UTILIDAD DEL SUERO QUESERO

DEFINICIÓN

El suero es la parte liquida que queda después de separar la cuajada al elaborar el queso. También se puede definir como el liquido resultante de la coagulación de la leche en la fabricación del queso, tras la separación de la mayor parte de la caseína y la grasa. Constituye el 90 % de la leche y contiene los compuestos hidrosolubles.

Composición: lactosa 4.9%; proteína cruda 0.9%; cenizas 0.6%; grasa 0.3%; ácido láctico 0.2%; agua 93%.

La fracción proteica esta compuesta por b lactoglobulina, a lactoalbumina, inmunoglobulinas, proteasa peptona, enzimas nativas, aa, urea, creatina, ac nucleicos y amoniaco. La acidez es variable (5.0 a 5.8)

COMPOSICIÓN

La composición del suero varia con la leche utilizada y con el tipo de queso a fabricar. Además depende del sistema de coagulación:

1. Por coagulación enzimatica, se obtiene un suero dulce que apenas contiene calcio y tiene un ph de 6 a 6.6.

2. Por coagulación ácida, se obtiene un suero ácido con un ph entre 4.3 y 4.7

La siguiente tabla nos muestra la composición de ambos tipos de suero.

Composición del suero dulce y del suero ácido en %COMPONENTE SUERO DULCE SUERO ACIDOHumedad 93 - 94 94 - 95Grasa 0.2 – 0.7 0.04Proteínas 0.8 - 1 0.8 - 1Lactosa 4.5 - 5 4.5 - 5Sales minerales 0.05 0.4

El suero también es rico en vitaminas del complejo B y en vitamina C, las proteínas que quedan del suero son la lactoalbumina y la lactoglobulina.

APROVECHAMIENTO DEL SUERO

El suero es considerado en general como un subproducto molesto de difícil aprovechamiento. En primer lugar es práctica común separar la grasa y los finos de caseína que aun puede contener de esta forma se recuperan dos productos valiosos y a la vez, el suero queda en mejores condiciones para su posterior aprovechamiento.El siguiente cuadro nos muestra los tratamientos del suero y productos que pueden obtenerse a partir del mismo.

Concentrados proteinicos Alcohol, Lactosil Amoniaco del suero Suero en polvo Proteinas Acido Jarabes de urea lactatos desmineralizado simples lactico glucosa y vitamina B12 galactosa Penicilina

Suero en polvo Suero condensado Recupe- Nata de Suerocondensado y azucaradoración suerode finos de caseína

Concentración de los sólidos totales

SUERO

Fraccionamiento de los sólidos totales

SEPARACION

Conversión De la Lactosa

Osmosis inversa

Secado

Evaporación

Hidrólisis de la lactosa

Reacción Química

Desali-nización

Intercambio Iónico

Centri fuga ción

Recuperación de proteína

Recuperación de lactosa

Fermen tación

Amoniaco

UreaÁcidaEnzi-mática

Metabolitos

Biomasa

Electrodialisis

Ultrafiltración

Los productos que tradicionalmente se obtienen a partir de suero son:

1. Suero en polvo, a base de concentrar los sólidos por evaporación y secado.2. Suero en polvo desmineralizado, donde se eliminan previamente las sales

minerales por intercambio iónico o por electrodiàlisis.3. Lactosa obtenida por concentración, cristalización y separación.4. Concentrados proteínicos obtenidos por ultrafiltración del suero.

En la actualidad se están haciendo otros aprovechamientos tales como la producción de alcohol, vitamina B12 (el suero es muy rico en esta vitamina), jarabes de glucosa y galactosa, lactosil, urea, amoniaco, lactatos, etc.

TRATAMIENTOS PREVIOS DEL SUERO

Una vez que el suero ha sido separado de la cuajada, tenemos un producto a una temperatura de 25 a 38 ºC y con nutrientes (lactosa, proteínas, sales) donde los microorganismos pueden crecer con rapidez en pocas horas.Por ello es importante tratar dicho suero para preservar sus componentes y que puedan ser aprovechados con posterioridad.Como dijimos anteriormente, lo primero que se hace es recuperar los finos de caseína y la grasa que aun contiene el suero.El siguiente esquema nos muestra una instalación concebida para este propósito:

Como se aprecia en el esquema el suero pasa al deposito (1) y mediante la bomba centrifuga (2) cuyo caudal es regulado por la válvula (3), se le envía a un tamiz centrifuga (6) que envía el suero a un nuevo deposito de regulación (7) que almacena el suero hasta su centrifugación. Para ello, una bomba (8) alimenta a la centrifuga (9) que separa tres fases:

Suero desnatado (15) Nata (17) Finos y otras partículas que aún pudieran quedar en el suero.

La separación de suero desnatado y nata se produce de forma continua, los pocos finos y otras partículas que aún pudiesen quedar en el suero después de su paso por el tamiz (no mas del 0.1 a 0.3 %) se van acumulando en la periferia de la maquina. Nos queda así un suero desnatado listo para tratamientos posteriores de evaporación, desmineralización, ultrafiltracion, secado, etc.

Si el suero va a ser utilizado en el mismo día o después de unas pocas horas de espera, basta enfriarlo a 3/5 ºC y dejarlo en un depósito de espera.Si debe ser transportado a otra instalación para su aprovechamiento y pueden transcurrir hasta 1 o 2 días antes de su tratamiento, debe ser pasteurizado a 72/75 ºC durante 15-20 segundos y enfriado posteriormente a 3/4 ºC .

En algunos casos en que este permitido se puede conservar el suero por adición de productos químicos tales como agua oxigenada o bisulfito sodio.

1. Deposito de suero 13. válvula automática2. bomba centrifuga 14. válvula de presión constante3. válvula de regulación manual 15. salida del suero desnatado4. tamiz vibratorio 16. medidor de caudal5. descarga de los finos 17. salida de la nata6. bomba centrifuga 18. válvula automática7. deposito de regulación8. bomba centrifuga9. centrifuga desnatadora 10.medidor de caudal11. limitador de caudal12.válvula automática

SUBPRODUCTOS MAS COMUNMENTE OBTENIDOS DEL SUERO

SUERO EN POLVO (concentración y secado del suero)

El suero después de ser tamizado y centrifugado para la recuperación de finos de caseína y grasa aun contiene un 6-7% de sustancias sólidas, es decir la mitad de las contenidas en la leche originalmente utilizada en la elaboración del queso. Para recuperar estos sólidos el procedimiento que se utiliza es la concentración y secado hasta obtener suero en polvo.

El suero es concentrado en evaporadores de capa descendente, de 3 a 7 efectos hasta alcanzar un nivel de sustancias sólidas del 45 –65 %, después estas sustancias pasan a un deposito de cristalización, habiendo sido enfriado rápidamente hasta 30ºC .En dicho deposito se agita el concentrado durante 6 a 8 horas enfriándose a 15-18ºC. De esta forma, la lactosa cristaliza al encontrarse en una solución sobresaturada, además su solubilidad disminuye al bajar la temperatura.

En estas condiciones de agitación, concentración y temperatura se obtienen cristales de lactosa de pequeñas dimensiones, lo que favorece la obtención posterior por secado de un suero en polvo que no formara grumos ni absorberá humedad.

Si se alcanza una concentración cercana al 65% en materias sólidas, el producto puede ser muy viscoso y difícil de secar .Por ello se recomienda no pasar del 50-55% de sólidos antes del secado.

El secado se puede hacer por tambores rotativos calentados o por atomización .El primer procedimiento apenas y se utiliza en la actualidad ya que el suero se suele pegar en la superficie de los tambores siendo muy difícil de separar .El secado por atomización da un producto en polvo de calidad, que no forma grumos y no absorbe humedad, si se ha realizado una cristalización correcta de la lactosa previamente.

Cuando se trata de suero ácido, el secado es muy difícil ya que contiene mucho ácido láctico y se forman grumos. No se suele secar este tipo de suero y cuando se hace, se facilita la operación agregando leche desnatada y cereales. También se puede proceder a su neutralización.

1. Termocompresor 2. Bomba de vació 3. Compresor

Evaporación de capa descendente, con tres efectos y compresión mecánica del vapor.

El producto a concentrar entra por abajo, pasando primero por un intercambiador de placas donde se precalienta en contra corriente con el producto concentrado que sale de la planta.Pasa después por un segundo aparato donde se calienta en contracorriente con los condensados que salen de la instalación. Entra entonces en el primer efecto donde se inicia su concentración al pasar por tubos calentados por vapor .Pasa después al segundo y tercer efecto donde sigue el proceso de evaporación de agua a temperaturas superiores .La planta va provista de un compresor de vapor (3), que lo comprime mecánicamente y lo envía a la primera etapa, donde se utiliza nuevamente para evaporar al suero entrante.

RECUPERACIÓN DE LA LACTOSA

La lactosa o azúcar de la leche, es el componente más abundante del suero. El siguiente es un esquema correspondiente a una línea para la obtención de cristales de lactosa a partir del suero.Como en casos anteriores, se parte de suero tratado para separación de la grasa y los finos de caseína. Además, si previamente se han separado las proteínas por ultrafiltracion, se facilita más la operación.

1. evaporador 4. secador de lecho fluido2. depósitos de cristalización 5. envasado3. decantadores centrifugas

1. Evaporado r.-el suero entra a un evaporador de varios efectos donde pierde parte de su humedad, hasta quedar un producto con un 60-62% de materias sólidas .Así tenemos una solución de lactosa sobresaturada que se envía a los depósitos de cristalización.

2. Depósitos de cristalización .-estos depósitos van encamisados para poder enfriar su contenido y llevan también agitadores para favorecer la cristalización que tiene lugar en su interior, para lo que se añaden cristales de lactosa que actúan como núcleos para la formación de nuevos cristales.

A la ves que se agita la solución de lactosa, se enfría con lo que se insolubiliza formando cristales, que deben de ser de un tamaño grande en este caso (mas de 0.2 milímetros) para que después puedan separarse con facilidad. Con agitación a velocidad lenta se consiguen cristales grandes. Se envía entonces la lactosa a las decantadoras.

3. Decantadoras centrífugas.- por centrifugación horizontal de alta velocidad se obtienen dos fases:

Lactosa en cristales Suero deslactosado

Se colocan dos decantadores que trabajan en serie ya que así se consigue obtener un producto con una humedad del 10% y un contenido en lactosa que representa casi el 99% de los sólidos totales presentes. También se puede realizar un lavado con agua entre la primera y la segunda decantadora para obtener un producto más puro.

Cuando se quiere obtener lactosa altamente purificada para aplicaciones farmacéuticas, la lactosa obtenida por el procedimiento descrito se envía a un deposito con agua caliente al 50% y con carbón activo, se mezcla bien y se filtra la mezcla, que pasa a los depósitos de cristalización (2) para seguir después por la separación (3), el secador (4) y el envasado (5).

El secador suele ser de lecho fluidificado, obteniendo una lactosa con solo el 0.1-0.5% de humedad, a una temperatura de 92C., el secado suele durar de 15 a 20 minutos. Los cristales obtenidos se enfrían por una corriente de aire a 30C, se muelen, se secan y se envasan.

RECUPERACION DE LAS PROTEINAS DEL SUERO POR ULTRAFILTRACION

El suero contiene como media 0.8-0.9% proteínas de alto valor biológico, de utilidad para la preparación de alimentos infantil, repostería, productos farmacéuticos o incluso se pueden reincorporar al propio queso.

El suero pasa a un depósito de regulación (1) y una bomba (2) lo envía a la instalación de ultrafiltracion, compuesta por unos cartuchos de material polimérico sintético, de muy fina porosidad, donde se separan dos fases:

Un concentrado proteico que no puede pasar por los finos poros de las membranas de ultrafiltracion .Este producto representa el 5% del volumen de suero entrante.

Un permeado, rico en sustancias solubles (lactosa y sales minerales) que si han podido atravesar las membranas. Este producto representa el 95% del volumen de suero entrante.

1. deposito de regulación2. bomba de impulsión3. instalación de ultrafiltracion4. deposito de recogida del permeado5. deposito regulador6. evaporador de capa descendente y varios efectos 7. instalación de atomización para el secado del concentrado

proteínico.

El permeado es recogido en un deposito (4) y puede utilizarse para la obtención de lactosa o sales minerales. El concentrado se recoge en otro deposito (5) y se envía a un evaporador de varios efectos (6) y a un atomizador (7) hasta obtener un producto seco (menos del 5% de humedad) con una riqueza proteinita del 70%.

RECUPERACION DE LAS PROTEINAS DEL SUERO POR ACCION COMBINADA DE CALOR Y ACIDOS.

El siguiente esquema nos muestra otra instalación para la recuperación de proteínas desnaturalizadas de suero. Se ha comprobado que si se añaden proteínas desnaturalizadas de suero a la leche que se va a emplear en la fabricación de quesos, antes de la adición del cuajo, estas proteínas se incorporan a la estructura del coagulo, aumentando el rendimiento quesero sin apenas cambios en las características del queso.

1. deposito regulador 2. intercambiador de calor de placas 3. inyector de vapor 4. sección tubular de mantenimiento5. deposito para ácido6. sección tubular de mantenimiento7. separadora centrifuga con eyección de sólidos 8. deposito para el concentrado proteínico

Como se aprecia en la figura el suero se recoge en el deposito (1) y mediante una bomba se le envía a un intercambiador de calor de placas (2), donde se calienta de forma regenerativa.

El calentamiento sube hasta 92-95C por inyección directa de vapor (3).Esta temperatura se mantiene en una sección tubular (4) durante unos 3 o 4 minutos para provocar la desnaturalización de las proteínas por calor. Procedente del deposito (5) mediante una bomba dosificadora se introduce ácido láctico o clorhídrico en el suero, y se le deja que actué en la sección espiral (6) durante 1 minuto, con lo que se produce la precipitación de las proteínas, se procede entonces a un enfriamiento a 40 C en otro intercambiador de placas (2) y se centrifuga la mezcla obteniéndose dos fases:

Concentrado de proteínas desnaturalizadas que son descargas intermitentemente de la maquina (7).

Suero desproteinizado.

El concentrado proteínico se enfría en un aparato de placas (2) y se almacena en un deposito (8) hasta su utilización en la elaboración de quesos, sobre todo en quesos blandos o semiduros.

OTROS SUBPRODUCTOS DEL SUERO

1- Propagación de inóculos en queserías El suero se emplea para la conservación y propagación de bacterias lácticas (Lactobacillus, Leuconostoc y Streptococcus) ya que resultan propicios para evitar la infección por bacteriófagos (contienen quelantes de calcio y reguladores de pH).

2- Producción de ácido láctico con bacterias lácticasSe emplea el suero desproteinizado. En estas condiciones, entre 85 y 90% de lactosa es convertida a láctico en 24 hs. El enriquecimiento con las mismas proteínas del suero permite aumentar el rendimiento hasta un 98% de la lactosa.

3- Producción de ácido acético con cultivos mixtosEmpleando un cultivo mixto de una bacteria láctica (Lactococcus lactis) y una bacteria anaeróbica (Clostridium formicoacticum) se reporto la producción de 20 g/L de ácido acético en 20 hs de cultivo.

4- Producción de etanolExisten algunos procesos industriales implementados en países con gran producción lechera: Irlanda, EEUU, Finlandia, Dinamarca y Nueva Zelanda

Una planta modelo de Irlanda (Carbery) procesa diariamente 600,000 L de suero sin concentrar, con 4.5% de lactosa, obteniendo 22000 L diarios de etanol potable por destilación ( 2.8%)

Se emplean levaduras capaces de fermentar la lactosa: Kluyveromyces fragilis, K. Lactis y Candida kéfir (pseudotropicalis)

Limitaciones del proceso: intolerancia al alcohol de las levaduras Baja concentración de lactosa (4%)y etanol(2%)

Se necesita mejorar las cepas haciéndolas más osmotolerantes y mas tolerantes al alcohol, de modo que puedan usarse sueros concentrados por ultrafiltracion.

La alternativa de hidrolizar la lactosa del suero para luego fermentar con S. cerevisiae no ha dado mejores resultados (galactosa no es un buen sustrato).

5- Bebidas fermentadas a- obtención de productos fermentados del suero (Koumiss, kefir)b- obtención de probioticos (Lactobacillus GG)c- Bebidas saborizadas (suero hidrolizado fermentado con bacterias lácticas y saborizado con jugos de frutas o hierbas)

6- Producción de Enzimas

a- betagalactosidasa o lactasa

Es una enzima inducible por lactosa y represible por glucosa. Se emplean levaduras u hongos (Aspergillus niger y A. oryzae). El suero debe suplementarse con una fuente de N y el proceso es aerobio.

Para hacer mas rentable el proceso, se sugiere la producción simultanea de mas de una enzima, ej lactasa + insulinaza o pectinaza.

b- Producción de proteasa

Alcalina de Bacillus subtilis en suero acido o bien de alfa amilasa + proteasa, en un medio de soja + suero

7- Proteína unicelular El suero ha sido ampliamente utilizado como sustrato para la producción de proteína unicelular con diversos organismos.

8- Jarabes de sueroEl jarabe dulce (glucosa + galactosa) se produce industrialmente desde 1982 en EEUU y Europa y se utiliza como materia prima en diversos alimentos. Después de la hidrólisis con lactasa (hasta aprox. un 75 % de la lactosa) el producto se concentra hasta un 60-70 % de sólidos, y es lo que se conoce como jarabe dulce de suero. Estos jarabes no tienen problemas de cristalización.

Se utilizan como sustitutos parciales de sólidos de leche y azúcar en helados, confitería, aderezos, productos de panadería, yogurt , productos lácteos endulzados, etc.

El poder edulcorante depende del grado de hidrólisis de la lactosa. En general varía entre 65-90% del poder edulcorante de la sacarosa. Lo mas caro es obtener la lactasa.

9- Levadura de panificaciónEl problema principal es que S. cerevisiae no asimila lactosa.

Alternativas:

a- hidrolizar el suero previamente (con lactasa inmovilizada) (Proceso Corning-Kroger)

b- realizar una primera fermentación con bacterias lácticas, que transforman la lactosa en glucosa+ lactico c- obtener cepas por ingeniería genética

10- Otros productosGrasa con hongos de los géneros Penicillum y AspergillusAceite de levaduras, Polisacáridos, vitaminas, etc.

APLICACIONES DE SUBPRODUCTOS OBTENIDOS A PARTIR DE SUERO DE LECHE

Ingrediente Contenido de proteína

Propiedades Aplicaciones

Suero en polvo 2.5-13.1% Esponjado, textura, absorción del medio.

Productos lácteos y panadería, confitería, productos cárnicos, bebidas, salsas, aderezos.

Concentrados proteínicos de suero

34-50%Buena solubilidad y emulsificación.

Reemplaza el polvo de leche descremada, productos de panadería, yogurt, quesos y helados.

Concentrados proteínicos de suero 

50-65%Gelatinización, mezcla del agua.

Postres congelados, mezclas secas de pasteles, aderezos, quesos.

Concentrados proteínicos de suero 70-80%

Emulsificación, esponjado, gelatinización, mezcla de recubrimientos batidos

Productos cárnicos, pasta, sustitutos de la grasa, agua.

Proteína de suero

90%+Realzado de las propiedades arriba mencionadas.

Bebidas, fórmulas para infantes.

SUERO DESMINERALIZADO EN POLVO 70 AL 90 POR CIENTO

El líquido se deshidrata por aspersión para producir un polvo blanco cremoso de fluencia suave. Se utiliza en fórmulas para bebé o en productos dietéticos que requieren perfiles bajos de minerales.

SUERO DESMINERALIZADO EN POLVO 25 y 50 POR CIENTO, KOSHER

El líquido se deshidrata por aspersión para producir un polvo blanco cremoso de fluencia suave. Se utiliza en mezclas húmedas y secas, mezclas secas preparadas, alimentos para bebé, confitería, productos de panadería y helados. Puede reemplazar parcialmente la leche descremada en polvo.