Operaciones Básicas o Procesos Unitarios en la Industria Láctea

- Transferencia de Masa : Bombeo y Circulación - Transferencia de Calor : Calentamiento y Enfriamiento - Mezcla o Reducción : Agitación , Atomización, Homogeneización - Separación Molecular : Evaporación , Secado , Procesos de

membrana y Cristalización

1-Tratamiento Térmico

Objetivos

A) Inocuidad Destrucción de las Bacterias Patógenas (Seguridad al consumidor) Mycobacterium tuberculosis, Coxiella burneti, Staphylococcus aureus, Salmonella spp, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni, otras que llegan accidentalmente a la leche.-

B) Inactivación de Proteínas inhibidoras Bacterianas por ejemplo las inmunoglobulinas y el complejo del sistema lactoperoxidasa Cisteína agua oxigenada , que favorece la precipitación de las caseínas , la consistencia en la elaboración de yogur, generando un ambiente propicio para el uso de cultivos lácteos que se utilizan en la elaboración de algunos tipos de Quesos y Yogur

Efectos letales de Microorganismos relación t/T ºC

70ºC – 1min - 65ºC 10min Escherichia Coli70º C -20s Destrucción Total 65ºC 2min

Mycobacterium

Distintos Tipos de Tratamientos Térmicos (Efectos sobre Bacterias y Enzimas)

Termización : Tratamiento térmico a baja temperatura largo tiempo

Microorganismos Relación t/T

Destruye las Bacterias Psicotrofas 63ºC- 20s

Pasteurizacion

LTLT (LowTemperature Long Time): Destruye los microoganismos causantes de la tuberculosis (Micobacterium tuberculosis) las formas vegetativas de muchos patógenos pero no los esporos bacterianos, todos los Mohos y levaduras sobrevive (Microbacterium)

Tratamientos Térmicos Relación t/T

LTLT (pasteurización lenta ) 63ºC - 30 minLTLT Pasteurización corto tiempoLTLT ( Pasterización )

72º C - 15s75ºC - 20s

En el último tratamiento de pasterización se desnaturalizan las Inmunoglobulinas de la leche y puede afectar el Flavor.

Pasteurización HTST (High Temperature Short Time)

Este tratamiento consiste en elevar la temperatura a 85ºC durante 20s, se inactiva la enzima lactoperoxidasa, las formas vegetativas de los microoganismos; pero no los esporos, resisten las proteasas y Lipasas Bacterianas. Hay pérdida de la vitamina C de la leche, y no se aprecian cambios en el Flavor, desnaturalización de las proteínas del suero

Ultrapasteurización

Este tratamiento permite alargar la vida útil del producto, luego debe almacenarse y distribuirse bajo refrigeración a no menos de 7ºC, Este tratamiento reduce la reinfección durante el proceso, pero se deben tomar todas las medidas de higiene y sanitización necesarias durante su implementación. Se utilizan temperaturas entre 125ºC 138 ºC 2s – 4s.

Esterilización:

Tratamiento térmico en el que se utilizan temperaturas superiores a 100ºC, prolonga la vida útil por seis meses sin necesidad de almacenamiento en la vida de anaquel. Destruye todos los microoganismos incluso las esporas bacterianas

Relación t/T

EsterilizaciónUHT esterilización en el envase

130ºc 30s145ºC 1s

110ºC – 30min

Influencia de los tratamientos Térmicos y el Ph en la inhibición de Enzimas de la leche

Los Factores que influyen en la acción de las enzimas de la leche son la Temperatura y el Ph, de ahí que los tratamientos térmicos que recibe la leche en los diferentes procesos de elaboración de subproductos sea de importancia fundamental para la inhibición de las distintas enzimas que causan defectos en la calidad de los productos lácteos o son indicativos de control de ciertos tratamientos térmicos como por ejemplo la Fosfatasa alcalina en los procesos de Pausterización.

Principales enzimas presentes en la leche y la relación Temperatura Tiempo para su inhibición

Lactasa

Desdobla la lactosa en glucosa y Galactosa

Ph 6.5 40ºC - 4-6hs Ph 6.5 5ºC - 24hs

Lipasas

Catalizan la Hidrólisis de la grasa de leche en ácidos grasos y glicerina, la acción lipolítica Max. Se produce a un Ph de 8.5

Acción lipolítica y Relación T /t de inhibición

Ph 8.5 72-75ºC 20-30s

Fosfatasas

Existen dos formas de presentarse la fosfatasa en la leche la fosfatasa alcalina que actúa a un Ph de 9-10 y la fosfatasa acida que actúa a un Ph de 4 catalizan el desdoblamiento de los esteres del acido fosfórico

Relación T /t de inhibición

75ºC 15 -20 s

La ausencia de fosfatasa alcalina en leche es indicativa de una pasteurización óptima.-

Proteasas

Las proteasas son enzimas que hidrolizan las proteínas en péptidos más simples o en último término en aminoácidos. La leche contiene una pequeña cantidad de proteasa nativa.

Su actividad proteolítica Máxima es a Ph 8 y 37 ºC siendo muy Termoestable, no se Destruye en los tratamientos UHT. La actividad de la proteasa endógena contribuye a la disociación de las micelas de caseína y puede explicar en parte algunos problemas en la Fabricación de quesos, principalmente en la coagulación de leche por el cuajo .

Relación T/t de destrucción

142 ºC 16s

Amilasa

Son capaces de hidrolizar el almidón como probablemente son de origen sanguíneo, su cantidad de leche depende del estado patológico de la vaca.

Relación t/T para su inactivación

65ºC 30min

Peroxidasa

Son ferro enzimas que transfieren oxigeno del peróxido de hidrogeno hacia sustancias oxidables, se encuentra en la leche en cantidad apreciable su Ph óptimo de actuación es de 8.8

Relación T/t para su inactivación

80ºC Pocos segundos

Test de Peroxidasa de storch Se utiliza para comprobar si la leche a alcanzada esa temperatura en la Pasteurización

Catalasa

La catalasa en una enzima que descompone el peróxido de Hidrogeno en agua y oxigeno molecular. La leche normal contiene solo una pequeña cantidad de catalasa, pero está presente en leches calostrales o mamíticas, También hay microorganismos que producen la catalasa por lo cual el test de la catalasa puede utilizarse para valorar la calidad microbiológica de la leche aunque no es muy adecuado ya que las bacterias lácticas no producen esta enzima, este test resulta más útil en el recuento total de la flora bacteriana.

Relación T/t para la destrucción de la catalasa

75ºC 60s

Equipos para la realización de tratamientos Térmicos

Intercambiadores de calor de tubos concéntricos (fig.1)

Son adecuados para flujos viscosos, los inconvenientes es que presentan poca turbulencia por lo que el intercambio de calor no es muy elevado. Son utilizados para flujos pequeños

(fig.1)

Intercambiadores de calor de Carcasa y tubos Presentan ventajas en lo que respecta al control de la temperatura, una rápida y homogénea Transmisión de calor y un gran ahorro energético. Son útiles para los tratamientos UHT mediante inyección de vapor y luego descarga a un tanque de vacío parcial. Los inconvenientes dificultades mecánicas en su construcción

Componentes del intercambiador de calor de carcasa y tubos1. Carcasa del intercambiador2. Cámara de conexión3. Cámara de retorno4. Tubos internos5. Placas tubulares6. Baffles7. Sellado del equipo

Intercambiadores de calor a Placas:

Presentan ventajas frente a otros intercambiadores de calor respecto de algunos productos sensibles. El calentamiento y el enfriamiento se realizan en forma muy rápida. Además el consumo de energía es bajo porque es posible recuperar calor

Sus inconvenientes son la vulnerabilidad, ya que pueden presentar fugas a través de las juntas de goma, además presentan el inconveniente de que las placas son muy frágiles, rajándose y desdoblándose con facilidad por lo que pequeñas cantidades de leche cruda pueden mezclarse con leche que ya ha sido pasteurizada . Son adecuados para trabajar con pequeños límites de temperatura. Con temperaturas de trabajo superiores a 100ºC hay que trabajar a sobrepresión. Son de régimen turbulento debido a que cuenta con placas rugosas

Pasteurizador a Placas Gentileza De TECNAR

Intercambiadores de calor de superficie rascada

Se diseñan para el calentamiento de Fluidos viscosos, pegajosos y grumosos ( Mermeladas , Dulces) . Son muy similares a los tubulares, con la particularidad de que se ubican dentro de los tubos dispositivos mecánicos, helicoidales o lineales que permiten el paso del fluido

Esterilización en Autoclave

Es el calentamiento de un líquido en el interior de un envase herméticamente cerrado, eliminándose el riesgo de recontaminación de la leche. Presenta los inconvenientes de que los grandes períodos de enfriamiento y calentamiento y de las grandes diferencias de temperatura en el interior de una botella o de una lata, se producen cambios negativos como pardeamiento o cambio en el flavor (sabor a cocido)

El sistema de calentamiento más sencillo es la esterilización Discontinua por lotes en una cámara de vapor. Generalmente se utilizan esterilizadores Hidrostáticos en que los envases pasan por dos columnas de agua de unos 10 m de altura a una presión de 1bar o más

Centrifugación

Es un método que se fundamenta en la utilización de la Fuerza Centrífuga, y permite la separación de sólidos en suspensión en la leche , mediante un Equipo de clarificación centrifuga , como así también el desnatado de la leche mediante las separadoras centrifugas . También otro tipo de proceso que se utiliza en la industria láctea es la Bactofugación que utiliza equipos llamados Bactofugadores que permiten eliminar Bacterias y esporos como Bacillus cereus y Clostridium tirobutirycum.

Clarificador Centrifugo

Gentileza C y D Ingeniería

Homogeneización

La homogeneización es un proceso industrial estándar utilizado como medio de estabilización de la emulsión de grasa frente a la separación espontanea que se produce por acción de la gravedad

Temperaturas y Presiones de Homogeneización

El estado físico y la concentración de la fase grasa en el momento de la homogeneización influyen en el tamaño y la dispersión de los glóbulos grasos obtenidos se aplican temperaturas de homogeneización de 55ºC hasta 80ºC y las presiones varían entre 10 y 25 MPa

Equipos de Homogeneización

Los homogeneizadores más sencillos consisten en una bomba de alta presión que fuerza al líquido a pasar a través de una válvula de homogeneización. El líquido tarda muy poco tiempo en pasar por la válvula y en consecuencia la energía disipada por unidad de volumen y por unidad de tiempo es extremadamente elevada, lo que implica que el flujo presente remolinos muy pequeños donde se producen grandes gradientes de velocidad del líquido. Estos Torbellinos pueden originar fluctuaciones de presión que rompen las partículas especialmente los glóbulos grasos

Gentileza Tetra Pak