de vaca. Para obtener este color característico se utiliza la clorofila que es un complemento del caroteno por lo que una mezcla adecuada de estos confiere el color blanco característico del queso de oveja. La dosis adecuada es de 8 a 10 gramos por cada 100 litros de leche; un exceso de este le confiere un color de plomo a verdoso.

• Sal La adición de sal en la elaboración del queso tiene como función principal su conservación puesto que inhibe el desarrollo de las bacterias contaminantes, pero además tiene una gran influencia en la formación del cuerpo del queso teniendo en cuenta los siguientes aspectos: la adición de sal en el suero produce una mayor cantidad de agua en el queso ya que el intercambio de los iones de calcio de la caseína por los iones de sodio es mayor, ocasionado un queso más suave y flexible porque los iones de sodio aumentan la absorción del agua. Pero, cuando se adiciona cantidades excesivas de sal ocurre el caso contrario, se disminuye la absorción del agua y da como resultado un queso con textura quebradiza.

• Cultivo láctico y acidificación En la elaboración de quesos es de primordial importancia la acidificación de la leche a partir de las bacterias lácticas porque influye de manera significativa en el desuerado, en su conservación, su aroma, sabor y grado de maduración. En el caso de los quesos de pasta hilada como el queso pera y doble crema, la capacidad del hilado depende de la acidez de la leche originada por los cultivos lácticos adicionados y no por la flora natural de la leche cruda. En el queso campesino, el cultivo láctico le confiere una textura más elástica y un sabor más agradable, evitando también la contaminación del queso por bacterias patógenas y que producen efectos de putrefacción. La cantidad aconsejada de cultivo láctico está entre 0.1 - 1% de acuerdo a la acidez requerida y tipo de queso a producir. Este cultivo comúnmente contiene bacterias Lactococcus Lactis, sub-especie Lactis y Lactococcus Lactis, sub-especie Cremoris, que son mesófilas y su crecimiento óptimo está entre 18 y 22oC.

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• Enzimas coagulantes

La coagulación enzimática es una de las técnicas de mayor uso en la fabricación de los quesos. Para lograr dicha coagulación, tradicionalmente se ha venido utilizando el cuajo animal cuya enzima principal es la Quimosina, sin embargo debido a la dificultad de obtener el cuajo de terneros jóvenes, los fabricantes hoy en día utilizan enzimas obtenidas de otras materias primas como la pepsina, enzimas vegetales y microbianas, que han tenido grandes ventajas tecnológicas por no depender del mercado de la carne y porque se adaptan mejor a los tratamientos térmicos acelerando el proceso de coagulación de la leche. Pero se debe tener en cuenta que a pesar de que muchas enzimas pueden causar el efecto de coagulación no todas son aptas para el uso en quesería, puesto que si tienen una actividad proteolítica excesiva causan sabores amargos y efectos no deseables en la textura del queso. Por lo anterior los sustitutos del cuajo animal que se garantizan por su inocuidad, seguridad y capacidad como coagulante son.

Pepsina de cerdo Proteasa de Mucor miehei Protesa de mucor pusillus Proteasa de Endothia parasítica Quimosina genética

La cantidad a adicionar de estas enzimas difiere según el país donde se elabore el queso.

Enzimas gástricas Entre las enzimas gástricas se encuentran la quimosina que tiene una actividad proteolítica a un pH aproximado de 4. Se encuentra principalmente en el estómago de los rumiantes que todavía son amamantados. Entre las pepsinas se encuentran: la pepsina A cuya actividad se presenta en un medio ácido inferior a 2. y la pepsina B o gastricsina que es una enzima menor con propiedades intermedias.

Quimosina Se encuentra en los cuajos como su componente de mayor proporción, por precipitaciones sucesivas con el cloruro de sodio se puede obtener pura o cristalizada. Esta se considera como una haloproteína. Su pH óptimo para su actividad es variable, cuando actúa como sustrato la caseína es

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aproximadamente 4.0 , pero su actividad se suspende cuando la leche esta a un pH aproximado de 7.5 es decir es alcalina, produciéndose la desnaturalización irreversible a un pH de 8.0, sin embargo la pro-enzima se conserva aún estable a un pH de 9.0 .

Extracto de cuajo Se obtiene industrialmente por inmersión de porciones de cuajares secos o congelados en salmuera con un 10% de sal común, a la cual se le agregado otras sustancias como el ácido bórico, timol, ácido benzoico entre otros por su acción desinfectante. Para que la maceración sea rápida y se evite su contaminación debe hacerse en un medio ácido alrededor de un pH 4.0 obteniéndose una coagulación entre 10 y 20 horas a 20oC. Se requiere una cantidad aproximada de 1.5 a 2 cuajares de ternero de 60 gramos para obtener in extracto comercial con fuerza 1:10.000. el extracto de cuajo posee una actividad coagulante del 10 al 20% de pepsina.

Cuajo desecado

Es un extracto en polvo que se obtiene a partir de una mezcla de sal con extracto de cuajo, al cual se le adiciona sal común, lactosa o almidón con el fin de aumentar y regular su fuerza a 1:100.000 o a 1:150.000, este se somete a secado a una temperatura de 50oC. de esta manera se obtiene un cuajo con buena actividad coagulante y además con una excelente calidad química y microbiológica, pero tiene la desventaja que este proceso resulta más costoso.

Pepsina

Se obtienen por extracción de los estómagos de cerdo o de bovinos ya rumiantes. La pepsina de bovinos adultos, tienen una actividad coagulante hasta 15%. Las pepsinas contienen fósforo, mientras que ka quimosina carece de él.

La pepsina es la enzima más similar al cuajo, excepto por el pH óptimo en el cual tiene mayor actividad coagulante que está alrededor de 2.0 y se inhibe a un pH de 6.6, por ende su coagulación en las leches frescas es casi nula.

Se recomienda utilizar tanto la pepsina de cerdo como la bovina con un 50% de cuajo de ternero para obtener un mejor resultado en la actividad proteolítica y en el sabor.

Enzimas de origen microbiano

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Algunas enzimas coagulantes de la leche, se pueden obtener a partir de algunos microorganismos y las más aceptables son las extraídas de algunos mohos, utilizándose tres especies, generalmente:

• Endothia parasítica: obtenido del castaño comercialmente obtenido por la compañía americana Pfizer cuyos nombres son Sure curd y Suparen.

• Mucor pusillus: moho mesófilo que se forma en la superficie de los suelos, obtenido comercialmente por la compañía japonesa MEITO – SANGYO con el nombre de NOURY RENNET.

• Mucor miehei: también es un moho mesófilo extraído de la superficie de los suelos, produciéndose vriedades de cepas en diferentes preparaciones comerciales.

Es importante resaltar que las enzimas producidas de estos mohos se procesan con un estricto control de su calidad higiénica y microbiológica, para verificar la eliminación total de sustancias extrañas como los antibióticos y de aflatoxinas, y garantizar su inocuidad. Actividad coagulante de las enzimas En la actividad coagulante interviene los siguientes factores:

Concentración de la enzima: en este caso se debe tener en cuenta que el tiempo de coagulación es inversamente proporcional a la concentración de la enzima, es decir a mayor cantidad de enzima menor tiempo de coagulación

PH: la actividad coagulante se inhibe a un determinado pH de la leche,

por ejemplo la pepsina del cerdo no actúa a un pH superior a 6.6 en cambio las enzimas microbianas conservan su actividad hasta un pH cerca de 7.

Concentración del calcio iónico: se observa una mayor sensibilidad de

las enzimas de Mucor a los iones de calcio que las de Endothia.

Temperatura de la leche: para el extracto de ternero la temperatura óptima es de 40oC pero para las enzimas microbianas como el Mucor miehei es un poco mayor (65 oC).

Estabilidad de las enzimas coagulantes Todas las enzimas son bastante estables en estado seco pero cuando se encuentran en solución no sucede lo mismo, por ejemplo en el caso del extracto de ternero se desestabiliza cuando la temperatura de la leche está por encima

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de 50oC), en cambio los cuajos microbianos son más resistentes al calor y por ende su temperatura óptima es mayor. También se observa que la proteasa del Mucor pusillus tiene una estabilidad mayor que el resto de las enzimas coagulantes en solución. Por lo anterior cuando se almacena enzimas líquidas durante un año, la pérdida de actividad es diferente de acuerdo al tipo de enzima, así:

Extracto de ternero: si la temperatura de almacenamiento es de 0oC, pierde el 2% de su actividad; si se almacena a 5oC, pierde de 5 a 10%.

Pepsina de cerdo: a 0oC, pierde el 2% y a 6oC, pierde el 10%.

Proteasa de Mucor pusillus: a 28oC, pierde el 2% y a 32oC, pierde un

10%.

Proteasa de Mucor miehei: a 10oC, pierde el 2% y a 16oC, pierde el 10% de su actividad.

Como se observa la enzima que presenta una actividad más estable a temperaturas mayores es la proteasa del Mucor pusillus. Para las enzimas en polvo se recomienda almacenarla a temperaturas menores de 24oC LECCION 5. Principios tecnológicos en la elaboración de quesos Antes de la elaboración del queso como tal la leche cruda debe ser sometida a las operaciones de: filtración, clarificación, enfriamiento, almacenamiento y estandarización. Las tres primeras operaciones ya se estudiaron en el capítulo correspondiente al tratamiento de la leche para su industrialización. A continuación se explica lo relacionado a la operación de estandarización de la leche para la elaboración de quesos, para después describir las diferentes operaciones que se llevan a cabo en el proceso de elaboración de quesos.

• Estandarización de la leche La estandarización de la leche tiene dos funciones principales. Lograr que el queso a elaborar cumpla con las normas nacionales e internacionales o del productor con relación a su contenido de materia grasa en la materia seca del producto final Hacer un uso más racional de los componentes de la leche teniendo en cuenta el rendimiento económico por un parte y por otra parte la aceptación del

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consumidor con respecto a su contenido de: grasa, agua, proteína, cuerpo o textura, aroma y sabor del queso. La operación de estandarización consiste en adecuar la composición de la leche para tener una relación constante entre materia grasa y materia seca del producto terminado. Se debe tener en cuenta que el contenido de la grasa es con respecto a la materia seca del queso (sólidos) y no con la masa total del queso (sólidos + agua), debido a que el queso durante su proceso, almacenamiento o maduración, sufre un aumento en el contenido de sólidos y grasa, en cambio la relación de grasa en su materia seca no varía. La cantidad de materia grasa de la leche que se utiliza en la elaboración de quesos, depende además de la relación de materia grasa / materia seca, del contenido de sólidos no grasos de la leche, de la proporción de los componentes sólidos que pasan al queso y de la tecnología utilizada. Para la estandarización del contenido de grasa en la leche se aplican los siguientes métodos: Cuando la leche tiene un contenido de grasa más alto del deseado, se equilibra de la siguiente forma:

• Por adición de leche descremada • Agregando leche baja en grasa • Descremando parcialmente la leche para luego adicionarla de nuevo a la

leche con alto contenido en grasa La operación anterior se realiza con una separadora - estandarizadora (descremadora centrífuga) que realiza el descremado de la leche obteniéndose una leche baja en grasa Cuando la leche es deficiente en materia grasa, se puede ajustar así:

• Adición de crema • Agregando leche con alto contenido en grasa • Descremando la leche y adicionar de nuevo a la leche original la crema

obtenida. Para estandarizar la materia grasa de la leche se utiliza el método del “Cuadrado de Pearson”, que consiste en lo siguiente: Sea:

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C%. El porcentaje de grasa deseado en la leche que se va a utilizar en la elaboración del queso. A%. El contenido de grasa en la leche cruda que se va a estandarizar B%. El porcentaje de la leche descremada o crema que se debe agregar Entonces según este método, X Kg de leche cruda por estandarizar, que contiene A% de grasa, se requieren para mezclar con Y Kg de leche descremada o crema con un B% de grasa, para obtener Z Kg de leche para queso, estandarizada con C% de grasa. Para realizar los cálculos pertinentes, se construye un cuadrado imaginario de la siguiente forma: Leche cruda (B-C) X Kg A% grasa Leche descremada (A-C) Y Kg o crema B% grasa

Z Kg leche estandarizada con C% de grasa El ángulo superior izquierdo corresponde al contenido de materia grasa de la leche cruda que se va a estandarizar; el ángulo inferior izquierdo corresponde al porcentaje de la leche descremada o crema que se va a adicionar; el centro corresponde al contenido de materia grasa que debe tener la leche estandarizada para obtener el queso. Se calculan las diferencias entre (A-C) y (B-C), en valor absoluto, según las diagonales. Los datos que no se conocen se hayan según la siguiente fórmula: X Y Z + = B-C A-C (B-C) + (A-C)

Leche para queso con C% de grasa

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Como A %, B % y C % se conocen y una de las cantidades X o Y también se conocen, los otros datos pueden ser calculados mediante la ecuación presentada anteriormente. Problemas de aplicación 1. En la producción de un tipo de queso semigraso se cuenta con los siguientes datos:

Se necesita producir 5000 litros de leche al 3.5% de grasa. Se sabe que para obtener 4.0 partes (litros) de leche con el 3.5% de grasa se necesitaron 1.5 litros de leche descremada (5–3.5). ¿Cuánta leche descremada se necesitarán para obtener la leche con la materia grasa deseada? Se asume que se tiene una leche descremada con 0.6% de grasa para usar en la mezcla y que la leche cruda que la planta produce tiene un 5% de materia grasa Solución Lo primero que se debe hacer es construír el cuadro imaginario de Pearson y colocar los datos correspondientes. Y = 5000 lts x 1.5 = 1704.5 litros 4.4

3.5% de grasa deseada (C)

>% de grasa 5% X leche cruda (A)

(B)

2.9 partes (B-C)

(B) (<% de grasa) 0.6% de grasa Y leche descremada

(A-C) 1.5 partes/4.4

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Se requiere 1704.5 litros de leche descremada (0.6%) y 3295.5 litros de leche cruda con 5% de grasa (X). Para obtener 5000 litros de leche estandarizada con 3.5% de grasa (Z). 2. Para la producción de un determinado tipo de queso, se requiere una determinada cantidad (litros) de leche cuyo contenido de grasa es del 2%. La planta cuenta con una cantidad determinada de leche cruda con 3.5% de grasa y una cantidad de leche descremada de 0.7% de grasa. ¿Qué cantidad de leche cruda y de leche descremada se deben mezclar para obtener una cantidad de 6000 litros de leche estandarizada con el porcentaje de grasa deseado? Solución:

Entonces, Y (cantidad de leche descremada) = 6000 x 1.5/2.8 = 3214.6 litros de leche descremada con 0.7% de grasa y 2785.4 litros de leche cruda con 3.5 % de grasa para obtener 6000 litros de leche estandarizada con el 2% de grasa.

• Etapas fundamentales en elaboración del queso Antes de iniciar la fabricación propiamente dicha del queso es necesario que la leche que se agrega a la tina quesera tenga la temperatura óptima para iniciar la producción del queso. También se debe evitar la formación de espuma al realizar esta operación y para ello se aconseja adicionar la leche contra las paredes de la tina lechera. La existencia de espuma dificulta establecer con precisión el tiempo para realizar la operación del corte de la cuajada.

(C) 2 % de grasa deseada

(Z)

Grasa (X) 3.5% (A) Leche cruda

(B-C) 1.3 partes de leche

Grasa (Y) Leche descremada 0.7% (B)

(A-C) 1.5/2.8 de leche descremada

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A continuación se describen las etapas tecnológicas que se realizan para la fabricación de la mayoría de los quesos, es decir las operaciones comunes en el proceso de elaboración de todo tipo de queso. En la fabricación del queso, existen dos etapas fundamentales y comunes que son: la coagulación y deshidratación o desuerado, existe otra tercera etapa, la maduración, que es común en la gran mayoría excepto en la elaboración del queso fresco.

• Coagulación o cuajado de la leche Este fenómeno ocurre cuando se desequilibra la solución coloidal de la caseína produciendo la acumulación de las micelas libres y la formación de un gel en el que quedan aferrados el resto de los componentes de la leche. Lo anterior ocurre con la adición del cuajo cuya función es precisamente la coagulación enzimática de la leche conformando la cuajada firme, la cual es posible convertirla en granos cuyas características varían según el queso a producir. La agitación, el calentamiento y la fermentación que ocasiona la liberación del suero (sinéresis del coágulo) y la concentración de la leche son los eventos más importantes de la producción de quesos. En la coagulación de la leche que se prepara para la elaboración del queso se utilizan dos métodos básicos la coagulación por acidificación y la coagulación con enzimas coagulantes como el cuajo y dependiendo del método se obtienen dos tipos de cuajadas que se denominan la cuajada ácida y la cuajada enzimática respectivamente, pero también se puede obtener un tipo de cuajada mixta por la combinación de los métodos. En todo caso este tipo de cuajada tiene propiedades y comportamientos diversos que finalmente influyen en la tecnología utilizada para la fabricación de las variedades de queso.

Coagulación por acidificación La coagulación de le leche por acidificación ocurre por la acción de las bacterias lácticas que contiene la leche natural o de los cultivos o fermentos lácticos adicionados o de otros microorganismos que se encuentran en la leche y fermentan la lactosa, produciendo ácidos orgánicos, principalmente el ácido láctico, los cuales causan el descenso del pH de la leche, ocasionando la alteración de las micelas de la caseína. La coagulación de la caseína por acidificación, ocurre debido a la pérdida de su carga eléctrica al alcanzar un punto isoeléctrico (PH 4.6). El descenso del

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pH producido por el ácido (ión+), reduce la ionización negativa de las micelas de la caseína hasta su neutralización. La acidificación siempre genera una desmineralización progresiva de las micelas. A un pH 5.2 de la leche y a 20oC, la solución coloidal se inestabiliza, ocurriendo la aglomeración de las micelas y en un pH 4.6 su carga queda anulada (punto isoeléctrico), lográndose en este punto su coagulación completa de la proteína formando flóculos de caseína ácida que flotan en el lactosuero el cual contiene calcio micelar disuelto y como la caseína está parcialmente desmineralizada se facilita la liberación del lactosuero. Las propiedades químicas y físicas del coágulo producido de la coagulación ácida van a inferir notablemente en el proceso de elaboración del queso. Esta cuajada es firme pero con una apariencia esponjosa, disgregable y poco elástica, características que dificultan su endurecimiento por lo que no se puede someter a tratamientos mecánicos. La coagulación por acidificación es una técnica que se utiliza en la elaboración de quesos frescos como el Cottage. En esta técnica la leche se deja en reposo, hasta que se forma un gel homogéneo debido al aumento gradual de la acidez que producen los fermentos lácticos. La cantidad de inóculo y la temperatura de fermentación varían según se requiera una coagulación rápida o lenta. Es primordial por lo tanto, que la leche utilizada tenga unas características adecuadas para el proceso de fermentación y ausente de antibióticos u otra sustancia que pueda inhibir la acción del cultivo utilizado para la siembra, el cual debe ser activo.

Coagulación enzimática Es el método de mayor uso en la industria quesera. Este método consiste en adicionar a la leche una enzima que tiene la propiedad de coagular la caseína, En esta reacción el fosfocaseinato de calcio que se encuentra en forma soluble en la leche, se transforma por acción de una coagulante en fosfoparacaseinato de calcio insoluble. La enzima que más se utiliza para la coagulación enzimática es el cuajo el cual es obtenido por diferentes métodos como se explicó en el capítulo anterior dedicado a las materias primas en la industria del queso. Se sabe que la principal enzima del cuajo es la quimosina y es esta la causante de la hidrólisis de la caseína K que se transforma en Paracaseína, que no puede disolverse ni dispersarse en el suero lácteo y a causa de esto las micelas de paracaseína coagulan siempre y cuando haya una actividad de Ca++ suficiente. A pesar de que muchas otras enzimas proteolíticas pueden tener

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la misma reacción, no son recomendables porque la mayoría de los casos causan problemas en la maduración del queso. Se debe tener en cuenta que la cuajada obtenida por acción enzimática, no se desmineraliza como ocurre con la cuajada ácida, estableciéndose la diferencia principal entre los dos tipos de cuajadas, debido a que el calcio y el fósforo contenido en la cuajada enzimática, desempeñan un papel importante en la coagulación y forman parte del gel de caseína, proporcionándole unas propiedades especiales como: ser más compacta, flexible y elástica, impermeable y contráctil, características que influyen en el desuerado y endurecimiento de la cuajada, haciéndola más resistente a los tratamientos mecánicos durante el proceso de fabricación del queso. El tiempo de coagulación influye en la firmeza (resistencia a la deformación) y en la tensión (resistencia al corte) de la cuajada. Con la acidificación de la leche, se produce un aumento progresivo de la tensión de la cuajada a un pH 5.8 (pH óptimo de la actividad enzimática), pero, a un pH inferior, la tensión disminuye significativamente, a la vez que el tiempo de coagulación disminuye. La causa de dicho comportamiento es la desmineralización de las micelas evita la formación de la estructura fosofocálcica de la cuajada. Con respecto a la temperatura se observa que hasta una temperatura de 42oC, se acentúa la firmeza del coágulo, pero a temperaturas superiores se hace menos firme y menos elástico. También se puede observar que la adición de cloruro de calcio, el incremento de la dosis de cuajo y la reducción de la materia grasa de la leche, hasta cierto límite influye en el aumento de la firmeza y tensión del coágulo. En la siguiente tabla se pueden observar las características de ambas formas de coagulación.

Tabla 10 CARACTERÍSTICAS DE LAS DOS FORMAS DE COAGULACIÓN DE LA LECHE

Coagulación por acción enzimática

Coagulación por acidificación

Proceso bioquímico Acción enzimática sin degradación de lactosa

Fermentación Láctica

Modificación de la caseína Transformación en Paracaseína y separación de una parte no proteica

No hay modificación química de la proteína

pH 6.8 4.6 Composición del coágulo Fosofoparacaseinato de

calcio Caseína desmineralizada

Naturaleza del coágulo Elástico e impermeable Cuajada friable(desmenuzable) sin ligazón o poco compacta.

Sinéresis (contracción Rápida Lenta

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natural de la cuajada y liberación del suero) Fuente: ICTA. Guía para producción de quesos Colombianos.

La reacción proteolítica en la coagulación de la leche por el cuajo, donde la caseína es el sustrato, se presenta en dos fases: 1. Fosofocaseinato de Ca enzima Fosfoparacaseinato de calcio

(insoluble) + Proteasa del suero ( soluble) Ca++ 2. Micelas de fosfoparacaseinato formación de la cuajada (red)

Para adicionar las enzimas coagulantes a la leche deben realizarse unas operaciones previas con en fin de lograr una coagulación óptima, estas son:

• Definir y pesar las cantidades exactas de la leche que se necesita para la

producción con el fin de agregar una cantidad exacta del cuajo que se necesita para el cuajado.

• Controlar la temperatura adecuada en la que debe estar la leche para

obtener un tiempo óptimo de coagulación (ver figura 15. verificación de la temperatura).

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Figura 15. Adición del cuajo y verificación de la temperatura en la leche

Reproducción modificada. ICTA. Guía para la producción de quesos colombianos. Suplemento del Banco Ganadero.1994.

• Pesar la cantidad precisa de cuajo que se requiere según la fuerza que este tenga, ya que esta cantidad interviene en la coagulación y en las características organolépticas del queso y también por costos.

• Diluir el cuajo en el momento preciso de la adición a la leche, puesto que

las enzimas del cuajo disminuyen rápidamente su fuerza coagulante. Cuando se utiliza cuajo líquido este de debe diluir en 4 o 5 veces el volumen de agua fría, previamente hervida; en caso del cuajo en polvo se diluye en 40 o 50 veces su peso en agua hervida y fría y se le adiciona una cantidad de sal igual a la del cuajo, con el fin de lograr una distribución más homogénea del cuajo en la leche.

• Agitar homogéneamente la leche a la temperatura de coagulación y

agregar la solución de las enzimas repartiéndola muy bien en toda la cantidad de la leche.

• Continuar la agitación por 2 a 5 minutos con el fin de garantizar u mezcla

homogénea del cuajo y atenuar el movimiento de la leche introduciendo los agitadores y retirarlos luego de pocos minutos. Se recomienda tapar las tinas o recipientes del cuajado con un plástico para evitar el enfriamiento superficial de la leche.

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Deshidratación o desuerado En esta etapa, ocurre precisamente la “sinéresis”, la cual se aumenta con el calentamiento y la agitación, ocurriendo la separación por una parte la cuajada y por otra del lactosuero. Cuando se retira de la cuajada la mayor cantidad del lactosuero por ejemplo al exprimirla con un lienzo, se obtiene un queso fresco, blanco o simplemente la “cuajada”. La operación del DESUERADO, abarca la sinéresis y las operaciones que comprenden la extracción del lactosuero, que involucra el desuerado complementario durante el moldeo y el prensado, hasta la etapa de la maduración. El proceso de desuerado de una cuajada ácida es diferente que el de una cuajada enzimática por ende los quesos que se obtienen también serán diferentes, lo cual se explicó anteriormente. Para compensar el hecho de que una cuajada ácida no resiste el tratamiento mecánico, ésta se somete a calentamiento con el fin de lograr el endurecimiento del gel. En la deshidratación o desuerado, a la vez que se elimina el agua, también se eliminan parte de las sustancias que se encuentran en suspensión, o sea de los elementos del lactosuero. La materia grasa continúa en su mayor parte adherida y concentrada en la cuajada de la caseína. La mayor o menor cantidad de suero que queda retenido en la cuajada es lo que determina muchas de las características de las diferentes variedades del queso: dureza, textura, velocidad e intensidad de la maduración, entre otras. Por lo tanto la operación de desuerado es de vital importancia en el proceso de fabricación ya que en esta etapa se ajusta la cantidad de extracto seco exigido por las normas para cada tipo de queso.

Sinéresis Consiste en la separación de la cuajada y el lactosuero, mediante el calentamiento de la leche después de haber ocurrido la coagulación de la leche con el cuajo. En ese momento de produce la deshidratación y ocurre el rompimiento de grupos de micelas que conformaban la red del gel, para la conformación de enlaces nuevos. La concentración del gel se produce muy lentamente porque el lactosuero debe fluir a través de los poros de la red. Según Darcy, la velocidad superficial v de un líquido de viscosidad η que fluye a través de un material poroso, está dado por: V = Q / A = B Δp / ηl

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En donde Q es el caudal de volumen a través de una sección de área A. Inicialmente el coeficiente de permeabilidad B de un gel enzimático, es aproximadamente de 0.2 mμ2. Cuanto mayor sea l ( distancia que tiene que recorrer el líquido), mayor es el rozamiento. Por lo tanto la reducción de l, tiene un efecto muy positivo, lo que se logra con el corte de la cuajada en trozos. Mediante el corte, se incrementa el área a través de la cual se libera el lactosuero; como se puede ver, lo más importante en esta etapa, es la velocidad de flujo Q = vA. Corte de la cuajada Esta operación también llamada “troceado”, consiste en cortar en porciones iguales la masa de la leche coagulada. Debido a esta acción mecánica la superficie total de exudación del suero, aumenta, agilizando el desuerado. Para la elaboración de quesos frescos y de pasta blanda, la cuajada se corta en trozos más grandes, por ejemplo en el caso de un queso tipo campesino con humedad relativa alta, se recomienda que el corte forme cubos de 10 mm de arista, mientras que para los quesos de pasta semi - dura el corte debe formar cubos de 4 mm de arista y para un queso de pasta dura se corta en trozos más pequeños, aproximadamente de 2 mm. Como se puede observar a mayor dureza de la pasta o se menor humedad del queso, menor el tamaño del grano. Por lo tanto el tamaño óptimo del grano dependerá de la dureza requerida para el producto final. El tiempo de cortar la cuajada es de vital importancia, pues si la cuajada se corta cuando está demasiado blanda se produce grandes pérdidas de grasa y proteína. Se recomienda corta la cuajada cuando está todavía mineralizada y con la dureza adecuada. Para algunos quesos, el corte se retarda con el propósito de obtener una mayor acidificación del coágulo y por lo tanto la cuajada obtenida será diferente a la enzimática. Una técnica sencilla de saber si la cuajada está lista para cortar, es hacer un corte en cruz y levantar las aristas con una espátula. Si las aristas se observan firmes y además el suero es limpio y acuoso, entonces la cuajada esta en las condiciones óptimas para ser cortada. Pero si sucede lo contrario, es decir la consistencia no es firme y el suero se observa lechoso y turbio, se debe dejar más tiempo en reposo. (Ver figura 16 corte de la cuajada.

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Figura 16. CORTE DE LA CUAJADA

Reproducción modificada. ICTA Quesos Colombianos. Suplemento Banco Ganadero.1994 Para evitar la formación del polvo o partículas muy finas de queso, suspendidas en el suero, y como consecuencia un bajo rendimiento, es necesario hacer un corte cuidadoso y uniforme. Las herramientas o instrumentos que se utiliza para el corte de la cuajada, es generalmente las “liras” que consiste en un marco provisto de cuerdas o cuchillas de acero inoxidable; Cada juego de liras tienen sus cuerdas colocadas vertical u horizontalmente y la distancia entre una y otra cuerda dependerá del tamaño del grano que se quiera obtener y por supuesto este dependerá de la humedad del queso a producir. Es importante que tanto el tamaño como la forma del marco sea apropiado al tamaño de la tina quesera. (Ver figura 17 diagrama de liras y sistema de corte).

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FIGURA 17. DIAGRAMA DE LIRAS Y SISTEMA DE CORTE.

Reproducción. ICTA Quesos Colombianos. Suplemento Banco Ganadero 1994

Agitación y calentamiento de la cuajada La agitación de los granos de cuajada en el lactosuero, se realiza con el propósito de evitar la sedimentación o aglomeración de la cuajada y acelerar su deshidratación, reduciéndose la sinéresis y liberando el suero de los granos de la cuajada. La agitación debe ser suave si la cuajada producida es ácida y si la cuajada es enzimática par los queseo de pasta dura entonces la agitación será más fuerte y continua. Inicialmente la agitación puede durar de 15 a 30 minutos y a mayor tiempo y temperatura la liberación del suero de los granos será mayor. De cualquier manera, la agitación debe ser suave para evitar el rompimiento de los granos de la cuajada. Después de la agitación inicial en donde la temperatura de coagulación se mantiene constante, se aumenta lentamente la temperatura hasta la temperatura apropiada al tipo de queso que se desea obtener. En el caso de los quesos de pasta blanda la temperatura adecuada sería de 36oC, para los de pasta semidura de 40 oC, para los de pasta dura de 45 oC y para los de pasta extradura (Como el parmesano), se puede elevar hasta los 55oC. Durante la etapa de cocción la agitación debe ser constante y suave para evitar el rompimiento de los granos de cuajada y por ende la pérdida de grasa y otros

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sólidos de la caseína. El tiempo de cocción pude durar hasta 2 y 3 horas según la humedad del queso a obtener, siendo mayor cuando el queso es de baja humedad. (Ver figuras 17 y 18. Diagramas de liras y sistema de corte y agitación de los granos de cuajada. Para el caso de fabricación de quesos madurados se realiza generalmente un lavado de los granos de cuajada con agua caliente a 70 oC, con el fin de reducir la concentración de la lactosa, controlando la producción de ácido láctico por parte de las bacterias, de tal manera que no se aumente la acidez a un grado que produzca una desmineralización excesiva de la caseína y retarde el desarrollo del cultivo láctico. Cuando se logra la temperatura de cocción deseada se sigue agitando por el tiempo necesario para obtener la dureza y humedad requerida según el tipo de queso que se va a producir, por lo que este tiempo puede ser de 15 minutos a 2 horas.

FIGURA 18. AGITACIÓN DE LOS GRANOS DE CUAJADA

Reproducción. Guía para producción de Quesos Colombianos. ICTA. Suplemento Banco Ganadero 1994 Extracción del suero Esta operación comienza en las etapas de calentamiento, del lavado de la cuajada y se termina antes del moldeado de la cuajada. Algunas veces se

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realiza un pre-prensado, que consiste, en presionar la cuajada dentro del suero con el objetivo de compactar más los granos de la cuajada y evitar la inclusión de burbujas de aire entre ellos, ocasionando un cambio en la textura interna del queso, donde aparece ojos de forma irregular; esta operación es de mayor importancia en el caso de fabricación de quesos como el Gouda, que deben tener una textura provista de huecos esféricos u ovoides de forma regular y bien distribuidos en su masa. Salado Es una etapa importante en la elaboración del queso ya que cumple con las siguientes funciones: proporcionar el flavor, mejorar su consistencia, prolongar su período de conservación y formar la corteza durante su maduración. Existen diferentes métodos de salado, los cuales dependen del tipo de queso que se vaya a elaborar:

• Frote suave de la sal sobre la cuajada (seca) previamente picada en forma de cubos de 2 cm. de arista. En el caso de quesos pequeños, se acostumbra salar después de moldeado, frotando la sal directamente sobre la superficie del queso, por ejemplo en el queso tipo Cheddar.

• Salado en seco por frotamiento de la superficie del queso moldeado

y prensado como se hacía anteriormente en los quesos de pasta blanda y en la del Edam. El frotado con sal se repite varias veces.

En el caso de los quesos frescos, como el queso tipo campesino se agrega un contenido de sal entre el 1.8% y 2% directamente a la cuajada antes del moldeo y se distribuye el salado mediante el amasado o molido lo cual le confiere una textura grumosa o cremosa característica de este tipo de quesos, sin embargo esta técnica la utilizan en la fabricación casera, ya que a nivel industrial, el salado lo realizan antes del desuerado completo del queso, reduciendo pérdidas de grasa ya que de esta forma se evita la rotura del grano de la cuajada.

• Inmersión del queso en salmuera (solución saturada de NaCl), hasta

obtener una absorción adecuada de sal. esta inmersión se realiza de diferentes maneras, cuando se trata del queso tipo paipa o campesino, la sal se agrega directamente sobre la cuajada bien escurrida, y se reparte bien por medio del amasado. Para otros tipos de quesos como el tipo costeño picado, una vez el queso esté completamente desuerado, se

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sumerge en la salmuera saturada antes o después del prensado, durante un tiempo que puede ser desde unos minutos a unas horas.

En el caso de los quesos madurados la inmersión en salmuera casi saturada se realiza después del prensado final y puede durar desde horas o día según el tamaño del queso, siendo mayor el tiempo para los quesos de mayor tamaño. Este procedimiento ayuda a la formación de la corteza del queso que a su vez impide el ataque de microorganismos que se encuentran en el ambiente e inician su contaminación en la superficie del queso. Así mismo esta técnica de salazón ayuda a mejorar la acción de los cultivos lácticos y garantizar una óptima maduración.

Existen otros métodos que consisten en la combinación de uno o más métodos de los mencionados anteriormente, tal es el caso del queso Gruyére que se sala primero en salmuera y después se frota la sal seca en la superficie del queso. Los quesos de tipo holandés y otras variedades se moldean y se prensan antes del salado cuando la lactosa ha sido totalmente transformada y durante un tiempo más o menos prolongado el queso permanece sin sal.

Es importante tener en cuenta que el exceso de sal ocasiona defectos en el sabor y produce una descalcificación deficiente durante la maduración del queso ocasionando una inhibición de la acción de los cultivos lácticos y por ende una mala maduración del queso. La concentración recomendable de la salmuera debe ser cercana a la saturación y su valor debe ser a 20 grados Baumé. Cuando se prepara sal muera se debe ajustar la acidez a un pH de 5.2 aproximadamente, mediante la adición de ácido láctico o cualquier otro ácido orgánico, con el fin de obtener la acidez adecuada en los quesos. Si la sal muera es vieja este ajuste de acidez no es necesario, pues en la salazón de los quesos se logra un equilibrio de la acidez entre la de la salmuera y la de los mismos quesos. (ver figura 19 Salazón)

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FIGURA 19. SALAZÓN

Reproducción modificada. ICTA. Producción de quesos colombianos. Suplemento Banco Ganadero 1994. Moldeado y prensado Para transformar la cuajada en una masa fácil de manipular, con el tamaño y la consistencia requeridos además de lograr que el queso tenga una superficie lisa y cerrada es necesario someter la cuajada a la operación de moldeado. En el caso de obtener quesos duros y para algunos semiduros entonces además del moldeado se someten a la operación de prensado. Para que pueda ocurrir un buen moldeado, es necesario que los granos de la cuajada se deformen y fusione. Esta deformación debe ser viscosa, lo que significa que la masa de la cuajada debe conservar su forma una vez se suspenda la fuerza externa. A mayor fuerza mayor velocidad de deformación y mayor facilidad en el prensado. También es importante tener en cuenta que la deformación depende de la composición de la cuajada, del pH, lográndose una mayor deformación entre los pH 5.2 y 5.3, ya que a un pH menos la cuajada se hará menos deformable; del contenido de agua siendo mayor a mayor contenido del agua. También la capacidad depende de la temperatura, obteniéndose una mayor deformación a una temperatura aproximada a los 60oC en la cual la cuajada puede tomar la forma que se desee y a un pH óptimo puede además estirarse, propiedad que se requiere en la producción de quesos de pasta hilada.

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Por lo anterior de puede concluir que una cuajada es poco deformable a un pH bajo, poco contenido en agua y temperatura baja, y que en estas condiciones da lugar a la formación de huecos en el queso, a pesar que se utilice una fuerza mayor en el prensado. Sin embargo no debe confundirse este aspecto con los del queso Cheddar, ya que en este caso se adiciona en el molde, grandes trozos de cuajada la cual previamente ha sido fusionada, por lo que estas piezas han sufrido una gran deformación, además los trozos de cuajada son bastantes firmes por el salado, por lo que se requiere aplicar una presión alta y una temperatura más o menos alta. Para lograr que la fusión de los granos de la cuajada formen una masa permanente, de debe incrementar la superficie de contacto y esta se termina a loas 24 horas de la obtención de la cuajada en el momento que no se observan poros. El prensado mejora la forma del queso y es necesario para obtener una superficie cerrada o sea formar la corteza en los quesos, por lo que no se requiere en los de pasta blanda como el quesito antioqueño o el tipo Cammembert que debido a su humedad alta solo requieren del moldeo para obtener la forma deseada y liberar el suero, en este caso se dice que el queso ha sido sometido a un prensado por gravedad. El moldeo se realiza al terminar el proceso de desuerado, momento en el cual la cuajada se coloca en moldes cuyo y tamaño y forma depende del tipo de queso. Existen diferentes tipos de moldes según el material y formas pero los más aconsejables son los fabricados en acero inoxidable y PVC, los cuales deben cumplir con los siguientes requisitos: no porosos, no absorbentes y de fácil limpieza, este último de gran importancia pues estos utensilios deben ser lavados y desinfectados, antes y después de cada proceso con el propósito de evitar cualquier peligro de contaminación por microorganismos patógenos. Se recomienda que antes de colocar los quesos en los molde, estos se envuelvan en telas de lienzos debidamente lavadas y esterilizadas con el fin de darle una mejor compactación y más rápida liberación del suero. El prensado, cumple con las siguientes funciones: dar un mejor acabado a la superficie del queso, ayudar a la formación de la corteza y controlar la humedad del producto final. Las prensas utilizadas en la industria quesera, deben ser fabricadas con un material que sea fácil de higienizar y con un retenedor especial para recoger el suero liberado por el queso. Existen diferentes diseños de prensas entre los cuales están: las verticales, horizontales, por acción hidráulica o neumáticas mecánicas de tornillo o palanca, pero cualquier diseño debe permitir la presión que requiere cada tipo de queso de acuerdo al tamaño o humedad del mismo.

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Para evitar adherencias de queso en el molde y por ende el daño de la superficie del mismo, asimismo lograr que el suero se libere poco a poco de la masa de queso, se recomienda aplicar una presión leve en los primeros minutos del prensado y después ir aumentando la presión paulatinamente hasta llegar a la presión final requerida al cabo de algunas horas de haber comenzado dicha operación. También es necesario realizar la operación de volteo cada 15 o 30 minutos, que consiste en sacar el queso del molde, despojarlo del lienzo, voltearlo y colocarlo de nuevo en el molde, después envolverlo de nuevo en el lienzo, esta operación cumple también con el propósito de evitar adherencias de queso al molde y de mejorar la superficie del queso. El tiempo de prensado puede ser desde algunos minutos hasta varios días según el tamaño de los quesos, por ejemplo para quesos de una a tres libras el prensado dura de 30 a 60 minutos, pero para quesos de 30 a 40 libras, como el costeño el prensado puede durar de uno a dos días. (ver figuras 20 moldes para prensado de quesos y 21 diagrama de presa mecánica). Maduración del queso En este proceso se produce una transformación bioquímica, gradual y en mayor o menor grado de los componentes del queso a productos solubles. Durante este proceso se desarrolla el aroma y se producen diferentes transformaciones físicas en la pasta, relacionada con su textura que se puede volver más untuosa, aparecen agujeros u ojos y se forma la corteza superficial. La mayoría de los quesos se someten al proceso de maduración, menos los quesos frescos. En el proceso de maduración intervienen diferentes parámetros a saber: la naturaleza del sustrato, en este caso la cuajada, en la cual influye su composición, su estructura, sus componentes, contenido de agua y grado de dispersión y la estructura de la caseína , entre otras. Así mismo influyen las reacciones de los diferentes agentes que son causantes de la maduración y de la variedad de los productos formados.

Agentes de la maduración La acción conjugada de las enzimas y de la flora microbiana son los agentes que intervienen en la degradación de los componentes orgánicos del queso. Enzimas Las lipasas y proteasas son las enzimas naturales de la leche de mayor importancia en la maduración de los quesos. La lipasa es poco resistente y es la causante de la degradación de la materia grasa de la leche, liberando los ácidos grasos de cadena corta, los cuales actúan el la maduración de algunos quesos fabricados con leche cruda, sin embargo su acción es muy reducida en

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comparación con las lipasas microbianas. Las proteasas, por encontrarse en poca cantidad tienen una acción mínima en algunos quesos de pasta dura. El cuajo adicionado a la leche para obtener la cuajada contiene unas enzimas que además de producir el efecto de la coagulación son proteolíticas las cuales degradan las proteínas a aminoácidos y a péptidos estos influyen en la aparición del sabor amargo de los quesos cuando se ha añadido exceso de cuajo. Los péptidos formados se degradan a aminoácidos por la acción de las enzimas microbianas. En los quesos blandos, la acción del cuajo es insignificante debido a que su período de maduración es corto y la proteasas que secretan son muy activas, pero, en quesos de pasta prensada, no cocida como la del Cheddar la actividad de las enzimas microbianas sí infieren en la maduración del queso en forma relevante. Flora microbiana Se sabe que los microorganismos desempeñan un papel fundamental en la maduración del queso por causa de la acción de las enzimas que producen. La variedad de la flora, su evolución en la maduración y las modificaciones que experimenta el sustrato (la cuajada), dificultan identificar el papel que cada uno de los microorganismos que intervienen en el proceso de maduración.

Proceso de maduración Este proceso se efectúa una después del salado de los quesos con salmuera y sometidos al escurrido durante un día. Los quesos entran al cuarto de maduración y se dejan un tiempo que puede variar desde tres semanas a un año dependiendo del tipo de queso madurado que se quiera obtener. Durante la maduración las características del queso frescos se modifican obteniéndose un queso con una composición y características físicas (textura y consistencia) y organolépticas (sabor, aroma) bastante diferentes a la del queso fresco. También los quesos madurados tienen distintas propiedades nutritivas y mayor digestibilidad que los quesos frescos. Los quesos para el consumo en fresco, son empacados unas pocas horas después de la coagulación de la leche, pero los quesos madurados necesitan ser almacenados en el cuarto de maduración por un tiempo determinado antes de ser empacados, con el fin de provocar la hidrólisis de las proteínas. Las condiciones de maduración varían según el tipo de queso, donde la temperatura puede variar de 8 a 0oC y la humedad de 80 a 90%. La hidrólisis de la materia grasa es de gran importancia en los quesos de producción de lodo y los quesos madurados con el moho azul, Penicillium rockeforti en los cuales los ácidos grasos se descomponen hasta formar compuestos fuertemente aromáticos.

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Figura 20: moldes para prensado de quesos

Reproducción. ICTA. Guía para producir quesos colombianos. Suplemento Banco Ganadero.1994

Manejo de los quesos durante la maduración

Durante la maduración del queso se deben cumplir con ciertas condiciones mínimas para el manejo tanto de los quesos como de la cámara o cuarto de maduración. Estas condiciones deben apuntar por una parte a unas buenas prácticas de manufactura y por otra a la formación de una adecuada corteza del queso. Es necesario evitar cualquier pérdida especialmente las ocasionadas por una evaporación excesiva del agua y por deterioro de la corteza y/o de la textura como consecuencia de microorganismos indeseables e insectos. Las operaciones de maduración varían según el tipo de queso y del tiempo de maduración. Algunos quesos son de maduración corta y tienen un período corto de vida útil y otros están adaptados a largos períodos de vida útil

• Formación de corteza La formación de la corteza del queso, requiere de unos cuidados más especiales en los quesos blandos que en los duros. Para la formación de la corteza en los quesos blandos o semi - duros se debe evitar una pérdida de humedad drástica por ello la formación de la corteza debe ser lenta. Si se seca muy rápidamente la superficie del queso, sin secarse lo suficiente la capa interior del queso, se

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forma una corteza poco flexible y recogida que no permite conservar el volumen de la masa, produciéndose grietas en el queso. Para lograr una corteza del queso flexible y resistente, se debe lavar periódicamente la masa del queso con agua o suero con sal en la etapa inicial de maduración, con el fin de mantener una humedad adecuada . También se puede cubrir la superficie del queso con leche coagulada con fermentos lácticos o con una mezcla de cultivos lácticos, leche en polvo (150 – 200 g/l) y 2 gotas de cuajo líquido. Dicha mezcla debe aplicarse después de estar en reposo por 2 horas y a 200C. La primera aplicación o “untado” se efectúa después de 24 horas de haber retirado el queso de la salmuera y se realiza durante dos a tres días, iniciando por los bordes y la parte superior y luego todo el queso, hasta que se logren las condiciones óptimas para el crecimiento de los microorganismos típicos de la maduración del queso. Los parámetros más importantes que se deben controlar en el cuarto de maduración son la temperatura y humedad, puesto que un aumento considerable de estas variables, causan resequedad y defectos en la formación de la corteza, respectivamente. Para lograr una pérdida de humedad homogénea, se aplica el tratamiento del “volteo”.

• Temperatura La temperatura influye en la velocidad del crecimiento de la flora que se requiere y sobre la actividad de sus enzimas y las provenientes del cuajo y de las bacterias del cultivo iniciador y por ende influye en el proceso de maduración. Entre más alta es la temperatura más rápida es la maduración, pero se debe evitar un aumento excesivo porque además del efecto de resequedad puede producirse una contaminación de microorganismo indeseables como por ejemplo el crecimiento de mohos superficiales y como consecuencia de fermentaciones butíricas. Cuando la temperatura es demasiado baja, se retarda la velocidad de maduración, retardando también la aparición del flavor y de otras características organolépticas específicas del queso, Sin embargo el almacenamiento a baja temperatura se utiliza para suspender el proceso madurativo después de haberse aplicado altas temperaturas con el fin de evitar la aparición de defectos y por lo tanto para prolongar su período de almacenamiento.

• Humedad y velocidad del aire La humedad y velocidad del aire son variables que influyen en la evaporación del agua y en el crecimiento de los microorganismos deseables y no deseables en la corteza del queso. La operación de volteo, de la cual se habló anteriormente, ayuda al crecimiento de la microflora aeróbica en la superficie del

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queso, pero cuando el queso sin microflora inhibe el crecimiento de microorganismo que pueden desarrollarse entre el estante y el queso. Cuando el queso no se seca suficientemente, da como resultado la aparición de defectos microbianos del queso, pero si el secado es demasiado rápido, particularmente después de la salmuera, entonces se puede producir grietas en la corteza. Al inicio del proceso de secado la humedad puede ser más baja, y la velocidad del aire mayor para que la evaporación proporcione una mayor dureza a la corteza, pero si se evapora una grna cantidad de agua, se forma una capa cerrada y córnea que retrasa el transporte de agua y gases. De todas maneras la evaporación causa una pérdida de peso, por ejemplo en el queso Gouda (10 Kg), la pérdida de peso es del 0.2% aproximadamente durante las 2 primeras semanas.

• Tratamientos de la corteza Estos tratamientos se realizan básicamente para quesos con flora específica y para quesos sin flora específica. Quesos con flora específica. Dentro de esta categoría se distinguen:

1. Quesos con corteza viscosa. En estos quesos se favorece el crecimiento de las bacterias corniformes (ejemplo el Brevibacterium Linens) que crecen a un pH no muy bajo, una vez que el ácido láctico se descompone por acción de las levaduras. El suministro de oxígeno a través del aire fresco, favorece el crecimiento de estas bacterias. Para obtener una capa viscosa uniforme, se debe someter la superficie del queso a un lavado con agua o salmuera o a un frotado regular. Pero este lavado no debe ser excesivo o intenso, para que no desaparezcan las bacterias deseadas. La capa viscosa formada, impide el crecimiento de mohos.

Entre este tipo de quesos están: los blandos como el Muenster, Limburger que son de tamaños pequeños los semi- duros como el Tilsiter, Port Salut y Kernhem y los de pasta dura como el Gruyére. Estos quesos se empacan regularmente dejando secar la capa viscosa por un tiempo y recubriéndolos con látex.

2. Quesos con mohos blancos. Para obtener este tipo de queso, después

del salado y secado se esparce sobre la superficie un cultivo de mohos en polvo, pero también las esporas del moho se pueden adicionar a la leche de quesería y/o a la salmuera. Para obtener un buen crecimiento se debe ajustar la temperatura de la cámara de maduración y mantener una humedad relativa alta, la cual debe ser menor que para el tipo de quesos

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de pasta viscosa. Para estimular el crecimiento del moho blanco se debe mantener el queso en una cámara de maduración oscura.

3. Queso azul. Este se logra mediante el siguiente tratamiento: antes de la maduración el queso se perfora con unas agujas, colocando las piezas de lado de tal manera que el aire penetre por los poros o huecos formados lo cual permitirán un mayor desarrollo de los mohos que se adicionaron a la cuajada. Luego se somete el queso a maduración a una temperatura relativamente baja y alta humedad relativa. En la mayoría de estos quesos se evita la formación de una flora superficial abundante, manteniéndose limpia la corteza, pero algunos quesos como el Gorgonzola se le permite una flora en la superficie.

Quesos sin flora específica. Estos se pueden clasificar en: quesos de pasta dura y semidura salados en salmuera y quesos en los que se le adiciona la sal a la cuajada.

1. Quesos de pasta dura y semi-dura salados en salmuera. Este tipo de quesos se someten a un recubrimiento especial con látex o plástico que al secarse forma una película que retarda la evaporación d agua y lo protege de lesiones físicas. Esta película dificulta mecánicamente el crecimiento de mohos pero no lo evita totalmente, por lo que además se le agrega algo de funguicida como la natamicina (pimaricina), antibiótico producido por el Streptomyces natalensis o sorbato cálcico o sódico. En la mayoría de los países europeos solo se permite la natamicina, la cual en comparación con los sorbatos su acción protectora es 200 veces más potente y su migración al interior del queso es insignificante, solo alcanza unos pocos milímetros, además no afecta el aspecto, sabor ni aroma del queso y es totalmente inocua.

La aplicación de la emulsión de látex se realiza en forma sucesiva por todas las caras del queso inmediatamente después del salado en salmuera, cuidando que antes de la aplicación se encuentre seca la superficie. Las condiciones de la cámara de maduración deben permitir un secado rápido pero no excesivo porque produce el agrietamiento de la corteza favoreciendo el crecimiento de mohos; tampoco debe ser muy lento porque favorece el crecimiento de microorganismos como los corineformes y levaduras, para lograr un buen secado, se aplica el volteo del queso, operación que además contribuye a que las piezas mantengan una buena forma. 2. Quesos en los que se adiciona la sal a la cuajada. Estos quesos se tratan con parafina, después del prensado y se empaca en cajas de cartón o de madera, y desde ese instante ya no requiere de atención especial ya que el queso queda completamente protegido. Sin embargo al principio se debe tener cuidado de apilar muchas piezas de queso para

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que pueden enfriarse. También tener cuidado que el queso no presente algo de sinéresis antes de ser recubierto, puesto que se formaría una capa acuosa entre la corteza del queso y la parafina lo que ocasionaría el desarrollo de microorganismos que alterarían el producto final. Un ejemplo de este tipo de queso es el Cheddar.

Envasado o empacado El envasado o empaque de los quesos depende de diferentes factores como: tipo de queso si es fresco o madurado y su resistencia a los daños físicos(queso duro o blando); presencia de un flora en la superficie, envasado del queso entero, en trozos o en lonjas; permeabilidad al vapor de agua, oxígeno, CO2, NH3 y luz; etiquetado; migración de flavores desde el envase al producto; sistema de almacenamiento, distribución y venta, como se observa son muchos los factores que se deben tener en cuenta para el envasado de los quesos, por lo que en este estudio se analizarán algunos de los aspectos más importantes como: a. Los quesos de pasta semi-dura, se trataban anteriormente con parafina,

pero hoy en día se recubren con una emulsión de látex tratamiento que ya se describió en el tratamiento de los quesos madurados.

b. Algunos quesos maduros se tratan con un film retráctil impermeable al aire y al vapor de agua, por ejemplo el Saran.

c. Algunos quesos son recubiertos con parafina roja para ser vendidos tal es el caso del queso Edam. Estas parafinas deben ser flexibles y elásticas para que no se rompan cuando los quesos son volteados o movidos. El encerado de los quesos no constituye una barrera de intercambio gaseoso solo mejoran la apariencia del queso, pero para lograr una acción protectora se acostumbra aplicar conjuntamente con una película de cloruro de polivinilideno (PVDC) que ayuda a sellar por efecto del calentamiento de la grasa al aplicar la cera caliente ayudando de esta manera a su conservación.

d. Otros quesos son envueltos en láminas de aluminio o en bolsas impermeables (cryovac u otro) al vacío para que no formen corteza.

Es importante resaltar que todos los métodos anteriores de envasado o empaque están condicionados a las recomendaciones de las casas productoras de los empaques y que cada uno de estos presenta ventajas y desventajas, lo fundamental es que para la selección del empaque se deben tener en cuenta los factores mencionados en el primer párrafo.

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Resumen En este capítulo sobre la tecnología de los quesos se ha presentado el proceso general que involucra la elaboración del quesos desde el fresco hasta el madurado teniendo en cuenta las operaciones comunes y los tratamientos tecnológicos adecuados para obtener un queso de calidad así como las funciones de las materias primas y de los aditivos que intervienen en su elaboración. Sin embargo es necesario resaltar que existen diferencias en cada tipo de queso según de la región donde provenga, debido a la gran cantidad de variables que intervienen en el proceso tecnológico de la producción de quesos y del manejo tecnológico que se le de en cada país. A continuación se tratará el proceso tecnológico de algunos tipos de queso que se producen en Colombia como son: el paipa, el quesillo, el campesino, entre otros con el propósito de establecer parámetros específicos como: tipo de leche (bovino, caprino, ovino, etc.), porcentaje de grasa en materia seca, condiciones de coagulación, temperaturas, grados de acidez, tiempos de cada etapa del proceso, tipo y cantidad de cultivo láctico, métodos de salazón, forma y tamaño del molde, condiciones y tiempo de maduración ( si es madurado), apariencia del empaque y otros detalles que definen los diferentes tipos de queso colombiano. CAPITULO 8. TECNOLOGÍA DE LOS QUESOS COLOMBIANOS La producción de mayor importancia en Colombia son los quesos frescos por tener una gran demanda, entre estos se encuentran: la cuajada, el campesino (cuya variedad depende del lugar de origen) el costeño el quesito huilense o tolimense, el doble crema, el pera, el quesillo santandereano, el paipa (único queso madurado colombiano). En este estudio se presentará el proceso tecnológico para la producción de: quesos frescos no ácidos ( pasta no prensada, pasta prensada y pasta molida y amasada); quesos frescos ácidos ( a partir de leches ácidas y con acidificación de la cuajada ) y de los quesos madurados (paipa), para lo cual se tuvo en cuenta los parámetros de proceso establecidos en la guía para producir quesos colombianos publicada por el Instituto Colombiano de Tecnología de Alimentos (ICTA) de la universidad Nacional de Colombia. LECCIÓN 1. Quesos frescos no ácidos Estos se producen a partir de la coagulación enzimática de la leche fresca de vaca, son quesos blandos, sin madurar pero pueden ser de pasta no prensada, prensada y de pasta amasada y molida. Un ejemplo de estos quesos de pasta no prensada se encuentra la cuajada; de pasta prensada, el queso campesino y de pasta molida y amasada el quesillo antioqueño, de los cuales se presentará

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un estudio de sus características y de su proceso de elaboración, indicando los parámetros o variables que se deben tener en cuenta para obtener un producto estandarizado y con la calidad técnica y microbiológica requerida.

La cuajada (pasta no prensada) Descripción general. La cuajada se obtiene a partir de la coagulación enzimática de la leche, seguido del desuerado y moldeado, sin prensar. Es un queso de poca duración, por lo que debe ser consumido en la mayor brevedad. Se produce en todo el territorio nacional, pero específicamente en los departamentos de Boyacá, Cundinamarca, Valle y Risaralda. Es un queso con un alto contenido de humedad (72% en el queso desgrasado) con un contenido de materia grasa del 45% y bajo en sal. Según la clasificación de la FAO/OMS es un queso blando con un contenido medio de grasa. Forma y apariencia: externamente tiene forma redondeada, por el molde utilizado, de consistencia muy blanda y un color blanco, cremoso y algo brillante. Internamente se observan una textura abierta, con ojos o huecos y de consistencia blanda pero firme, que se desbarata por una leve presión con los dedos y liberando suero de su masa.( ver figura 23 la cuajada) Conservación: se conserva en refrigeración a una temperatura entre 4 a 6oC por dos días máximo, por lo que se debe consumir lo más fresco posible.

Fuente: Fuente. ICTA, Guía para producir Quesos Colombianos

TABLA 11 CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DE LA CUAJADA

Características Valores de referencia Humedad (%) 50.0 – 60.0 Materia grasa (%) 17.0 – 19.0 Proteína (%) 16.0 – 18.0 Sal (%) 0.5 – 1.0 Materia grasa en materia seca (%) 45.0 Humedad del queso desgrasado (%)

72.0

pH 6.2 – 6.6

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FIGURA 21. LA CUAJADA

Reproducción modificada. ICTA Guía Producción de quesos colombianos

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Acidez.16 - 18 oTh PH: 6.6 –6.8 M.G: 2.8 – 3.0% Temperatura: 28-30

oC

FIGURA 23. DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA ELABORACIÓN DE LA CUAJADA

Diagrama diseñado por la autora

Queso campesino (no prensado) Descripción general. Igualmente que la cuajada se obtiene por coagulación enzimática de la leche, luego el coágulo se somete al moldeo sin prensar. También se encuentra en el mercado el queso campesino prensado, cuyo

Acidez.16 - 18oTh PH: 6.6 –6.8 M.G: 3.4 – 4.54.5% Temperatura:28-30 oC

3. Ajuste de temperatura

1. Estandarización de materia grasa

2. Tratamiento térmico

4. Acción del cloruro de calcio

10. Salado y agitación

11. Desuerado final 8. Agitación

13. Enfriamiento y volteo

14. Empaque

9. Desuerado inicial

12. Moldeo 16. Almacenamiento

Leche fresca cruda.

5. Acción del cuajo 7. Reposo 6. Corte después de la coagulación

Temperatura:63 oC por 30 minutos o 72 oC por 15 segundos

Temperatura: 32 oC

20 gramos / 100 litros de leche

Cant: 2.5 – 3.0 gramos / 100 litros de leche. Fuerza. 1: 100.000 Tiempo de coagulación: 30 – 40 min. T: 32 oC

i

Tamaño: 1.0 – 2.0 cm. Suero: Acidez.11 - 12oTh PH: 6.4 –6.5 M.G: 0.54 –0.7%. Cuajada

Tiempo: 5 minutos

Tiempo: 15 min. Suero: acidez: 11.5-12.0

oTh. PH: 6.3 –6.4

Tiempo: 3-5 min. Volumen. 60-70litros

Tiempo: 5-10 min. Temperatura: 32 oC Cant: 250 gramos

Tiempo: 5-10 min.

Temperatura: 30-32 oC

Tiempo: 5- 6 horas Temperatura: 4-6 oC

Temperatura: 30-32 oC

Temperatura: 4-6 oC

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proceso de elaboración es el mismo, pero la diferencia es que después del moldeo se somete a prensado. Este queso, además de llamarse queso campesino, se le da otros nombres como: queso fresco, blanco, paisa, sabanero, y de granja, según donde se comercialice. Se produce en las diferentes regiones del país, donde haya gran producción lechera, con el fin de darle un mayor aprovechamiento a la leche y por ende una mayor conservación. Este tipo de queso es un producto fresco, no ácido, sin maduración, no prensado o prensado, que se obtiene a partir de leche de vaca entera o semi-descremada, cuya humedad como queso desgrasado es del 70% y con un contenido de materia grasa (MG) en extracto seco del 50%. Según la FAO/OMS se clasifica en un queso blando con alto contenido de grasa. Forma y apariencia. Su forma puede ser cilíndrica y rectangular según la región de donde se produzca. Externamente presenta una superficie de color blanco crema, lisa o rugosa según el molde utilizado y ligeramente brillante al principio de ser elaborado. Con respecto a su apariencia interna, es de consistencia blanda (se desbarata al frotarlo con los dedos) y cuando no es prensado tiene una textura abierta con ojos mecánicos irregulares. Su peso puede ser de 0.5 a 5 Kg según el tamaño del molde seleccionado. (ver figura 24).

FIGURA 22. EL QUESO CAMPESINO

Fuente. ICTA. Reproducción modif. ICTA Guía producción quesos Colombianos.

TABLA 12 CARACTERÍSTICAS

FISICOQUÍMICAS DEL QUESO CAMPESINO

Características Valores de referencia

Humedad (%) 54.0 – 56.0 Materia grasa (%) 21.0 – 23.0

Proteína (%) 17.0 – 19.0 Sal (%) 1.5 – 170

Materia grasa en materia seca (%)

49.0 –50.0

Humedad del queso

desgrasado (%)

70 A 71

pH 5.4 –5.8

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Figura 25. Diagrama de flujo para la elaboración del queso campesino

Temperatura / tiempo 72 oC.15 seg. o 65oC. 30min

Acidez.16 - 18oTh PH: 6.6 –6.8 M.G: 2.8 – 3.0 % Temperatura: 28-30 oC

Acidez.16 - 18oTh PH: 6.6 –6.8 M.G: 3.4 – 4.5% Temperatura: 28-30 oC

3. Ajuste de temperatura

1. Estandarización de materia grasa

2. Tratamiento térmico

4. Adición del cloruro de calcio

10. Calentamiento y lavado de la cuajada 11. Agitación final 8. Agitación

Inicial

13. Salado 14. Moldeo

9. Desuerado inicial

12. Desuerado final 16. Volteos

Leche fresca cruda.

5. Adición del cuajo y coagulación

7. Reposo 6. Corte después de la coagulación

19. Almacenamiento 18. Empaque 17. Enfriamiento

T: 32 oC

20 gramos/100 litros de leche. Tiempo: 20 minutos

2.5-3.0 gramos/100litros de leche. Fuerza 1:100000. T: 32 oC t : 30 – 40 min.

Tamaño: 1-0.5 cm. Suero. Acidez. 11- 12 oTh. pH:6.4-6.5 MG:0.5-0.7%

T. 32 oC Tiempo : 5 minutos

Tiempo. 15 min. Suero: acidez: 11.5- 12.5oTh pH:6.03 -6.40

Tiempo. 15 min. Suero: acidez: 11.5- 12.5oTh pH:6.03 -6.40

t: 15 min. Vol.agua:15 lt. Ti: 32 oC. Tf : 38 oC Suero : acidez : 9 – 10. oTh. pH:6.5 -6.6 T agua: 66-70 oC

Tiempo. 10 min. Suero: acidez: 10.5 -11.5oTh pH:6.45 - 6.55 Mg: 0.3 - 0.5%

Tiempo. 5 minutos

Tiempo. 10 min. T: 36 oC Cant. Sal : 1-1.5% del peso de la cuajada

Temperatura: 36 oC Tiempo. 1er volteo: 15 minutos. 2º volteo: 30 min.

T: 4 - 6 oC

Tiempo: 12 – 8 horas. T: 4 - 6 oC

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Conservación del queso campesino. Debe conservarse refrigerado a temperatura entre 4 a 6oC. Su calidad microbiológica y organoléptica se conserva más como queso prensado que no prensado y puede consumirse en un lapso de tiempo mayor (4 a 6 días).

Queso costeño picado ( pasta prensada) Descripción general. Es un producto autóctono de la costa atlántica, como aprovechamiento de la leche que se produce en la región y para una mayor conservación. Anteriormente se producía en forma muy artesanal pero hoy en día se produce con mayor tecnología y por ende su calidad es mucho mejor. Es un producto de alto contenido de sal y muy bajo porcentaje de humedad, y ello hace que su conservación sea mayor que la de los otros quesos descritos anteriormente( por varias semanas) Se utiliza en la industria panadera especialmente para la elaboración de buñuelos, producto típico de Colombia y cuyo mayor consumo es en época de navidad. La zona de mayor producción se encuentra en los departamentos de Córdoba, Sucre, Bolívar, Atlántico, Magdalena y Cesar y en algunas regiones cálidas como el Meta. Este queso es de tipo fresco, no ácido, prensado con alto contenido en sal, no madurado y elaborado con leche de vaca. Tiene un 65% de humedad y 45% de materia grasa en materia seca. Se clasifica en un queso semi-duro, con alto contenido en materia grasa (según FAO/OMS). Forma y Apariencia. Tradicionalmente su forma es en bloques de sección rectangular su apariencia externa es de color crema, sin brillo y de superficies irregulares. Su apariencia interna presenta una textura abierta, de consistencia dura y seca que no se desbarata fácilmente y con un sabor bastante salado. El tamaño del bloque puede ser de 15 a 20 centímetros y su peso entre 6 y 40Kg.

194

FIGURA 23. QUESO COSTEÑO

Reproducción modif. ICTA. Suplemento Banco Ganadero.1994

Fuente. ICTA, Guía para producir Quesos Colombianos

TABLA 13 CARACTERÍSTICAS

FISICOQUÍMICAS DEl QUESO COSTEÑO

Características Valores de referencia

Humedad (%) 45 – 47 Materia grasa (%) 23 – 25 Proteína (%) 19 – 20 Sal (%) 30 – 35 Materia grasa en materia seca (%)

44 - 46

Humedad del queso desgrasado (%)

60 - 62

pH 5.0 – 5.2

195

Figura 27.Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del queso costeño picado Temperatura: 32 oC

20 gramos/100 lts Tiempo. 20 min, antes de agregar el cuajo

2.5 –3.0 /100 lts Fuerza: 1:100.000 Temperatura: 32 oC Tiempo: 30 – 40 min

Liras: 1.0-1.5 cm. Acidez (suero): 11-12 oTh . pH: 6.4 –6.5. Grasa: 0.5-0.7%. T: 32 oC

Por 5 minutos Temperatura: 32 oC

Por 30 minutos Suero: acidez: 12 oTh

Sin romper la cuajada

Para obtener cubos de 2 cm aprox. De lado Por 10 minutos. Se deja

compactar la cuajda bajo el suero

3. Ajuste de temperatura

1. Estandarización de materia grasa

2. Tratamiento térmico

4. Adición del cloruro de calcio

10. Desuerado total 11. Corte o picado de la cuajada

8. Agitación

13. Molde 14. Prensado y volteo

9. Reposo

12. Salado en salmuera 16. Desmolde

leche fresca cruda.

5. Adición del cuajo y coagulación

7. Reposo 6. Corte después de la coagulación

19. Almacenamiento 18. Empaque 17. Enfriamiento

Acidez: 16 a 18oTh PH: 6.6 –6.8 Temperatura: 32 oC M.G: 3.6 %

Acidez: 16 a 18oTh M.G: 3.0 %

Temperatura: 65oC. 30min

Temperatura: 32 oC

Concentración 21oBeaume Temp: ambiente Cant. Sal: 30 Kg /100 lts agua. Tiempo. : 60 min

Temperatura: 32 oC 1er. Igual peso del queso 2º. 50Kg. tiempo. 30 min. 3er. 50 Kg. tiempo. 16-18 hrs

A las 24 horas

Tiempo:12 –18 horas Temp: 4 – 6oC Temp: 4 – 6oC

196

Diagrama diseñado por la autora Conservación queso costeño: refrigerado a temperaturas entre 4 a 6oC y se puede consumir hasta 20 días después de ser elaborado sin problemas de índole microbiológica ni organoléptico

Quesito antioqueño ( pasta molida) Descripción general: Es una variedad de queso fresco, no ácido, de pasta molida que se produce principalmente en Antioquia, en los municipíos de San Pedro, Entrerríos, Santarosa de Osos, Don matías y Yarumal entre otros, con tecnología autóctona de la región.Este tipo de queso tiene una humedad del 74% y de materia grasa en la masa seca del 52%, entonces se trata de un queso blando y con alto contenido de grasa según clasificación de la FAO/OMS. Forma y apariencia: su forma es cuadrada cuando se utiliza el molde, pero cuando el moldeo es manual entonces presenta una forma redonda aplanada, su superficie es de color blanco un poco brillante y su masa està acompañada con algo de suero. Su apariencia interna es de consistencia blanda y puede presentar algunos ojos. Su peso está entre los 200 a 500 gramos. ( Ver figura 28) Conservación: se mantiene refrigerado y debe consumirse en fresco, en un tiempo no mayor de dos días con el fin de garantizar su calidad microbiológica y técnica. Propiedades Físicoquímicas FIGURA 24: QUESITO ANTIOQUEÑO

Fuente. ICTA, Guía para producir Quesos Colombianos. Reproducción modif. ICTA

Suplemento Banco Ganadero.1994

Tabla 14. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL QUESITO ANTIOQUEÑO

Características Valores de referencia

Humedad (%) 57-59 Materia grasa (%)

21-23

Proteína (%) 16-18 Sal (%) 1.2-1.8 Materia grasa en materia seca (%)

51-53

Humedad del queso desgrasado (%)

73-75

pH 5.4-5.6

197

Figura 29.Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del quesito antioqueño Tiempo:10 min.

3. Ajuste de temperatura

1. Estandarización de materia grasa

2. Tratamiento térmico

4. Adición del cloruro de calcio

10. Exprimido suave 11. Salado 8. Agitación

13. Moldeo

9. Desuerado total

12. Molienda de la cuajada

leche fresca cruda.

5. Adición del cuajo y coagulación

7. Reposo 6.Coagulación y corte de la cuajada

16. Almacenamiento Temp: 4 –6oC.

15. Empaque 14. Enfriamiento

Acidez: 16 a 18oTh PH: 6.6 –6.8 Temperatura: 32 oC M.G: 3.4 – 4.5 %

Acidez: 16 a 18oTh PH: 6.6 –6.8 Temperatura: 32 oC M.G: 3.4 %

65oC. 30min o 72 oC por 15 seg.

Temperatura: 32 oC

20 gramos/100 lts de Leche

2.5 –3.0 /100 lts Fuerza: 1:100.000 Temperatura: 32 oC

Tiempo 30- 40 min Temperatura: 32 oC Tamaño1- 1.5 cm Acidez (suero) 11-12 oTh PH: 6.4 – 6.5 Grasa 0.5 .0.7%

Por 5 minutos

T: 15 min Temperatura: 32 oC Tiempo: 10 min. Temperatura 30 oC

sobre la mesa. Tiempo:10 min Cant. de sal: 1.5 - 2.0% Del peso de la cuajada.

Temperatura: 28 oC Temperatura: 28 oC Temp: 4 –6oC. Tiempo:12 –14 horas

198

Diagrama diseñado por la autora Queso molido nariñense: Este queso tiene una tecnología parecida a la del queso campesino pero su diferencia radica en que después del desuerado la cuajada se amasa y se somete al salado, luego se muele antes del moldeo. Como su nombre lo indica es un producto autóctono del departamento de Nariño y se produce principalmente en el municipio de la Cocha y en la ciudad de Pasto. LECCION 2. Quesos frescos ácidos Estos quesos son de pasta hilada, por lo que en su proceso de elaboración se someten a un tratamiento térmico especial para que la cuajada tenga una consistencia y textura fibrosa y elástica, presentando en algunos quesos una apariencia de capas a semejanza de la pechuga de pollo, ejemplo de este tipo de queso es el “mozarella”. Estos quesos son de origen italiano, y pueden prepararse a partir de leche pasterizada o cruda. Lo que le confiere la elasticidad con su consecuente estiramiento es el grado de acidez que la cuajada debe tener en la etapa del hilado o estiramiento acompañado del calentamiento de la cuajada. El calentamiento de la cuajada se puede realizar con agua caliente, tal es caso del queso “mozarella” o por calentamiento en seco a través de una camisa de vapor, operación que genera el fundido de la cuajada, como es el caso del queso “doble crema y el quesillo huilense. Tanto en el queso doble crema como el quesillo huilense, su capacidad de fundido se debe a la acidez que presenta la cuajada, lo que establece una diferencia marcada con los quesos fundidos para los cuales se utilizan sales fundentes. El proceso de acidificación puede ser directamente sobre: la leche, el suero o la cuajada, pero esta última se somete al proceso de fermentación ácido – láctica, unas horas antes del hilado. En este estudio se tratará el proceso de elaboración del queso “doble crema” y el “quesillo huilense o tolimense” que son los quesos ácidos elaborados a partir de leches ácidas, también se tratará el “queso pera”, el cual es obtenido a partir de la acidificación de la cuajada

Queso doble crema ( a partir de leches ácidas) Descripción general. La elaboración de este queso se basa en la tecnología aplicada en las regiones de Ubaté y Chiquinquirá, las cuales pertenecen a los departamentos de Cundinamarca y Boyacá, respectivamente, pero actualmente se produce en casi todas las regiones del país a partir de procesos similares.

199

Este tipo de queso es un producto fresco, ácido, no madurado, de pasta semi- cocida e hilada, cuya materia prima es la leche de vaca. Contiene una humedad en el queso desgrasado del 62 al 65% y un contenido de grasa del 21 al 24 %. Su sabor es ligeramente ácido. Apariencia y forma. Este queso posee una consistencia blanda pero que no se desbarata al frotarla con los dedos, su textura es cerrada y regularmente no contiene ojos, salvo que aparezcan algunos debido a burbujas de aire atrapadas durante la operación de hilado y moldeo. Su forma es cilíndrica o rectangular según el molde o formato utilizado. (Ver figura 30) Conservación: Se debe mantener refrigerado con una temperatura entre 4 a 8oC, con una duración hasta de 20 días, sin ningún deterioro de su calidad microbiológica u organoléptica, siempre que se haya producido con buenas prácticas de manufactura (BPM). FIGURA 25. QUESO DOBLE CREMA

Fuente. ICTA, Guía para producir

Quesos Colombianos. Fig.modificada www.viarural.com.ar/.../ quesos/default.htm TECNOLOGÍA Este tipo de queso se obtiene a partir de la cuajada ácida, sometida a la operación de fundido, en una paila o marmita a vapor. Durante la operación de

Tabla 15. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL DOBLE CREMA

Características

Valores de referencia

Humedad (%) 49-51 Materia grasa (%) 21-24 Proteína (%) 20-22 Sal (%) 1.1-1.4 Materia grasa en materia seca (%)

44 - 47

Humedad del queso desgrasado (%)

62 -65

pH 4.9 – 4.4

200

fundido, se aplica la sal (1.2– 1.7% del peso de la cuajada antes de ser fundida) y se somete a un movimiento rotacional (o de meneo) permanente, para obtener un calentamiento homogéneo y evitar que se pegue al fondo del recipiente, utilizando una pala de madera. El suero que aparece al inicio del calentamiento, no se debe retirar, puesto que este se absorbe durante el proceso de estiramiento, el cual se realiza una vez la masa está blanda y caliente (65oC), levantándola y dejándola escurrir por acción de la gravedad. El tratamiento del hilado termina cuando el fondo del recipiente se observa seco y el queso presenta una apariencia lisa y brillante. Luego se agrega a los moldes donde permanecen hasta que obtengan la temperatura ambiente para que pueda conservar su forma en el desmolde, después del cual se empaca con un material adecuado. El empaque más utilizado es el “saran” que es un copolímero obtenido de una mezcla de PVDC y PVC. El rendimiento en este proceso es de 9.5 Kg por cada 100 litros de leche. A continuación se presenta el diagrama de flujo del proceso. Figura 31.Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del queso doble crema

3. Cocción 1. Estandarización de materia grasa y

de la acidez

2. Coagulación y corte de la cuajada

4Escurrido

8. Empaque 9. Almacenamiento

leche fresca cruda

filtrada

5. Fundido y salado 7. Enfriamiento 6. Moldeo

Proviene de vacas sanas obtenida en condiciones higiénicas

MG: 2.0 - - 3.4 % Acidez: 42 - 48 oTh ( 0.38 – 0.42% a.láctico

Temperatura: 32 a 35oC Cant. De cuajo: 50% en leche fresca. Tiempo: 10 –15 min. Corte de la cuajada: 2- 3 cm

Temperatura. 40-45 oC Tiempo: 15 –30 min. Agitación por 3 min y reposo de 5 min.

Pasar la cuajada a una mesa inclinada o escurridor. Tiempo: 10 – 15 min

En palila o marmita. T: 65 - 70 oC Tiempo: 5 – 10 min. Agitación constante, volteo y estirado. Sal: 1.2 – 1.7% directamente a la cuajada.

Pesar y llevar la cuajada al molde. Temp: 50 oC.

Dejar enfriar en el molde por 3 o 24 horas. Utilizar moldes de PVC o acero inoxidable.

201

Diagrama diseñado por la autora

Quesillo huilense o tolimense ( a partir de leche ácida) Como su nombre lo indica este tipo de queso se produce en las regiones del departamento del Tolima, especialmente en los municipios de Espinal, Ibagué, Guamo, Natagaima y Lérida y en la regiones del departamento del Huila como campo alegre, Garzón, Dorada, Puerto Salgar y Puerto boyacá. Este quesillo actualmente se fabrica en otros departamentos como los Santanderes, Cesar, Meta, Cauca, Cundinamarca Risaralda y quindío y en general en todas las regiones de clima cálido, presentándose diferentes variedades según la región de donde provenga. Este queso es de tipo fresco ácido, no madurado, de pasta hilada y su materia prima es la leche de vaca. Su contenido de humedad es del 67% en queso desgrasado y con un 51% de materia seca. Entonces es un queso semiblando y de alto contenido graso, según la clasificación de la FAO/OMS. Forma y apariencia En la producción artesanal el queso es una masa circular con la apariencia de las arepas o puede tener una forma semicuadrada, su empaque artesanal es la hoja de plátano, por lo cual no requiere de molde. Pero a nivel industrial, su forma es rectangular debido al molde utilizado, obteniéndose unos bloques hasta de 5 libras. Presenta una superficie blanca y brillante y su consistencia interna es semiblanda, pero no se desabarata al frote de los dedos, su textura es cerrada sin ojos, y se observa en capas, cuando está muy fresco. Conservación. este queso debe conservarse refrigerado para una duración de 8 días, conservando en este lapso de tiempo su aroma y sabor ácido - láctico característico.sinembargo, cuando el queso es empacado en hojas de plátano se transporta al producto el aroma y sabor característico de la hoja, lo que lo hace muy agradable a los consumidores. Composición química del quesillo huilense.

Materiales como: Sarán o vitafilm (mezcla de PVDC y PVC) y el plástico. Evitar el contacto directo de la etiqueta con el queso.

De 4 - 8 oC por 2 semanas.

202

Fuente: Guía para producir quesos Colombianos. ICTA. TECNOLOGÍA En la elaboración del quesillo se utiliza como ingrediente principal el lacto suero con el fin de acidificar la leche y desmineralizar la caseína, lográndose que la cuajada tenga la capacidad de hilar y por lo tanto darle la consistencia elástica y la capacidad de derretirse con el calor por lo cual se utiliza en la preparación de sándwiches y pizzas. El lactosuero utilizado para la elaboración del quesillo debe acificarse hasta obtener un grado de acidez entre los 150 y 200 grados Thorner( 1.35 – 1.8% de ácido láctico), luego se mezcla con leche hasta obtener una acidez de 40 a 45oTh. Los cálculos para determinar las cantidades de cada uno de estos componentes, se pueden realizar como ya se sabe, aplicando el cuadrado de Pearson. Una vez se haya estandarizado la acidez de la mezla ( leche y lactosuero) se ajusta la temperatura a 30 – 32oC y se le agrega el cuajo dejando en reposo por 5 a 10 minutos, se debe adicionar una cuarta parte de lo que se adiciona para el queso campesino. luego se adiciona el suero ácido cuya cantidad se ha calculado previamente. Al agregar el suero ácido, se produce la coagulación o corte de la leche. Es necesario determinar el grado de acidez de la leche y del suero.Los productores artesanales no determinan la acidez, sino que deido a su experiencia van agregando poco a poco el suero ácido a la leche hasta que se forme una cuajada suave, de consistencia gelatinosa y flote sobre el suero claro y verdoso. Después de la formación de la cuajada, esta se deja escurrir sobre la mesa para después proceder al fundido o hilado y salado, el cual puede hacerse durante o depués del fundido. Una vez se observe una cuajada seca, brillante y elástica, se deja enfriar un poco para que se evapore parcialmente y se continua con el

Tabla 16. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL QUESILLO HUILENSE

Características Valores de referencia Humedad (%) 49-51 Materia grasa (%) 24-26 Proteína (%) 19-21 Sal (%) 1.1-1.4 Materia grasa en materia seca (%)

51

Humedad del queso desgrasado (%)

67

pH 5.2 – 5.5 Acidez (% ácido láctico) 0.7 –0.8

203

moldeo. La cuajada se deja en los moldes hasta que adquiera la temperatura ambiente y luego se retira del molde, se empaca y se almacena en refrigeración. Este queso proporciona un rendimiento del 12 -–13%. Su uso más común es como materia prima para la elaboración de pizzas; su conservación es mayor que la del queso campesino pero menor que la del doble crema. A continuación se presenta el diagrama de flujo corespondiente a la elaboración del quesillo huilense. Figura 32. Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del quesillo huilense

Diagrama diseñado por la autora

4. Ajustar temperatura y adicionar cuajo

1. Fermentar 3. Valorar acidez y calcular cant. De

suero y leche

5. Adicionar el suero ácido y coagulación

8. Enfriamiento en moldes

9. Empaque

5. Escurrir y cortar la cuajada

7. Moldear

6. fundir (ohilar) y salar

2. Selección y filtrado de la leche

10. Almacenamiento

Suero: Acidez 150 –200oTh Temperatura: 22-30 oC

Leche libre de adulterantes mastites o calostro. Manipulación higiénica. Filtro higiénico y de material adecuado.

Titular 10 ml de suero con NaOH 0.1 N, usando como indicador Fenolftaleína ( 3 gotas en el suero). oTh = ml. De NaOH x 10. Utilizar Pearson para lograr una acidez de 38 - 45 oTh.

Temperatura: 30 - 32 oC

Cant de cuajo: la cuarta parte de la del queso campesino. Agitación suave. Reposo: 5 – 10 minutos.

Pre-prensado de la cuajada dentro del suero. Dejar en en la mesa de escurrido por 10 – 15 min. Cortar la cuajada (trozos de15 cm de lado).

Sal: 12 – 15 / Kg de cuajada. Calentar a: 70 -75 oC con agitación permanente, levantando la cuajada, a menudo, y controlar el calor.

Preenfriar y colocar en moldes. y dejar por varias horas hasta que conserve la forma.

Dejar en el molde por varias horas, expuesto a corriente de aire frío, hasta que conserve la forma por sí solos.

Polietileno de baja densidad u otro material adecuado.

4 - 8 oC. Vida útil: 2 semanas

204

Queso pera ( con acidificación de cuajada) Descripción general. Es un queso de pasta hilada al cual se le da diferentes nombres como: queso de mano, queso siete cueros, queso campesino tipo mozarella queso charaleño entre otros. El quesadillo (elaborado en Tunja y Ubaté, Dpto de Cundinamarca) también forma parte de este grupo de quesos, con la diferencia de que contiene relleno de bocadillo de guayaba. Se produce principalmente en el departamento de Boyacá, en los municipios de Boavita, Belén, Duitama y Tunja, en esos municipios se le da el nombre de queso de mano; Al noroccidente del Meta, en el municipio de Cumaral se le llama queso sietecueros En el Norte de Santander en Cúcuta, se le da el nombre de queso campesino tipo mozarella, con el nombre de garita en Villa del Rosario; como queso charaleño en el municipio de Charalá (Dpto de Santander) y en Bogotá y municipios vecinos como Cajicá y Tabio se le denomina queso pera. Es un queso tipo fresco ácido (no madurado), de pasta hilada, y cuya materia prima es la leche fresca de vaca. Su contenido de humedad como queso desgrasado es del 63% y 46% de materia grasa en materia seca. Según clasificación FAO/OMS, es un queso semi blando, con alto contenido en grasa. Sabor y aroma. Su sabor es suave ligeramente ácido muy agradable al paladar. Su aroma es característico a leche y poco ácido. Forma y apariencia. Su forma más común es parecida a la pera y se presenta con pesos entre 100 a 500 gramos. Para pesos mayores se utiliza la forma rectangular. Su superficie tiene un color blanco –crema, poco brillante y sin corteza. Internamente su consistencia es semi-dura que no se desbarata con la fricción de los dedos; de textura cerrada y sin ojos. Presenta una conformación de capas en estado fresco. Ver figura 33. Conservación. Se conserva refrigerado a temperaturas entre 4 a 6oC con una vida útil de dos semanas. Composición Química. Ver tabla 17 TECNOLOGÍA Se obtiene a partir de la leche de vaca, puede ser entera o semidescremada, cruda pasterizada a una temperatura de 71oC, pero la mayoría de los productores prefieren utilizar la leche cruda. La leche se coagula enzimáticamente, obteniéndose una cuajada, la cual se somete a incubación por pocas horas con el fin de proporcionar la acidez deseada, durante el cual se produce la fermentación ácido- láctica originada por las bacterias que contenía

205

la leche en forma natural o por el cultivo láctico adicionado antes de la coagulación de la leche. En el proceso de acidificación el pH de la cuajada debe ser entre 6.6 y 5.2, con el fin de desmineralizar (pérdida de calcio) la cuajada y ayudar al proceso de hilado o estirado durante el calentamiento de la cuajada. Cuando se logra ese pH, se procede a hilar toda la masa de la cuajada en agua o salmuera a una temperatura mayor de 70oC y continuar con el moldeo dándole la forma adecuada según la región donde se elabore, algunas regiones realiza el moldeo a mano otras utilizan moldes de diferentes formas. Si el moldeo se realiza en agua entonces la sal se adiciona mediante una inmersión en salmuera de 20oBaumé, por unos minutos, de acuerdo al tamaño deseado.

Figura 26.Queso pera

C:\Users\margarita\Desktop\MARGI2009_2\CORE TECNOLACTEOS_II_2009\aligo\Margi\margarita_gomez@unad_edu_co (119_5%) - 10-23-2003 020431 pm - UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD_archivos\GFig33.JPG Reproducción modificad. ICTA. Fuente. Guía para producir Guía para producir quesos Colombianos. Quesos Colombianos. ICTA LECCIÓN 3. QUESOS MADURADOS Como se dijo anteriormente el único queso colombiano en cuyo proceso se somete a un tratamiento moderado de maduración, es, el queso tipo paipa. Como el proceso de maduración en sí ya se ha explicado en los capítulos anteriores, teniendo en cuenta que son tratamientos que se realizan en quesos

Tabla 17. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL QUESO PERA

Características Valores de referencia

Humedad (%) 47-49 Materia grasa (%) 21-25 Proteína (%) 23-25 Sal (%) 1.1-1.2 Materia grasa en materia seca (%)

45

Humedad del queso desgrasado (%)

63

pH 5.2 – 5.6 Acidez ( % en ácido láctico)

0.5 –0.6

206

producidos a nivel internacional, en donde se aplica la tecnología para producir quesos madurados por bacterias o fermentos rojos ( tipo picante); quesos madurados con mohos como el Camembert, o el queso azul entre otros, por lo tanto en este capítulo el tema a tratar sera el queso paipa. (ver figura 35A y 35B quesos madurados y queso paipa) Figura 34. Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del queso pera

4. Ajuste de temperatura

2. Estandarización de materia grasa

(clarificación) 3. Tratamiento

térmico

5. Inoculación con cultivo láctico

11. Moldeado 12. Acidificación o maduración

9. Agitación

14. Moldeo

10. Desuerado total

13. Hilado

6. Adición del cuajo y coagulación

8. Reposo 7. Corte de la cuajada

16 Almacenamiento

15. Empaque

1. Selección y filtración de la

leche cruda

Acidez: menor de 17oTh. Buena calidad higiénica

M.G: 1.8 –3.6% (semidescremada o entera).

Temperatura:71oC Tiempo: 15 seg. Temperatura: 32oC

Cultivo mesófilo o termófilo 2 – 4% de inóculo T: 30 - 32 oC

Dosis del cuajo para 30 minutos de coagulación Temperatura: 32 oC

Tamaño cubos de 1 cm de arista.

Por 5 minutos.

15 minutos. Temperatura: 32 - 35 oC

Recoger la cujada dentro del suero y retirarla

Hasta pH 5.6 – 5.2 o prueba de hilado positiva. 30 oC por 2 –3 horas 18 oC por 5 – 10 horas 5 oC por 1- 2 días

La cuajada se empaca en talegos y se cuelga.

En salmuera saturada (8%). T: 70 -80 oC Introducir cuajada en tajadas Reposar en caliente. 2 –3 min Amasar dentro de la salmuera y llevar a moldes

Puede ser manual o en moldes de diferente material. Se deja enfriar en salmuera saturada, para mantener la forma.

El más utilizado es el polietileno de baja densidad. Evitar llevar a cuarto frío sin empacar porque toma color amarillo y la corteza se endurece demasiado.

Cuarto frío a 4- 6 oC.

207

208

Figura 27a. Quesos madurados

Quesos madurados con corteza

Queso paipa Descripción general. Es un queso elaborado a partir de la leche fresca de vaca y cuyo proceso es semejante al del queso campesino amasado y prensado. Su mayor producción está en el departamento de boyacá, especialmente en los municipios de Paipa, Sotaquirá, Belén, Santa Rosa Socha y Cerinza. Este es un queso tipo semimadurado, lo que le permite una mayor conservación que la de los quesos frescos, su contenido en humedad como queso desengrasado es del 60% y de materia grasa en materia seca es del 41%. Es un queso semiduro con contenido mediano de grasa, según la clasificación de la FAO/OMS. Apariencia y forma. Una vez terminado el tiempo de maduración el queso toma un color amarillo claro, ligeramente brillate, con una corteza corrugada que puede tener hasta 5 milímetros de espesor. Su forma más común es la cilíndrica de 20 Kg aunque se encuentran otros de forma rectangular de 15 Kg o cilíndricas más pequeñas de 1.2 a 5 Kg. En cuanto a su apariencia interna,

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presenta una textura semidura, seca, poco desmenuzable, suave y uniforme, con ojos que pueden ser de origen mecánico, de levaduras (pequeños o irregulares) o de coliformes ( pequeños, de superficie lisa , alargados o redondos). Ver figura 35B Conservación. Se mantiene en bodega madurando durante una a tres semanas, después de las cuales puede ser consumido, pero en la actualidad por factor de costos los fabricantes solo lo dejan en la bodega de maduración durante 1 a dos semanas. Composición química.Ver tabla 18

Figura 27b. QUESO PAIPA

Reproducción modif. ICTA. Guía para producción de quesos Colombianos

Fuente: ICTA. Guía para producir quesos colombianos

Tabla 18. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL QUESO PAIPA

Características Valores de referencia

Humedad (%) 49-51

Materia grasa (%) 21-24

Proteína (%) 20-22

Sal (%) 1.1-1.4

Materia grasa en materia seca (%) 44 - 47

Humedad del queso desgrasado (%) 62 -65

pH 4.9 – 4.4

210

Tecnología. La producción de este queso es esencialemente artesanal y a ello se deben sus características propias del queso semimadurado típico de las regiones donde los campesinos lo fabrican con el propósito de aumentar su conservación y poderlo comercializar de una manera más segura. Este queso se elabora a partir de leche cruda con el fin de proporcionar las características organolépticas ( aroma, sabor y color) y la textura características de este tipo de queso. Por lo tanto la leche se somete a filtración, para luego descremarla hasta que su contenido de grasa baje de 3.5 a 2.5%. Enseguida se somete a coagulación enzimática por 40 a 60 minutos y se corta la cuajada en forma de granos pequeños con apariencia de granos de arroz. La cuajada cortada se somete a reposo por 10 a 15 minutos con el fin de que se precipite al fondo de la tina y poder retirar más fácilmente el suero. La cuajada se presiona suavemente contra el fondo del recipiente, se amasa suavemente y se coloca sobre una mesa inclinada para lograr el escurrido del suero, el cual puede durar 10 minutos. Una vez la cuajada adquiera la consistencia deseada, se rompe con las manos, se amasa con fuerza y se le añade la sal ( 20 grs / Kg de cuajada). El suero cremoso liberado se recupera para filtrarlo y descremarlo y obtener la grasa. Después de estar amasada la cuajada se introduce en los moldes de madera, los cuales están cubiertos con sus respectivos lienzos. Los quesos en el molde se someten a un presión manual y después si pasan al prensado mecánico donde se ejerce una presión de 12 – 20 veces el peso del queso. Los quesos se retiran de la prensa al día siguiente y se llevan al cuarto de maduración el cual debe estar e una temperatura de 12 a 18oC y una humedad relativa del 70% aproximadamente. La maduración de los quesos puede durar de dos a tres semanas, durante la cual los quesos se someten al volteo todos los días con el fin de formar una corteza homogénea. Su rendimiento es de 8 – 10 Kg / 100 litros de leche. Estos quesos se llevan al mercado sin ningún tipo de empaque y pueden durar varias semanas sin perder sus características organolépticas Algunos investigadores han tratado de aplicar una mayor tecnología para fabricar este queso, sometiendo a pasterización la leche, adicionando cultivos lácticos, cloruro de calcio y sal de nitro. Además utilizando en vez de moldes de madera, moldes en acero inoxidable, logrando obtener un queso de tipo europeo semimadurado pero nunca el queso con las características organolépticas y de textura propias del queso paipa producido con la tecnología autóctona de la región de Boyacá, y que hoy en día ha adquirido un lugar relevante en el grupo de los quesos madurados.

211

Figura 36. Diagrama de Flujo del proceso de elaboración del queso “paipa”

Diagrama diseñado por la autora

15 minutos Extracción de 40 – 60% del suero

Presionar contra el fondo del recipiente para recogerla. Dejar drenar en mesa inclinada. Tiempo: 15 –20 min, hasta consistencia firme.

Molde hueco por amboslados forrar con lienzo Presión con los puños y

volteo cada 45 minutos

Tiempo: 2 – 3 semanas Temperatura: 12 – 18oC. Humedad relativa: 70% Volteo diario

Se comercializa sin empaque

Refrigración por vairos meses y a temperaturas entre 15 - 18 oC por vairas semanas

Tamaño: grano de arroz.

4. Corte de la cuajada

2. Estandarización de materia grasa

(clarificación) 3. Adición del cuajo

y coagulación

5. Reposo

11. Prensado manual 12. Prensado final 9.Amasado y salado

14. Empaque

10. Moldeo

13. Maduración

6. Desuerado parcial

8. Escurrido 7. Pre - prensado

15. Almacenamiento

1. Selección y filtración de la

leche cruda

Dosis del cuajo: para 40 –50 min. Temperatura: 30 – 32 oC .

Manual. Sal : 20 gr/ kg de queso

Buena calidadhigiénica libre de antibióticos y mastitis

Descremar 20 – 30% de la leche ( 2.5% de grasa)

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LECCIÓN 4. Defectos de los quesos La calidad de un queso se determina por características fundamentales como: aroma, color, consistencia, textura y aspecto general, las cuales dependen del tipo de queso que se produce, por lo tanto los defectos de los quesos se deberán a el deterioro de alguna de estas características que identifican los diferentes tipos de queso, que le hacen perder su calidad y muchas veces hacerlos no aptos para el consumo, en la medida que pierden sus características organolépticas o que ya no podrían ser un producto inocuo. Es importante resaltar que algunas características que se consideran defectos en un tipo de queso, son cualidades deseadas en otros tipos de queso, tal es el caso de la presentación de ciertos mohos (azules, blancos, entre otros) en la superficie de ciertos quesos madurados, que permiten identificarlos y evaluar su calidad, en cambio la aparición de mohos en un queso fresco es un factor de deterioro del producto y que lo hace no apto para el consumo. Los defectos de los quesos se deben a diferentes causas entre las cuales están: Fermentaciones anormales originadas por contaminación de microorganismos en la leche original o que se desarrollan durante su elaboración; errores en el manejo de las variables durante el proceso de elaboración, condiciones de almacenamiento inadecuadas. Entre los defectos más frecuentes en los quesos se encuentran:

• Hinchazón, ocasionados por fermentaciones con alta producción de gas, ocasionando la aparición de ojos irregulares y abombamiento. Esta hinchazón puede ser precoz, que aparece a los tres día de producción o tardía, que aparece a los 10 días de elaboración).

• La putrefacción que se debe a la contaminación de microorganismos no deseables y patógenos causantes de un olor nauseabundo, se presentan dos tipos de putrefacción: la Blanca y la de color ceniza.

• Defectos de corteza que ocasionan pigmentos o decoloraciones y se debe a problemas de almacenamiento.

• Defecto de sabor, que dan lugar a sabores ácido, amargo, a rancio y a suero, los cuales se deben a diferentes causas.

• Defectos de cuerpo y textura, ocasionados por mal manejo y control de variables en diferentes etapas del proceso de producción, como: cuerpo duro, cuerpo friable, textura abierta, manchas blancas y húmedas y de apariencia. y por último

• Defectos de color.

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A continuación se presenta un cuadro donde se presenta el tipo de defecto, las causas del mismo, sus efectos y el control que se debe realizar para evitarlos. Tabla 19. DEFECTOS DE LOS QUESOS DEFECTOS CAUSA EFECTO CONTROL Hinchazón: -Precoz ( a los tres días) -Tardía ( a los 10 días)

Fermentación de la lactosa con producción de gas Por levaduras como la Torulopsis sphaerica bacterias coliformes o enterobacter. Acción de las bacterias esporógenas anaerobias (clostridium) con producción de ácido butírico, hidrógeno y acético (fermentación butírica). Se origina por contaminación con escrementos

En Quesos frescos. Grano esponjosos o Cuajadas flotantes. Sabores indeseables Textura abierta, sabor picante y amargo Formación de ojos de gran tamaño y agrietamiento de la superficie del queso. Solo en los quesos madurados, de pasta dura y corteza firme.

Tratamiento térmico de la leche y BPM( buenas prácticas de manufactura) Practicas de higienización en el ordeño y el uso de oxidantes ( nitratos, bromatos, clorato sódico o potásico para inhibir el crecimiento del Clostridium Tyrobutyricum.

Putrefacción - blanca

- Ceniza

Por el B. Putrificus ( Temp. Óptima 37oC y pH 7.2). por exceso de humedad. Se destruye con tratamiento térmico. Por el B. Proteoliticum ( Temp. Óptima 30 oC y pH 7) .

Putrefacción de color blanco. Consistencia muy blanda y olor nauseabundo Grietas y color ceniza azulado o café en la pasta del queso y olor fecal.

BPM Con un buen manejo y control de las variables del proceso y en ocasiones con el uso de cultivos lácticos.

De corteza (por (microorganismos)

Por hongos como: Monilli – nigra El Penicillium casei. El Oospora aurantiaca. Oospora caseivorans

Ennegrecimiento en la superficie del queso y desintegración de la corteza. Puntos café en la corteza Puntos rojos y deterioro de la corteza en los quesos duros. Penetra en la masa del queso formando cavernas

Se evitan con una salazón adecuada u una buena higiene y desinfección de las bodegas de almacenamiento.

De sabor. - Ácido.

Exceso en la cantidad de

Calcular y adicionar la cantidad precisa

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- Amargo. - Rancio - A suero.

cultivo láctico. Leche con carga alta de microorganismos acidificantes y no tratada térmicamente. Coagulación defectuosa. Exceso de humedad por aumento rápido de la temperatura de la cuajada Corte desigual de la cuajada Bajos contenidos de sal Aumento de la actividad proteolítica del cuajo. Cantidades muy altas de Cloruro de calcio. Uso de leches rancias por almacenamiento de más de dos días. No estandarización de la materia grasa. Contaminación de microorganismos con gran actividad proteolítica y lipídica como: Streptococcus liquefaciens, casei amari y toroula amara. Deficiencia en los tratamientos térmicos de la leche que no permiten la destrucción de la lipasa del microorganismo presente. Operaciones inadecuadas como el corte de la cuajada, el calentamiento que ocasione la retención del suero.

Sabor fuerte ácido no característico del queso. Sabor amargo, desagradable. Sabor a rancio Sabor lácteo característico del suero.

del cuajo la cantidad. utilizar leche de buena calidad higiénica y si conviene pasterizarla. Control en el proceso de coagulación y calentamiento de la cuajada y adicionar el contenido de sal apropiado al tipo de queso. Adicionar las antidades adecuadas de cuajo y cloruro de calcio. Utilizar leches frescas y de buena calidad microbiológica. Estandarizar la grasa de la leche según la cantidad de grasa adecuada al tipo de quseo.

De cuerpo y textura. - Cuerpo duro.

Calentamiento muy alto de la cuajada que ocasiona una sinérisis muy alta. Proceso tecnológico inadecuado especialmente en el corte y agitación mecánica que da lugar a un

Queso con muy baja humedad y duro. Obtención de un queso muy seco.

Un buen manejo y control de todas las variables p parámetros en el proceso de elaboración de los diferentes tipos de quesos y

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- Cuerpo friable. - Textura abierta. - Manchas blancas y húmedas. - De apariencia.

queso con poca humedad. No estandarización de la grasa produciendo un queso con bajo contenido de grasa y de cuerpo duro. Exceso de cantidad en aditivos como el cloruro de calcio y sal. Exceso de humedad, de acidez y deficiencia en el contenido de sal. Falta de acidez en la cuajad, enfriamiento muy rápido antes del moldeo y o prensado defectuoso. Corte defectuoso o por adición de cultivos lácticos con grupos que no se mezclan.

Queso de consistencia dura. Consistencia harinosa Masa no compacta Granos más grandes, más ácidos y húmedos. Cortezas o superficies cuarteadas, bordes quebrados y superficies maduradas.

utilizar la formulación adecuada de ingredientes y aditivos

De color

Contaminación con algunos hongos, distribución inadecuada de la sal o mezcla de cuajadas diferentes. Por actividad de algunas bacterias.

Centros decolorados o manchas en la masa del queso Puntos color café, manchas anaranjadas o rojas

Buenas practicas de manufactura.

Fuente. Elaborada por la autora, según Guía para producir quesos colombianos. ICTA. LECCIÓN 5. Aprovechamiento del suero y equipos de fabricación El suero obtenido como subproducto de la fabricación del queso actualmente se aprovecha no solo para alimento animal sino también para alimento humano, debido a su gran contenido en proteínas, lactosa y minerales necesarias para la nutrición del hombre. Por ejemplo la proteína del suero es mejor aprovechada con respecto a su nutrición y digestibilidad que la propia caseína del queso. Por ello actualmente se produce exquisitos productos a partir del suero, apetecidos por una gran población y se descarta el hecho que solo sirve para alimentación de cerdos. Dichos productos se describen a continuación:

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Proteína de suero (pasta de suero o requesón). Es un suero dulce y fresco resultante de la fabricación del queso blando o de corte cuando se calienta hasta una temperatura de 90 a 95oC , y con una posterior acidificación que forma los pequeños flóculos de proteína del suero con una apariencia más gruesa, que se separan con facilidad del resto del suero, La acidificación puede realizarse utilizando suero acidificado o ácido cítrico ( 6 ml de ácido cítrico al 50% en 10 litros de leche). se deja en reposo por 10 a 30 minutos, obteniéndose una proteína sérica bastante consistente que se localiza en la superficie del suero. Luego se tamiza y se comprime con un lienzo suavemente. La proteína se puede obtener también a partir del suero ácido que resulta de la elaboración de queso fresco o requesón. El cual se calienta de 90 - 95 oC, pero no se le adiciona ácido cítrico. De esta forma la proteína precipita en grumos muy finos, los cuales se deben dejar en reposo por unas horas para poder separarlos por filtración cuando los granos finos floten en la superficie. La pasta de este suero es áspera e insípida, por lo cual se debe mezclar muy bien hasta formar una pasta de consistencia cremosa y uniforme utilizando para ello una batidora de cuchillas o cutter. La pasta obtenida después del batido, se somete a diferentes tratamientos según los productos ácidos o dulces que se deseen obtener. Siempre se le añade ácido cítrico para obtener el pH adecuado (4.0 – 4.29) para mejorar el sabor y obtener un requesón agradable y de buena calidad. Este producto conforma las pastas untables de proteína sérica. En algunas regiones se elabora el queso para untar, a partir de pasta de suero el cual se mezcla con hierbas y condimentos obteniéndose pequeños quesos que son colocados en cuartos secos y ventilados durante 1 – 2 semanas obteniéndose unos quesos más consistentes que se consumen como queso para untar o como ingrediente de muchos platos. Estos quesos tienen un largo período de conservación También se utiliza como materia prima para producir cremas y postres como. Cremas para tartas exentas de grasa, tipo “tiramisu”, crema de vainilla, de chocolate de café, de fresa entre otros.

• Equipos utilizados en la elaboración de quesos. Hoy en día existe una gran producción de productos lácteos que aunque se iniciaron en forma artesanal, debido a la gran producción de leche en el país la industria se ha visto en la obligación de introducir la tecnología de estos productos logrando estandarizar procesos y obtener productos de gran calidad técnica, microbiológica y nutricional y con una gran capacidad de conservación.

217

Tal es el caso de la industria quesera, la cual ha tenido un gran auge en los últimos años, lanzando al mercado una gran variedad de quesos de fabricación autóctona de las diferentes regiones, que compiten en calidad y por qué no en tecnología. En Colombia existen industrias como Alpina, Colanta, Colácteos, Alquería, entre otras, que poseen una planta con un gran desarrollo tecnológico, que le ha permitido producir toda la línea de productos lácteos, desde la leche pasterizada, ultrapasterizada, entera, descremada y últimamente deslactosada, además, todos los productos obtenidos a partir de la leche desde la leches concentradas, en polvo, leches fermentadas, y todas las variedades de queso, todos ellos de gran calidad, para competir en el mercado nacional e internacional. También es necesario resaltar que todavía existen industrias artesanales, que aunque con utensilios y herramientas más elementales, y con una pequeña capacidad de producción elaboran, productos de buena calidad, pero con unas características muy específicas de las regiones que la producen siendo muy apetecidos por los turistas que las visitan.

Descripción de algunos equipos de la industria quesera. Aunque no es objeto de este curso detenerse en una descripción muy detallada de los equipos utilizados en la industria quesera, se presentará una breve descripción de los equipos básicos que se utilizan en el proceso general par al fabricación de quesos. El Pasterizador. Las industrias con buena capacidad tecnológica, utilizan el intercambiador de placas, otras utilizan tanques Pasterizadores en acero inoxidable provistos de un homogenizador y de una cupla (termómetro) para controlar la temperatura. Tinas o tanques de coagulación. En el pasado eran de madera, actualmente se construyen en acero inoxidable por dentro y por fuera. Presentan una doble camisa por donde circula el vapor y el agua para realizar el calentamiento y enfriamiento de la leche o de la cuajada. Está provista de un sistema de drenaje para permitir la salida del lactosuero, con su respectiva válvula y con un sistema que permite su inclinación para poder evacuar del todo el lactosuero en caso de ser necesario. La tina también puede disponer de una herramienta de agitación mecánica, provista de palas y accionada por un motor de velocidad lenta, que permiten el desplazamiento de las palas o el movimiento de rotación y cuya velocidad no debe ser mayor de 60 rpm. Este sistema permitirá una agitación homogénea. Liras: es una herramienta que se utiliza para el corte de la cuajada. Se construye en forma de marco, en acero inoxidable u otro material fe fácil

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limpieza y desinfección. Este marco presenta filos en sus aristas, con cuerdas o cuchillas, colocadas a una distancia que puede variar desde 3 a 20 milímetros en sentido horizontal en una de las liras y vertical en la otra con el propósito de obtener los trozos de cuajada en cuadros de tamaño uniforme y con el tamaño adecuado al tipo de queso a fabricar. Tienen además un mango en su parte inferior, para su manipulación y un punto de apoyo en su parte inferior para permitir su desplazamiento a través de la tina, una vez se cuelgan de un gancho. Prensas. Se utilizan en la operación de prensado de los quesos, en donde se compacta la masa después del moldeado y se ajusta para lograr una determinada humedad de la pasta del queso obtenida. Existen en el mercado diferentes tipos de prensas desde la hidráulicas, mecánicas y neumáticas. Están provistas de un sistema de recolección del lactosuero, liberado durante la operación del prensado y se aconseja que las bandejas que estarán en contacto con las piezas de queso sean enacero inoxidable. Cuarto de maduración: donde se colocan los quesos a madurar desde una a tres semanas para los quesos semi-maduros y hasta varios meses para quesos con diferente estado de maduración. Deben estar provistos de los dispositivos que permitan controlar la temperatura y la humedad y ser de fácil higienización. Utensilios y equipos varios. Para estos se presentará a continuación una lista paralela entre los equipos y utensilios utilizados en la planta artesanal y la planta industrial.

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Tabla 20. UTENSILIOS Y EQUIPOS EN QUESERÍA

PLANTA ARTESANAL PLANTA INDUSTRIAL 1. Tanque de reserva de agua 2. Estufa industrial de gas 3. Prensas de palanca o de tormillo 4. Nevera o cuarto frío 5. Fondos u ollas (80 – 160 lt) 6. Paila de fundido 7. Mesa de escurrido 8. Mesa de empaque 9. Balanza de reloj 10. Balanza gramera 11. Moldes para queso 12. Selladora de polietileno 13. Cuchillos 14. Termómetros con sonda metálica 15. Soporte para bureta 16. Bureta graduada de 25 c.c. 17. Pipeta volumétrica de 10 c.c. 18. Soporte para material de empaque

1. Tanques de reserva de agua 2. Caldera 3. Banco de hielo 4. Compresores de aire 5. Tanque de recepción de leche 6. Bombas sanitarias para conducción de

leche 7. Enfriador de placas o tubular 8. Tanque de leche cruda 9. Pasterizador lento o de placas 10. Centrífuga clarificadora 11. Tinas de cuajado con agitación

mecánica 12. Láminas para pre – prensado 13. Bomba sanitaria para evacuación del

suero 14. Mesa de moldeo 15. Moldes para queso 16. Prensa hidráulica o neumática 17. Tanque de salmuera (en fibra de

vidrio) 18. Cuarto de maduración 19. Parafinadora 20. Mesas de empaque 21. Balanza 22. Empacadora al vació

Fuente. ICTA.Guía para producir quesos colombianos.

AUTOEVALUACIÓN FINAL

2. Después de haber estudiado este capítulo, responda de nuevo las preguntas realizadas en la autoevaluación inicial. Compare sus respuestas con la información del texto. Si se le presenta alguna duda, consulte con el tutor del curso.

3. Realice las actividades planteadas para este capítulo, en la guía

didáctica del curso.

220

CAPITULO 9. OTROS PRODUCTOS DERIVADOS DE LA LECHE

Existe una gran variedad de productos derivados de la leche que se ofrecen actualmente en el mercado a nivel nacional e internacional, además de los que se han estudiado anteriormente, sin embargo, no es el propósito de este curso tratarlos todos, sino dar los fundamentos tecnológicos y científicos de los productos más representativos y que sea el estudiante con la asesoría del tutor que amplíe sus conocimientos de acuerdo a sus intereses o necesidades. En esta unidad se tratarán los aspectos más importantes de la tecnología para la producción de la mantequilla y del helado. Se estudiarán los principios tecnológicos en el proceso de elaboración de cada uno de estos productos, el estudio de las materias primas e ingredientes y la función que desempeña cada una de ellas, en el proceso de producción. Finalmente se describirán los defectos que pueden presentarse en cada uno de estos productos y las normas de calidad. Objetivo general A través de este curso se pretende que los estudiantes logren comprender los principios tecnológicos que intervienen en el proceso de elaboración de la mantequilla y del helado, teniendo en cuenta los diferentes puntos críticos de control en cada una de las etapas del proceso. Así mismo se pretende que conozcan los diferentes defectos que se pueden presentar en los productos, identificando las causas y los medios para prevenirlos. Específicos

1. Describir las propiedades físicas de la mantequilla 2. Realizar cálculos para el rendimiento en la producción de

mantequilla 3. Elaborar el diagrama de flujo de elaboración de la mantequilla

determinando los diferentes parámetros de las etapas del proceso 4. Describir el proceso de elaboración de la mantequilla 5. Conocer e identificar los diferentes defectos en la mantequilla 6. Describir las características del helado 7. Tener en cuenta las normas para la producción de helado. 8. Describir los componentes e ingredientes del helado y sus

funciones 9. Realizar cálculos para determinar el tiempo de conservación del

helado 10. Describir el proceso de elaboración del helado

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11. Realizar los cálculos correspondientes para determinar el aumento porcentual del helado

12. Describir los diferentes defectos que se pueden presentar en el helado

AUTOEVALUACIÓN INICIAL Apreciado estudiante: Antes de iniciar el siguiente estudio es necesario consultar la guía didáctica para desarrollar las actividades previas de aprendizaje planteadas. Es importante también que trate de responder con sus propias palabras, las siguientes preguntas, para que usted mismo se plantée sus conocimientos previos y los que desea o necesita adquirir.

1. ¿Cómo podría usted describir la mantequilla? 2. ¿Qué aspectos más importantes se deben tener en cuenta en la

producción de la mantequilla? 3. ¿Cuáles son las operaciones básicas para la producción de mantequilla?

Describa brevemente cada una de ellas y elabore el diagrama de flujo. 4. ¿Cómo se calcula el porcentaje de grasa en la nata para la obtención de

la mantequilla? 5. ¿Cuáles son los defectos que se pueden presentar en la mantequilla?

Identifique las causas. 6. ¿Cómo podría describir el helado? 7. ¿Qué aspectos se deben tener en cuenta para la formulación de una

mezcla de helado? 8. ¿Cuáles son los componentes principales de una mezcla de helado y

cuáles son las funciones que desempeña cada uno de ellos? 9. ¿Cómo se puede calcular el tiempo de conservación de un helado? 10. ¿Cuáles son los ingredientes importantes en una mezcla de helado?

Defina la función de cada uno de ellos. 11. Describa cada una de las operaciones que involucra el proceso de

elaboración del helado. 12. ¿Cómo se calcula el aumento porcentual del volumen de un helado? 13. ¿Cuáles son los defectos que se pueden presentar en el helado?

Identifique las causas de cada uno de estos.

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LECCIÓN 1. PRODUCCIÓN DE MANTEQUILLA

• Descripción general La mantequilla es un producto lácteo graso, que se obtiene a partir de la nata o crema de la leche cruda mediante un batido o amasado. Su contenido en materia grasa es mayor del 80%, la cual se encuentra cristalizada. La operación de batido se facilita más a una temperatura entre 15 – 20oC, motivo por el cual su producción es más frecuente en zonas de clima templado. Hace algunos años la fabricación de la mantequilla se realizaba más que todo a nivel artesanal, sin embargo actualmente el proceso de fabricación tiene un mayor grado tecnológico, obteniéndose un producto de gran calidad y con muy buena capacidad de conservación además de obtener un buen rendimiento y por ende bajos costos. Se fabrican diferentes tipos de mantequilla como: la obtenida a partir de nata fermentada (ácida), o de nata dulce; mantequilla con o sin sal. Los aspectos más importantes, para el producto y su fabricación son: Flavor. Se deben evitar la aparición de aromas indeseables, debido a la lipólisis o a contaminantes volátiles. Un calentamiento prolongado de la nata produce un sabor a cocido no agradable en la mantequilla. Tener gran cuidado en el proceso de acidificación pues las bacterias lácticas heterofermentativas, son esenciales para obtener una mantequilla de buena calidad. El componente responsable del aroma de la mantequilla es el Diacetilo entonces tan importante es su producción como su estabilidad, puesto que algunas bacterias lácticas pueden volver a reducirlo. Las bacterias homofermentativas como Lactobacillus Lactis ssp. Lactis biovar; diacetylactis, pueden sintetizar el diacetilo pero, se debe tener mucho cuidado porque algunas cepas producen mucho acetaldehído, otorgándole el flavor característico de una leche fermentada como el yogurt, a la mantequilla. Capacidad de conservación. La mantequilla es muy susceptible a alteraciones microbianas que ocasionan flavores extraños (pútrido, ácido, levadura, queso y a rancio). Este defecto, en la mantequilla de nata fermentada se debe a la contaminación con mohos y levaduras, por tener un pH bajo( menos de 4.6) que no permite el crecimiento de bacterias. La lipólisis proporciona un flavor a jabón y a rancio, esto implica que la leche debe estar libre de microorganismos psicrótrofos causantes de la producción de lipasas.

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Durante el almacenamiento prolongado, pueden producirse la autoxidación de la grasa, así sea a una temperatura de –20oC, con la consecuente aparición de sabores a grasa y a pescado. Consistencia. Los cristales de grasa que se unen en forma de red son los que le dan firmeza a la mantequilla. Se requiere una consistencia que le permita conservar su forma, pero a la vez que sea lo suficientemente blanda para el untado en el pan. Estas propiedades ocasionan bastante problemas porque las condiciones de temperatura para su conservación en refrigeración, por una parte aporta una textura firme y por otra parte ocasiona la pérdida de su extensibilidad (capacidad de untado), debido a su endurecimiento. Color y homogeneidad. Generalmente no presenta problemas y se obtiene fácilmente. Rendimiento. Las pérdidas de grasa se producen en el desnatado y batido de la nata. La mazada. También llamada suero de mantequería es un subproducto obtenido de la elaboración de mantequilla, tiene algunos usos pero su conservación constituye un problema. Por ejemplo la mazada fermentada se utiliza como bebida para humanos o para la alimentación del ganado, ésta desarrolla rápidamente flavores de oxidación. La mazada de nata dulce es una materia prima para la elaboración de otros alimentos. En general estos subproductos tienen poca demanda.

• Proceso de elaboración de la mantequilla. Obtención de la nata Para obtener un mayor rendimiento en el proceso y una mejor calidad del producto, se aconseja obtener la nata por centrifugación y no por separación natural de la nata cuando se deposita en la superficie, ya que con este tipo de desnatado, se retira un gran porcentaje de leche junto con la nata y por ende el contenido graso de la nata será menor, lo cual influye negativamente, en la eficacia y eficiencia del batido. El contenido de grasa ideal en la nata para la elaboración de la mantequilla es del 30 – 40%. Antes de centrifugar la leche se requiere someterla a un calentamiento a una temperatura entre los 40 a 45oC, es decir, superior al punto de fusión de la grasa (35 oC), puesto que si se centrífuga a una temperatura inferior se deja un contenido importante en la leche, lo cual indica que la máquina centrifugadora se debe calibrar de tal manera que la nata obtenida contenga un 30 - 40% de grasa. En caso de que la leche de origen no ha sido pasterizada se recomienda

224

someter la leche a una pasterización baja (72 oC por 15 segundos o 63 oC, por 30 minutos). La pasterización de la nata cumple con los siguientes objetivos: destruir los gérmenes patógenos; eliminación de la mayor parte de la flora original para obtener un medio estéril en la siembra de los fermentos lácticos; inactivación de las lipasas que pueden ser causa de rancidez en la nata y formación de productos sulfurados que evitan la oxidación de la grasa. Sin embargo no es necesaria la pasterización alta para la destrucción de los gérmenes patógenos y la inactivación de la fosfatasa. Después de la pasterización de la crema o nata se debe someter a una refrigeración rápida para evitar la aparición de sabor a cocido y favorecer la cristalización de la materia grasa. En el caso de fabricación de mantequilla artesanal, una forma de calcular la grasa de la nata a obtener es mediante la siguiente fórmula: Tasa de grasa en la leche de origen x 100 = Cantidad de nata de la leche de

Origen (%) Tasa de grasa deseada en la nata Teniendo en cuenta que en la operación de centrifugación la totalidad de la grasa de la leche, se transfiere a la nata, entonces, la cantidad de grasa en la nata dependerá de la cantidad de nata obtenida, lo cual significa que a mayor cantidad de nata obtenida de la misma cantidad de leche de origen, menor contenido de grasa en la leche y si la cantidad de nata obtenida es menor entonces, el contenido graso de la leche será mayor. Ejemplo 1 Si el contenido graso de la leche de origen es de 4% (al inicio de lactación) y el contendido de grasa deseado es del 38%. La cantidad de nata a obtener debe ser: 4 x 100 = 10.6% 38 El anterior resultado indica que el 10.6% de la leche inicial, debe ser la cantidad de nata a obtener para que ésta contenga un 38% de grasa.

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Ejemplo 2 Si el rendimiento de la centrífuga es de: 130 litros /hora, el 10.6% representa una cantidad de leche inicial de 13.8 litros de leche por hora (130 x10.6/100) que se debe centrifugar para obtener una nata del 38% de grasa. Sin embargo cuando no se tiene los 13.8 litros de leche sino menos, entonces se calcula el tiempo que requiere trabajar la centrífuga para obtener 1 litro y de esta forma se obtiene la base de cálculo para cualquier cantidad de leche que se tenga previsto procesar. Así: Si 13.8 litros se obtienen en 3600 segundos (1 hora), 1 litro se obtendrá en X segundos: 3600 x 1 = 260.9segundos = 4 minutos, 5.8 x 10-3 segundos 13.8 Entonces se requiere que la centrífuga trabaje 4 minutos, 5x 1010-3 segundos para obtener 1 litro de nata con un 38% de grasa. La fórmula para el cálculo de un rendimiento diferente de la centrífuga será: 3600 seg. x 1 litro = tiempo necesario para 1 litro de nata. Cantidad de nata (calculada en litros/hora) Maduración de la nata Existen dos formas de madurar la nata: la física, mediante la cual se obtiene una manteca de nata dulce y de nata ácida y la Biológica mediante la cual se obtiene solamente una manteca de nata ácida. Pero ambos tipos de maduración tiene propósitos diferentes. Con la maduración física se trabaja la cristalización de la grasa y las características del batido y con la maduración biológica se influye especialmente en el sabor, sin embargo ambos métodos requieren en común de un tiempo, que determina si es necesario o no batir la nata, para obtener la mantequilla.

Maduración física de la nata con control de temperatura Para obtener la mantequilla se requiere de una grasa cristalizada y firme. Esto se logra al someter la nata a un enfriamiento rápido a temperaturas de solidificación de la grasa láctea (8 – 22oC) seguida de un largo período de

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almacenamiento, con el fin de madurar la nata. Un método eficaz es madurar la nata en el refrigerador durante 12 horas posterior a la centrifugación. Esta maduración física se debe efectuar tanto para elaborar mantequilla de nata dulce como de nata ácida. Antes de someter la nata madura al batido se aconseja dejar la nata a la temperatura ambiente, pero si la nata se somete a baño de maría para obtener la temperatura de batido (14 - 18 oC), entonces la temperatura del agua no debe ser mayor de 25 oC, puesto que una temperatura mayor ocasiona la fusión de la grasa cristalizada, causando problemas en el batido.

Maduración biológica con bacterias Acidolácticas Para la elaboración de la mantequilla de nata ácida además de la maduración física de la nata se realiza una maduración con bacterias acidolácticas, mediante la adición del cultivo que contienen dichas bacterias las cuales fermentan la lactosa produciéndose el ácido láctico y otros componentes que le proporcionan el aroma y el sabor característico. Las cepas de fermentos lácticos para la siembra de las cremas son:

Estreptococcus lácticos acidificantes (Str. Cremoris) y productores de diacetilo (Str. Diacetylactis).

Una mezcla de Estreptococcus heterofermentativos o Leuconostoc,

productores de aromas pero poco acidificantes y de streptococcus lácticos acidificantes.

Las especies productoras de aroma pueden producir en medio ácido compuestos como el acetilmetilcarbinol, el cual se puede oxidar a diacetilo o reducirse a butanodiol, según el pH del medio. Pero de estos tres componentes, sólo el diacetilo es aromático y es el componente básico del aroma de la mantequilla, por lo que se requiere un medio ácido, aireado para favorecer la formación de este compuesto aromático. El ácido cítrico también contribuye a aumentar la cantidad de diacetilo.. Existen dos formas para este proceso: la maduración caliente y la maduración fría – caliente. Para la maduración caliente, la nata se enfría a temperaturas entre 15 - 18 oC, se centrífuga y se inocula un 2 – 3% de leche o nata ácida. Después se deja madurando durante 20 horas en un ambiente fresco. La temperatura, por debajo del punto de solidificación de la grasa láctea y el tiempo de maduración a la cual ha sido sometida la nata, ocasiona la cristalización de la grasa. La acidificación se logra con la adición del cultivo. Una vez se haya logrado la maduración la nata puede someterse a la operación del batido en esa temperatura.

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La maduración fría – caliente, consiste en que la nata recién obtenida (sin madurar), se deja en un refrigerador durante 8 horas a una temperatura de 6 - 8

oC, con el fin de lograr una maduración física. Luego la nata se extrae del frigorífico y se siembra con un 5 – 6% de leche ácida y se deja en reposo a temperatura ambiente durante unas 12 a 14 horas para ser sometida al batido. La ventaja de este método es que proporciona una mayor capacidad de untado a la mantequilla. Es importante resaltar que en ambas técnicas se puede utilizar el cultivo secado – congelado en reemplazo de la leche ácida, y en tal caso se requiere elevar la dosis del cultivo. Batido La acidez de la crema o nata desarrollada durante la maduración, modifica la capa lecitina – proteica, que rodea los glóbulos grasos y de esta forma se favorece el batido. Es necesario sin embargo, no superar los 600D en la parte no grasa o sea 400D en la crema con 35% de M.G. La nata madurada se somete a la operación de batido en una batidora o mantequera, cuya capacidad depende de la mantequilla a obtener. El principio de obtención de la mantequilla o butirificación implica una modificación de la suspensión de los glóbulos grasos con inversión de las fases, que consiste en la aglomeración de los glóbulos grasos, mediante un intenso tratamiento mecánico, en el cual se incorpora aire en el interior de la masa de la nata (batido), originándose una espuma de burbujas muy finas. Los glóbulos grasos que inicialmente se encuentran dispersos de manera uniforme en la nata se juntan y comprimen contra las superficies de contacto entre el aire y la nata, a este fenómeno físico se le da el nombre de “aglomeración”. Inmediatamente después del batido se rompen las membranas que envuelven los glóbulos grasos, acumulándose la grasa de la nata y dando lugar a la formación del grano de la mantequilla. La fase no grasa (el suero láctico) se separa. A mayor tiempo de batido mayor será los granos de la mantequilla formados. Se recomienda obtener granos con un tamaño semejante al de un guisante. Las mantequeras de mayor uso tienen forma de un tonel cilíndrico que gira en trono de su eje; en su interior los “batidores”, planchas o placas fijas al cilindro, favorecen la agitación. Estas actualmente se construyen en acero inoxidable, con superficie interior rugosa. Actualmente existen en el mercado mantequeras de diferentes formas como: cúbicas, de sección triangular redondeada, en tronco de pirámide, bicónicas, entre otras.

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Después del batido, se continúa con el filtrado del suero resultante, para el cual se deber tener el cuidado de extraer completamente el suero de la mantequilla con el fin de evitar la contaminación de microorganismos al encontrar un medio óptimo de crecimiento en el suero de la mantequilla. Con un filtrado completo del suero se puede garantizar una mejor conservación de la mantequilla. Después de la separación del suero los granos de la mantequilla se lavan una a dos veces con agua fría y potable, con el fin de eliminar todo residuo de suero. El agua en lo posible se debe enfriar previamente con hielo, para darle una mayor consistencia a los granos de la mantequilla. Entre más sólidos sean los granos, mayor es la eliminación de agua, durante el amasado, logrando obtener un producto con un porcentaje de agua según las normas de calidad. El amasado se realiza suavemente utilizando para ello una máquina amasadora. Durante el amasado se rompe el grano de la mantequilla y se libera agua que debe ser filtrada. Dicha operación se realiza unas 5 – 6 veces, hasta que ya no se filtra más agua. Después se sigue amasándose más rápidamente con el propósito de redistribuir el agua residual en forma homogénea en el seno de la mantequilla. Esta operación es igualmente importante para lograr una buena conservación del producto obtenido. Luego se le da la forma a la masa de la mantequilla, se envasa y se almacena en el refrigerador. Conservación y almacenamiento. La mantequilla se debe conservar a temperatura de refrigeración, para evitar contaminación por microorganismos mesófilos. Por lo que se debe almacenarse en un cuarto frío o refrigerador. También se debe proteger de la luz del ambiente, debido a que la grasa de la mantequilla es atacada fácilmente por la los rayos de luz ultravioleta ocasionando la oxidación de la grasa y el llamado “sabor luz”. Es suficiente media hora de exposición a la luz del ambiente para que se inicie la modificación del sabor y aroma de la mantequilla. Por lo tanto la mantequilla debe empacarse con un material opaco y almacenarse en un lugar protegido de la luz (un cuarto frío o refrigerador).

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Figura 38. Diagrama de flujo para la elaboración de mantequilla a partir de nata cruda.

Nata (30- 40% de grasa)

Mantequilla de nata dulce Mantequilla de nata ácida

LECCIÓN 2. Defectos de la mantequilla

Defectos de sabor y olor Estos defectos pueden aparecer debido a que la mantequilla absorbe los olores de los lugares en donde es almacenada, por ejemplo el olor a potrero, el sabor

Desnatado de la leche

Enfriar la nata A 8oC

Enfriar la nata a 15 oC

Madurar por 12 horas

Adicionar 4 a 5% de leche ácida o cultivo

Calentar a 15 oC

Madurar por 16 – 18 horas Batir (hasta

obtener granos ∼ guisantes)

Filtrado ( para eliminar suero)

Amasar y filtrar el agua

Moldear la masa Envasar - Refrigerar

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a viejo o algún olor a alguna sustancia o alimento que contenga el refrigerador, pero algunos de los defectos de sabor son de origen químico o microbiológico los cuales se describen a continuación. Sabor a pescado (en mantequillas almacenadas). Ocasionado por: adición de crema ácida a la mantequilla salada; Uso de equipos de cobre; exposición e incorporación de aire. Rancio. Causas: pasterización deficiente, donde no se destruye la lipasa (enzima que reacciona con la grasa produciendo glicerina y ácidos grasos, como el butírico); acción de hongos y bacterias que producen lipasas (Pseudomonas Fragi) Sabor metálico. Causas: acción de la herrumbre (óxido) de tambores y equipos. Sabor a sebo. Causas: oxidación de la grasa con producción de aldehidos y cetonas. El proceso de oxidación se acelera con la presencia de sales de cobre o de hierro; con la exposición a la luz del sol o rayos U.V. el proceso de oxidación se reduce con bajas temperaturas (refrigeración) y con la utilización de focos de luz amarilla en la sala de producción y de almacenamiento. Sabor a queso y sabor pútrido. Causas: desarrollo de bacterias proteolíticas que atacan la caseína. Sabor a vaca y a potrero. Causas: desarrollo de Escherichia y Enterobacter.

Defectos de Textura y cuerpo. Textura abierta con aparición de humedad. Causas: batido de la crema (nata) a temperatura insuficiente y con grasa no cristalizada; llenado excesivo de la batidora; falta de enfriamiento del agua de lavado; mala disolución de la sal; mantequilla mal amasada. Textura grasienta. Causas: deficiente cristalización de la grasa; batido a temperatura muy alta; agua del lavado poco fría; mantequilla demasiado amasada.

Defectos de aspecto y color

Mantequilla manchada o marmolada. Causas: sal mal repartida; sal seca y sin disolver; temperatura del agua de lavado mucho más baja que la mantequilla; mezcla de mantequillas obtenidas en diferentes días. Mantequilla con la superficie decolorada. Causas: acción de la luz; mantenimiento de la mantequilla en agua por mucho tiempo. Contacto de la

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mantequilla con las paredes de las cajas de empaque; contacto con el aire, entre otras. Superficie de mantequilla de color más acentuado. Causas: evaporación de la humedad en la superficie del producto. Decoloración por acción de hongos.

LECCIÓN 3. Producción de helado

Generalidades. El helado es uno de los productos lácteos de mayor antigüedad algunos autores relatan que este producto se produce y consume desde los tiempos de Catalina de Médicis y Marco Polo. También de que apareció en el mercado en París desde 1774 y en Nueva York y Pensilvania entre 1774 y 1780. Pero realmente quien fundó la primera fábrica de helado fue Jacob Fussell, en 1851 y por ello es considerado el padre de esta industria. Desde esa época la industria heladera ha tenido mucho auge, lográndose en 1913 obtener la patente del método de congelación por expansión directa, el cual en 1922 se utilizó para fabricar los congeladores de helados. La pasterización alta (HTST), se inició en Estados Unidos desde 1953 y a partir de ese año se introdujo la automatización en el proceso para fabricar helado.

• Descripción del helado El helado como producto lácteo, además de contener leche está constituido por una mezcla de azúcares y aditivos en pequeñas cantidades, de estabilizantes y emulsificantes, dicha mezcla o preparación de helado, se transforma en helado después de que se somete al batido y posteriormente al congelado. Existen diferentes tipos de mezclas para preparar el helado que pueden cumplir con las normas técnicas y leyes establecidas para este tipo de producto, por lo cual el fabricante puede tener muchas opciones para fabricar helado, sin embargo para seleccionar los componentes y proporciones de los mismos, se deben tener en cuenta los siguientes requisitos:

Ley y normas Aspecto económico Función de los ingredientes Aceptabilidad de los consumidores Estudio del mercado

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Ley y normas3 Normalmente la mezcla de un helado debe contener como mínimo: Sólidos totales (S.T.): 36% Materia grasa (M.G.) de leche: 10% La anterior fórmula, corresponde a 180 gramos de ST y 50 gramos de M.G. por litro de helado. Si se adiciona jarabe de chocolate, frutas y/o nueces, el porcentaje de materia grasa puede ser del 8% con un contenido de 40 g de M.G./l de helado. El helado de leche debe contener entre 3 y 5% de M.G. de leche y el 33% de extracto seco. Se debe tener en cuenta que estas son proporciones mínimas y es el fabricante quien finalmente puede elegir proporciones mayores en dichos componentes. Aspecto económico Si este se interpreta desde el punto de vista de la cantidad de los componentes lo más barato sería utilizar la mezcla con el contenido mínimo de los mismos, sin embargo hay que tener en cuenta otros aspectos como son la composición, sistema de fabricación y el rendimiento obtenido (volumen porcentual), sobre este último aspecto se tratará más adelante.

• Función de los componentes En la fabricación del helado el papel de sus diferentes componentes juega un papel muy importante para obtener una calidad óptima del producto. A continuación se tratará en forma muy breve el papel que juega cada uno de los componentes del la mezcla con respecto a las características finales del producto.

• Materia grasa. Esta proporciona las características de sabor y textura al helado. El contenido de grasa debe ser el adecuado, puesto que un exceso de grasa, conduce a problemas en la etapa de batido del helado. La actividad de la grasa en el proceso de formación del producto depende del tamaño de los glóbulos grasos y de la dispersión de la emulsión en la mezcla. También dependerá del contenido de S.N.G. (sólidos no grasos) del equilibrio mineral, la homogenización y el contenido y tipo de emulsificante utilizado.

3 J. Amiott. Ciencia y Tecnología de Leche. Editorial Acribia. S.A. España 1999

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Otros aspectos a tener en cuenta en lo relacionado con la cantidad de grasa es el costo y la aceptabilidad de los consumidores, con respecto a este último aspecto se debe tener en cuenta que hoy en día los consumidores prefieren productos bajos en calorías, por lo que se debe apuntar a producir helados con bajo contenido de grasa, dentro de los límites requeridos. Este contenido en grasa puede estar entre los 10 –12%.

• Sólidos no Grasos obtenidos de la leche de la leche (S.N.G.L.)

Entre estos componentes se encuentra en mayor cantidad las proteínas y la lactosa. Las proteínas, además de contribuir a la dieta alimenticia como producto importante para la nutrición, es un componente que también es responsable de darle la textura característica al helado y por tener grupos hidrófobos, estos rodean las membranas de los glóbulos grasos y conjuntamente con los emulsificantes y estabilizantes, proporcionan las propiedades reológicas del helado.

La lactosa como azúcar de la leche contribuye a darle el sabor dulce de la leche, sin embargo no debe estar en exceso puesto que deteriora la textura de la leche debido a la formación de granos no deseables en la textura. Se recomienda un 10–12% de S.N.G para obtener un helado de buena calidad y buena aceptabilidad por parte del consumidor.

• Fuente de Sólidos no grasos de origen lácteo

Estos pueden obtenerse a partir de productos o subproductos lácteos como la leche desnatada, concentrada o en polvo; el lactosuero en polvo y concentrados proteicos del mismo origen. Para la adición de estos componentes, se debe tener en cuenta lo siguiente: un alto contenido de proteína daría al producto una textura mejor, mayor facilidad de batido y un mejor rendimiento pero un exceso puede ocasionar defectos de la consistencia y sabor del helado. Un exceso de lactosa, modifica el punto de congelación, y afecta la textura.

• Tiempo de conservación

Algunos autores calculan el tiempo de conservación del helado en función del contenido de S.N.G.L (lactosa principalmente) para calcular ese contenido se utiliza uno de los siguientes factores: El suero de la mezcla dividido por un factor de 5.4 o 6.4, cuando el helado va a consumirse rápidamente y no va a estar sometido a variaciones de temperatura.

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Por un factor de 6.9 o 7.4 cuando el helado va a conservarse por más de dos semanas y existe la posibilidad de que varíe la temperatura. Ejemplo. En una mezcla de helado, cuya composición sea de 14% M.G, 18% de azúcar y 0.6% de estabilizante se realizan los siguientes cálculos: Suero de la mezcla = 100 – (4 +18+0.6) = 67.4 67.4/6.4 = 10.5% contenido máximo en S.N.G.L para un helado de las características del primer caso. 67.4 / 7.4 = 9.10% contenido máximo en S.N.G.L. para el segundo caso. Lo anterior significa que para un mayor tiempo de almacenamiento y condiciones no muy estables, se debe añadir un contenido de S.N.G.L menor.

• Ingredientes importantes de la mezcla

1. Azúcares

Es el componente que le proporciona un sabor dulce y agradable al helado. Su cantidad óptima está entre el 14 – 16%, pero si se excede este contenido, se produce un enmascaramiento del sabor natural del producto, una textura pegajosa y un descenso marcado en la congelación.

2. Estabilizantes.

Debido a sus propiedades hidrófilas, “ligan” las moléculas del agua, modificando la viscosidad de la mezcla y evitando la formación de cristales grandes, para darle una textura suave, con mayor resistencia al fundido y una consistencia apropiada. Además facilitan la operación del batido formando burbujas de aire más pequeñas y por ende una mayor rigidez a la estructura en la interfase aire – mezcla. La dosis de este depende principalmente del tipo de estabilizante, de la composición de la mezcla y de la técnica utilizada en la fabricación.

3. Emulsionantes

Su función además de estabilizar la emulsión grasa es la de proporcionar una mejor consistencia, textura y aspecto exterior de los helados. También le confiere una mayor resistencia a la fusión y facilita el batido por lo cual se obtiene un mayor rendimiento. Al modificar la tensión en la interfase agua- grasa, el diámetro medio de los glóbulos grasos, se reduce después de la homogenización hasta menos de 1 μm. Entonces la micro- estructura del

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sistema y su estabilidad depende del tipo de emulsionante agregado y de las condiciones en el proceso de fabricación, principalmente en las etapas de homogenización y congelación.

Proceso de elaboración del helado Las etapas que básicas que comprende la elaboración de un helado de leche son: Mezcla de los ingredientes, pasterización, homogenización, maduración, congelación y endurecimiento. A continuación se describe cada una de las etapas del proceso.

• Mezcla de los ingredientes Consiste en mezclar en un tanque los ingredientes cuya composición depende de la formulación determinada. En esta mezcla unos ingredientes pueden estar en polvo y otros en forma líquida o puede suceder que todos los ingredientes estén en forma líquida. En el primer caso los ingredientes líquidos se agregan al tanque que está provista de un sistema de calentamiento y balanza. Allí se agitan y se calientan y los ingredientes en polvo se agregan a la mezcla antes de que la temperatura exceda los 50oC. Se aconseja mezclar los ingredientes secos antes de adicionar a la mezcla de los ingredientes líquidos para obtener una mejor dispersión. Cuando en la fórmula se utiliza nata y/o mantequillas congeladas, estas deben ser fundidas antes de agregar a la mezcla. Cuando los ingredientes de la mezcla son todos líquidos, estos se agregan directamente al tanque regulando las válvulas y las bombas hasta llevar al tanque las cantidades calculadas para cada uno de los ingredientes. De esta forma el proceso puede ser totalmente automatizado.

• Pasterización Este proceso debe realizarse para asegurar la calidad higiénica de la mezcla. Para esta se puede utilizar tres tipos de procesos: Proceso discontinuo o por cochadas. Este se utiliza solo en fábricas pequeñas. Se somete la mezcla a una temperatura entre 68 - 70oC. Pasterización alta. El calentamiento de la mezcla es a temperatura entre 70 – 85oC, por 2 a 20 segundos. Este tratamiento es el que más se aplica, debido a que se obtiene mejores resultados en las características organolépticas y reológicas del helado y en el aspecto económico, además permite que el proceso se pueda automatizar totalmente.

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Pasterización ultra alta (UHT). El calentamiento es una temperatura entre 100–130oC, durante 1 a 40 segundos. Este tratamiento puede ser ventajoso en la mediada que mejora la consistencia por las modificaciones de estructura y propiedades de las proteínas, también aumenta la capacidad de retención de agua, pudiendo reducir la dosis de estabilizante y los grupos reductores que se liberan, actúa como antioxidantes. Pero si se alcanzan temperaturas mayores de 120oC entonces se puede ocasionar defectos de sabor. En síntesis, las condiciones óptimas de pasterización, depende principalmente de la composición y el tipo de ingredientes utilizados. Por ejemplo la viscosidad del helado se puede alterar aún en el caso de no adicionar estabilizantes y es posible que no se logre disolver por completo los ingredientes cuando las condiciones de la pasterización no se controlan adecuadamente.

• Homogenización El propósito de esta operación es obtener una emulsión uniforme y estable en la mezcla. Normalmente el diámetro de los glóbulos grasos varía entre 0.5 a 4µm; en la homogenización, la relación superficie/volumen y los fenómenos de absorción en la superficie de los glóbulos se modifican significativamente. Por ejemplo cuando el diámetro de los glóbulos pasa de 3.6 a 0.6µm, la superficie en m2/litro de mezcla aumenta de 163 a 977 m2. Con la homogenización las propiedades físicoquímicas de la mezcla sufren grandes modificación, por ejemplo la viscosidad aumenta, se facilita el batido o la formación de espuma y la consistencia, textura y propiedades de fundidos mejoran considerablemente. Los principales factores a tener en cuenta en la homogenización son:

• Presión. Esta depende principalmente del tipo y composición de la materia gras u de la relación MG/ESM. Algunos autores, recomiendan variaciones entre 17 a 135 Kg/cm2 para mezclas con un contenido entre 10 a 14% de materia grasa. Pero en forma general se acostumbra utilizar presiones entre 140 a 175 Kg/cm2 (13790 a 17230 Pa), sin embargo no es una regla estricta así que es por la experiencia del fabricante que se puede estandarizar dicha variable hasta obtener un buen resultado. En la mayoría de los casos se requiere de una doble homogenización para lograr romper los glóbulos grasos que se forman en la primera homogenización simple.

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• Temperatura. La temperatura de homogenización influye notoriamente en las características físicas de la mezcla. Temperaturas inferiores a 63oC ayudan a la agregación de los glóbulos grasos. Se acostumbra utilizar temperaturas entre 65 a 75oC.

En los procesos continuos la homogenización está sincronizada con la pasterización, para lo cual la operación se puede realizar después de la sección de mantenimiento del pasterizador o después del calentamiento a la temperatura seleccionada para la pasterización y en estas condiciones cuando la temperatura alcanza los 85oC el efecto de la homogenización. Pero a temperaturas más bajas la viscosidad aumenta y a temperaturas más altas la viscosidad disminuye.

• Maduración Esta operación consiste en mantener la mezcla a una temperatura entre -2 a -4 durante 4 a 24 horas antes de someterla a la congelación. Para que se realice por completo la hidratación de las proteínas y estabilizantes, se cristalice la grasa y proporcione unas las propiedades físicas adecuadas a la mezcla. El tiempo de maduración puede variar según los ingredientes utilizados en la mezcla sin embargo algunos autores consideran que una maduración de 4 horas es suficiente siempre que la congelación se en un proceso continuo. Además cuando la mezcla la componen ingredientes líquidos cuyas proteínas están hidratadas y estabilizantes de acción rápida se puede omitir maduración y obtener un helado de buena calidad.

• Congelación y aumento porcentual de volumen En el proceso de congelación de la mezcla ocurre lo siguiente: una parte del agua que contiene la mezcla, se transforma en hielo y se incorpora el aire obteniéndose el aumento de volumen requerido. En un cilindro provisto de un agitador con cuchillas y una camisa por donde circula el líquido refrigerante, se introducen la mezcla y el aire entonces, las cuchillas del cilindro van raspando la superficie refrigerada sobre la superficie donde se congela la mezcla. Es necesario tener en cuenta dos condiciones importantes para obtener un producto de calidad óptima:

4. El hielo formado debe contener cristales muy pequeños con un diámetro inferior a 35µm

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5. El aire, en forma de pequeñas burbujas debe estar uniformemente distribuído. El número de las burbujas depende del aumento de volumen.

Las condiciones físicas anteriores forman una micro-estructura que da lugar a la consistencia y textura del producto. Durante la congelación la temperatura desciende hasta -5 a -6oC condiciones que en una mezcla de composición media, aproximadamente el 50% de agua se convierte en hielo. Cuando la temperatura alcanza a -10oC el porcentaje de hielo será mayor del 70%.El resto del agua seguirá ligado a las proteínas y estabilizantes o forman parte de un jarabe con un gran contenido en azúcar y minerales. En un proceso continuo dicha operación se realiza en forma muy rápida con una agitación muy fuerte de las cuchillas, formándose cristales muy pequeños y numerosos. Entonces lo aconsejable es que la temperatura de extrusión en el congelador sea los más baja posible y el tiempo de congelación sea lo más rápido posible. En los congeladores convencionales cuando se utiliza una temperatura demasiado baja, se ocasionan problemas mecánicos, disminuyendo la capacidad del equipo. Una reducción de la temperatura de (-5 a -6oC) reduce la capacidad del equipo en un 50%. Pero con la utilización de los congeladores modernos (temperaturas de extrusión: -8 a -9oC) se obtienen excelentes resultados ya que en estas condiciones se pueden obtener cristales de hielo muy pequeños, en tamaños que oscilan entre 18 y 20µm, pero el equipo funciona a presiones 5 a 6 veces más altas. En el proceso de congelación se incorpora aire a la mezcla par obtener los que se denomina “aumento porcentual de volumen” (overrum). El aire se encuentra distribuido en forma de vesículas de cuyo número y tamaño depende la textura del producto final. Para obtener mejores resultados el diámetro de las burbujas de aire debe estar entre los 60 y 100µm, porque si es mayor, se presentarán defectos en la textura del producto.

• Cálculo del aumento porcentual del volumen del helado Para este cálculo se pueden utilizar las fórmulas según los siguientes ejemplos:

1. Cálculo del aumento porcentual para un proceso por cochada (en una operación).

Con 2000 litros de mezcla se fabrican 3760 litros de helado. Calcular el rendimiento (R)

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Solución R = volumen del helado – volumen de la mezcla x 100 Volumen de mezcla R = 3760 - 2000 x 100 2000 R = 88% Otra forma de calcular el rendimiento es a partir de los pesos así: Se han obtenido 2000 litros de helado con un peso de 0.6 kg/l, a partir de una mezcla de 1000 litros que pesa 1.2 kg/l. Calcular el rendimiento. Solución: Peso de la misma mezcla: 1000 x 1.2= 1200 Kg Peso del mismo volumen de helado = 1200x 0.6 /1.2= 600Kg Rendimiento = 1200 - 600 x 100 = 100% 600 R = 100% También 1.2 – 0.6 R = = 100% 0.6

2. Calcular el peso de un volumen de helado para obtener un aumento porcentual de volumen según los siguientes datos:

Peso de 1 litro de mezcla: 1.05 Kg Rendimiento: 150% Cuánto pesará el litro de helado? Solución R = 1.05 – X X 100 Entonces, 150 = 1.05 - X x 100 X

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X De donde: X = 0.42 Kg / litro de helado. • Endurecimiento

Después de que el helado sale del congelador se envasa y se somete de nuevo a congelación. En este proceso el porcentaje de agua que en un principio era de aproximadamente un 50% aumenta en un 80 – 85%. En este caso lo más importante es que el endurecimiento sea bastante rápido y para ello se aconseja una cámara de congelación con una buena circulación de aire y que pueda ajustarse a temperaturas entre 35 – 40oC, de esta manera el endurecimiento del producto ocurre en menos de 2 horas si el envase utilizado es de 1 litro. LECCION 4. Defectos en los helados Los defectos más comunes que se pueden presentar en un helado son de sabor, textura y consistencia, mientras que los defectos de color y apariencia no ocurren a menudo y su corrección es más fácil.

• Sabor Estos defectos se deben principalmente a la mala calidad de las materias primas e ingredientes utilizados a una formulación inadecuada de los ingredientes y a problemas en los procesos de fabricación y conservación. Las materias primas de mala calidad pueden transmitir en el producto final, sabores a oxidados o a rancio relacionados con la materia grasa. La acidez provocada por una mezcla de mala calidad bacteriológica proporciona al producto final un sabor típico de los productos fermentados. La calidad de los aromatizantes es importante porque si son de mala calidad ocasionan sabores desagradables en el helado, tal es el caso de los extractos de limón o de naranja, que transfieren un sabor amargo al helado cuando no cumplen con las condiciones óptimas de calidad.

• Con respecto a la formulación puede ocurrir un exceso o defecto de azúcar o aromatizante, obteniéndose productos muy dulces o muy insípidos o con fuerte sabores a los saborizantes como la vainilla. Sin embargo es importante tener en cuenta el gusto de los consumidores pues algunos prefieren el helado muy dulce, otros menos dulce y con sabores naturales. El porcentaje de dulce aconsejable para los consumidores que prefieren el producto con el sabor normal es del 17%. La cantidad de aromatizante también debe ser la apropiada para no ocasionar sabores desagradables al helado.

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• Con respecto a defectos de fabricación están: el sabor a cocido,

debido a un tratamiento térmico muy fuerte que causa deterioro en las proteínas de la leche. Si las operaciones de fabricación y de almacenamiento no son óptimas puede aparecer la oxidación de las grasas debido a que las lipasas no fueron inactivadas y se produce la liberación de ácidos grasos volátiles. Un almacenamiento en el punto de venta en condiciones inadecuadas puede ocasionar transformaciones químicas del producto dando lugar a sabores como: oxidado, a madera entre otros. La selección del envase es importante pues algunos no protegen de la acción oxidante de la luz.

• Textura y consistencia

Según investigaciones recientes se ha demostrado que la alteración o deterioro de estas propiedades se deben a muchos factores, entre los cuales los más importantes a tener en cuenta son: Con respecto a la textura del producto esta depende del número o tamaño de las partículas, su organización y distribución. En las condiciones adecuadas el helado debe tener una textura suave y agradable en la boca. Pero cuando no es así, presenta una textura arenosa o áspera. El defecto en la textura del helado se debe a: una mala formulación de la mezcla, condiciones inadecuadas en el proceso de fabricación y variaciones de temperatura en el almacenamiento. Con respeto a la consistencia el helado debe ser de una consistencia firme, que no se funda fácilmente y que no transmita sensación desagradable de frío en la boca. Entonces un helado que no tiene una buena consistencia, se funde muy rápido, forma espuma, es grumoso, grasiento, blando, pegajoso, pesado quebradizo y pastoso. Estos defectos pueden deberse a unas condiciones inadecuadas del proceso de fabricación, una formulación mal balanceada o con ingredientes que han sufrido transformaciones en sus propiedades funcionales. Cuando la formulación de la mezcla está bien balanceada y sin embargo aparece defectos de consistencia, estos se deben a problemas en la homogenización en donde no se logró un buen rompimiento de los glóbulos grasos.

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LECCIÓN 5. Arequipe y Manjarblanco Descripción de los productos Arequipe, llamado dulce de leche, cuya concentración de sólidos solubles es alta, permitiendo una mayor estabilidad y conservación del producto.

Es un producto de color pardo debido a la reacción de Maillard, que se logra con el ajuste de la acidez y con un fuerte tratamiento térmico.

Su textura es suave y libre de grumos o granulosidades. Esta textura se obtiene mediante la sustitución de una proporción de sacarosa por glucosa y con la hidrólisis previa de la lactosa por acción de la enzima β-galactosidasa, para obtener productos de moléculas más pequeñas y más solubles. El manjar blanco es un producto típico del Valle del Cauca. El fundamento de su elaboración es similar a la del arequipe y su diferencia radica principalmente en dos aspectos: no es necesario hidrolizar la lactosa y en su formulación, se incluye harina de arroz, almidón de maíz o almidón modificado. Obteniéndose un producto que presenta un grado inferior en grados Brix al arequipe, es decir un porcentaje menor de azúcares solubles FundamentoTeórico

Tanto el arequipe como el manjar blanco son productos típicos colombianos, los cuales son ejemplos del proceso de concentración de la leche, con el fin de aumentar los sólidos totales y su diferencia fundamental radica en la formulación y en el proceso de hidrolización de la lactosa. El arequipe se obtiene por concentración normal o al vacío, mezclando una proporción de leche de vaca con una proporción determinada de azúcar, esta proporción depende del grado de concentración que se desee, el contenido de grasa de la leche y el tiempo de conservación que se requiere. A mayor concentración final menor cantidad de azúcar y menor contenido de agua. Por otra parte cuando el contenido de grasa es alto, la cantidad de azúcar a agregar puede ser mayor sin que ocurra el azucaramiento o cristalización delñ azúcar, pero si el porcentaje de grasa es menor, entonces la cantidad de azúcar tambie´n debe ser menor.

En cuanto al período de almacenamiento, en la medida que el porcentaje de azúcar sea mayor, la cantidad de agua evaporada será mayor y por ende la conservación del producto será por un periódo mayor.

También es necesario señalar que temperaturas inferiores a cero grados centígrados producen, la cristalización de la sacarosa.

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Materias Primas

La materia prima principal del arequipe es la Leche de vaca, las características físicas y químicas de la leche varía según raza, origen y nutrición del animal.

Para la elaboración del arequipe, la leche debe cumplir con las siguientes características:

Acidez: Esta es una variable de mayor importancia en la producción del arequipe, se expresa en grados Dornic (un grado Dornic es igual a 0.01% de ácido láctico). Este parámetro depende de la calidad microbiológica de la leche.

Para la fabricación del arequipe la leche debe tener una acidez no mayor a 19 °Dornic, teniendo en cuanta que en el proceso de elaboración, la acidez aumenta proporcionalmente, y puede ocasionar la coagulación de las proteínas.

La caseína, es la principal proteína de la leche y precipita a la temperatura de proceso, a un pH entre 4.6 y 4.8, que equivale a una acidez entre 30 y 40 °Dornic.

Por lo tanto, es aconsejable agregar sustancias neutralizantes, que impidan la formación de grumus, o en otros casos ocurra la sinéresis (separación del agua de los sólidos). El neutralizanto que se usa con mayor frecuencia es el bicarbonato de sodio.

Corrección de la acidez: esta se realiza teniendo en cuenta que el peso molecular del bicarbonato de sodio es 84, siendo momovalente al igual que el ácido láctico, cuyo peso molecular es 90. De acuerdo a esto, 84 partes de bicarbonato de sodio neutralizan 90 partes de ácido láctico. Si la acidez es valorada en grados Dornic, es importante recordar: que un (1) grado dornic expresa el contenido de ácido láctico, y la acidez dornic es el número de décimas de mililitro de soda N/9 empleada para valorar 10 ml de leche en presencia de un indicador (fenolftaleina).

Además un grado dornic es igual a un miligramo de ácido láctico en 10 ml de leche o lo que es igual a 0.1 gm/litro.

Se debe tomar la precaución de utilizar la cantidad adecuada de neutralizante para evitar una reducción excesiva de acidez, porque esta causa un efecto desagradable en el producto final como es la coloración ( muy fuerte) y que debido o que no se logre el punto final requerido debido al efecto de ligado entre en neutralizante y el ácido láctico.

Edulcorantes. Generalmente son la sacarosa, glucosa o dextrosa; si bien la adición de estos es deseable en la mayor cantidad posible, esto se ve limitado por el contenido de humedad final del producto (28 a 30%).

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Con el objeto de evitar el azucaramiento, algunos fabricantes agregan glucosa en un porcentaje no mayor al 2% de la leche empleada, porque si se excede este, se corre el riesgo de obtener un dulce de leche ligoso, de consistencia viscosa, desagradable para el consumidor.

• Sacarosa. Es un carbohidrato constituido como un anhídrido de la D-glucosa y la D-fructosa, se obtiene de la remolacha o de la caña de azúcar. En su estado de máxima pureza, se presenta en forma de cristales grandes transparentes y multifacetados, es fácilmente soluble en agua resultando su solubilidad mayor en agua caliente. A 0°C se disuelve un 64.18% y a 100°C 82.97%

• Jarabes de glucosa. La solubilidad de la sacarosa es de un 64%, la cual aumenta con la temperatura, cuando se tiene un mayor porcentaje en caliente, como ocurre en la elaboración del arequipe, durante el enfriamiento, se producen la separación de la sacarosa, formándose cristales, pero con la adición del jarabe de glucosa, se evita este efecto. El jarabe de glucosa es un alimento de origen vegetal puro y saludable, de gran uso como edulcorante y de importante valor nutritivo, es rico en maltosa y otros azúcares que resultan de fácil asimilación por el organismo humano. Estos jarabes se obtienen por conversión parcial de féculas refinadas mediante enzimas u otros agentes.

Entre las ventajas de usar los jarabes de glucosa en la elaboración de dulce de leche se encuentran las siguientes:

• Proporciona al producto final un brillo que lo hace más atractivo para el consumidor. Impide la formación de cristales.

• Se controla mejor el poder edulcorante. • Evita el oscurecimiento del producto. • Es es más económico que otros edulcorantes.

Lactosa. Es el principal carbohidrato de la leche, se forma a partir de la glucosa de la sangre del animal, en la glándula mamaria. Es 10 veces menos soluble que la sacarosa, pero a una temperatura mayor su solubilidad aumenta, pero se cristaliza cuando se enfría las soluciones saturadas, quedando los cristales de mayor tamaño cuando el enfriamiento es lento. Este efecto se evita mediante procedimientos adecuados por ejemplo utilizando cristales amorfos que induce la cristalización, evitando la formación de grandes cristales.

Otro procedimiento es la utilización de enzimas para desdoblar la lactosa en sus monosacáridos (glucosa y galactosa) más solubles que esta.

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Reacción de Maillard

Los azúcares tienen un grupo aldehído que es el que reacciona frente a sustancias nitrogenadas como son el amoníaco, aminoácidos, aminas, etc. H H H Lactosa - C = O + H2N-R (grupo amino) ------> Lactosa - C = N - R + H2O Color caramelo

La lactosa por ser un azúcar, sufre esta reacción que provoca la formación de pigmentos melanoides de color oscuro que actúa frente a la caseína. La reacción se acelera por el calor, provocando un color oscuro en la leche además un sabor a caramelo, insolubilización de las proteínas, descenso del pH, liberación de CO2, producción de compuestos reductores.

Punto Final de la Evaporación

La determinación del punto final de evaporación (68-72°Brix) se puede hacer a través de varias metodologías:

Utilización de refractómetro con escala de grados Brix o con escala de índice de refracción y hacer la conversión posterior a grados Brix.

Teniendo en cuenta que a medida que aumenta la concentración de sólidos solubles aumenta el punto de ebullición por aumento de la presión osmótica, existe una relación entre punto de ebullición y el porcentaje de sólidos solubles (grados Brix) a diferentes presiones.

Defectos y sus Posibles Causas

Cristalización. Se presentan grandes traslúcidos y de escaso dulzor.

Se debe al enfriamiento lento, llenado de envases a una temperatura superior a 60°C, falta de agitación o recirculación del producto durante su enfriamiento. Grumos. De consistencia blanda y elástica, precipitación de la caseina por excesiva acidez.

Sinéresis. Bacterias proteóliticas, elevada acidez.

Mohos. Falta de asepsia durante el envasado, ambiente contaminado.

Elaboración del Arequipe La elaboración del arequipe comprende las siguientes etapas: 1. Realizar los cálculos para la formulación de la mezcla, partiendo de la cantidad de leche que se va a procesar en la práctica, según la cantidad de

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producto que se desea o necesita obtener y los 72o Brix que debe contener el producto final, después de la evaporación de la mezcla. 2. Medir la acidez titulable de la leche y expresarla en ácido láctico. 3. Calcular la cantidad de bicarbonato necesario que se le debe agregar a 1 litro de leche, para bajar la acidez de la leche a 0.12% de ácido láctico. Para este cálculo, se debe tener en cuenta la pureza del bicarbonato, de todas formas este reactivo debe ser de calidad USP. 4. La adición del bicarbonato al reducir la acidez evita la coagulación o cortado de la leche. Sin embargo no se debe exceder la cantidad suficiente para bajar la leche a 0.12% de ácido láctico, puesto que esto daría lugar a sabores desagradables y producción de exceso de espuma en el `proceso de evaporación. 5. También se debe determinar los grados Brix de la leche y del jarabe de glucosa que se va a añadir a la mezcla. Se aconseja manejar una relación ( en peso) de 16% de sacarosa con respecto a la cantidad de la leche cruda y 10% de glucosa con respecto a la cantidad de sacarosa calculada. Teniendo en cuenta lo anterior se calcula las cantidades de la mezcla para que mediante la evaporación de la mezcla se llegue a una concentración de 72 grados Brix. Debe por tanto tenerse en cuenta la cantidad de leche necesaria para obtener la cantidad de producto requerida (como ejemplo se pueden determinar 15 Kg de Arequipe) Grados Brix oThorner (acidez) Cantidad de

producto (Kg) Leche entera (L) Sacarosa (A) 100 Jarabe de glucosa (J) Arequipe (Ar) 72 15 Bicarbonato de Sodio

1. Agregar la cantidad calculada de bicarbonato 2. Calentar la leche entera líquida a 80oC por 1 minuto, enfriara y mantener

a temperatura de 37 oC en baño maría.

3. Adicionar la enzima β-galactosidasa ( 1 ml de enzima por cada 6 litros de leche). Mantener el recipiente cerrado durante la hidrólisis de la lactosa y a una temperatura de 37 oC por 2 horas.

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4. Traspasar la leche tratada anteriormente a la marmita, adicionando los

otros ingredientes y mezclar. Calentar la mezcla con agitación continua y concentrar hasta los 72 Grados Brix. Tomando las lecturas cada 20 minutos desde que se observe que la mezcla presenta la textura adecuada en la medida que se acerca al punto final de cocción. Existe métodos empíricos para poder determinar la proximidad de la concentración requerida, uno de ellos es la prueba de consistencia dentro del agua. Esta consiste en tomar una muestra del producto con una cuchara y agregar gota a gota, a un vaso de agua, cuando la gota no se deslía o desbarate, esto indica que ya está en el punto final de concentración. Se corrobora determinando los grados Brix con el refractómetro.

5. Suspender la cocción cuando se llegue a una concentración de 70

grados Brix, continuando con la agitación para evitar que el producto se pegue en el fondo o se ahume y para enfriar el producto hasta una temperatura de 60 oC. No se debe raspar las pegas que se adhieren a los lados de la marmita, pues esto deteriora la textura del arequipe dando una presentación no favorable al producto.

6. Traspasar el producto caliente (60 oC) a un recipiente plástico con pico,

previamente pesado y pesar de nuevo el recipiente con el contenido. Envasar el producto en vasos pequeños de polietileno, dejando un espacio de cabeza (espacio libre entre el producto y la tapa del vaso) de 5mm, tapar en caliente e invertir los vasos para que el agua obtenida del vapor condensado no caiga sobre el producto.

7. Dejar muestras testigos del producto para control de calidad (grados Brix,

humedad y análisis organolépticos, además del comportamiento del producto en anaquel o estantes de almacenamiento.

Elaboración del Manjar Blanco Se realizan los cálculos igual que en el caso del arequipe, pero en este caso se agrega a la formulación un 4% de harina de arroz o en su defecto de almidón de maíz o almidón modificado. El producto final debe llegar a una concentración de 65 grados Brix. La acidez debe quedar en un 0.13 % de ácido láctico y de cuerdo a este dato se debe calcular la cantidad de bicarbonato que se debe adicionar a la mezcla.

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Elaboración del manjar blanco: El proceso para obtener manjar blanco es similar al de la obtención de arequipe, pero se omite el paso 7 y 8. La cocción se efectuará hasta llegar a una concentración de 65 grados Brix. Algunos fabricantes, añaden azúcar pulverizada en la superficie del producto, después de envasado, además pasas o brevas.

AUTOEVALUACIÓN FINAL

1. Después de estudiar y comprender este capítulo, responda de nuevo las preguntas formuladas en la autoevaluación inicial. Compare sus respuestas con la información del texto y con sus respuestas iniciales. Si después de esto, se presentan dudas, consulte con el tutor del curso.

2. Realice las actividades planteadas para este capítulo en la guía didáctica

del curso. 3. Consulte la bibliografía y cibergrafía para ampliar y afianzar más sus

conocimientos

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BIBLIOGRAFÍA

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