FACULTAD DE INGENIERA INGENIERA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS TEMA:
FABRICACION DE LECHE EN POLVO
DOCENTE : ING. CELSO VILLAZON MATERIA : PROCESOS INDUSTRIALES
NOMBRES:GROVER GUTIERREZ 2012113711 MARIA JOSE MORENO
2012116124
SANTACRUZ - BOLIVIA
Contenido TOC \t "heading 1, 1,heading 2, 2,heading 3,
3"1.-INTRODUCCION PAGEREF _Toc \h 32.- DESCRIPCION DEL PROCESO
PRODUCTIVO PAGEREF _Toc1 \h 42.1.-MATERIA PRIMA E INSUMOS PAGEREF
_Toc2 \h 42.2.- DIAGRAMA DE FLUJO PAGEREF _Toc3 \h 52.2.1.-
DESCRIPCION DE LOS PROCESOS PAGEREF _Toc4 \h 62.3.- PARAMETROS DE
OPERACIN PAGEREF _Toc5 \h 122.4.- PARAMETROS DE CALIDAD PAGEREF
_Toc6 \h 122.5.-NORMAS Y/O ESTANDARES PAGEREF _Toc7 \h 13
1.-INTRODUCCION
La leche en polvo o leche deshidratada se obtiene mediante la
deshidratacin de leche natural. Este proceso se lleva a cabo en
torres especiales deatomizacin, en donde elaguaque contiene
lalechees evaporada, obteniendo un polvo de color blanco que
conserva las propiedades naturales y sus nutriciones que tiene la
leche normalmente. Para beberla, el polvo debe disolverse en agua.
Este producto es de gran importancia ya que, a diferencia de la
leche fluida, no precisa ser conservada en fro y por lo tanto su
vida til es ms prolongada. Presenta ventajas como ser de menor
coste y de ser mucho ms fcil de almacenar. A pesar de poseer las
propiedades de la leche natural, nunca tiene el mismo sabor de la
leche fresca. Se puede encontrar en cuatro clases bsicas: entera,
semi-descremada, descremada y deslactosada. Adems puede o no estar
reforzada con vitaminasAyD.
2.- DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO
2.1.-MATERIA PRIMA E INSUMOS
Como la leche en polvo no es ms que leche natural deshidratada,
esto significa que no se necesitan mucha materia prima para la
realizacin de este producto.La principal materia prima es la leche
natural de vaca, tambin se necesita lecitina para facilitar la
dispersin de las partculas de leche en polvo, esta normalmente se
consigue con aceite de mantequilla.De acuerdo a las propiedades que
se quiera conseguir se pueden aadir algunos componentes extrasLa
leche no debe someterse a un tratamiento trmico intenso antes de
entrar a la instalacin para su transformacin en producto en polvo.
Un tratamiento trmico de este tipo provocara la coagulacin de las
protenas del suero, y la solubilidad, aroma y sabor de la leche en
polvo se veran daados.
2.2.- DIAGRAMA DE FLUJORECEPCION DE MATERIA PRIMAMANTENIMIENTO
DE LA
LECHEENFRIAMIENTOALMACENAMIENTOESTANDARIZACIONHOMOGENEIZACIONPASTEURIZACION(pre-calentamiento,calentamiento,
pre-enfriamiento, enfriamiento final)CONCENTRACION POR
EVAPORACIONDESECACION POR RODILLOLECITINACION
2.2.1.- DESCRIPCION DE LOS PROCESOS
A. RECEPCIN DE MATERIA PRIMA:La leche luego del ordeo, es
transportada desde la granja o desde el centro de acopio hasta la
industria lctea para su tratamiento.
B. MANTENIMIENTO DE LA LECHE: La leche debe ser enfriada por
debajo de 6C inmediatamente despus del ordeo, y seguir a esa
temperatura durante todo el camino hasta la industria.
C. ENFIRAMIENTO DESPUS DE LA RECEPCIN DE LA LECHE: Durante el
transporte la leche sufre un inevitable ligero incremento de la
temperatura, por ello la leche es normalmente enfriada en un
intercambiador de calor de placas, antes de ser almacenada en los
depsitos de almacenamiento.
D. ALMACENAMIENTO: La leche cruda sin tratar se almacena en
grandes depsitos verticales que tienen una capacidad normalmente de
50 000 a 200 000 litros. Estos depsitos por su tamao, estn situados
a la intemperie; presentan una doble pared, con un aislamiento, en
el interior son de acero inoxidable pulido en su cara interna.
E. ESTANDARIZACION: Consiste principalmente en ajustar el
contenido graso en normas o valores especificados, para este tipo
de leche se ajusta el contenido grasos en 2.7%, se debe elevar
ligeramente la temperatura a propsito de favorecer la
estandarizacin.El equipo empleado para la estandarizacin es una
centrifuga, que utiliza la diferencia de densidad entre la grasa
(0.9 fr/cc) y la leche (1.03 gr/cc) para separar ambas. Debido a la
fuerza centrifuga generada por el tambor rotatorio del separador,
la leche desgrasada (desnatada), es enviada alas paredes de la
centrifuga a consecuencia de su mayor densidad, la crema (nata), es
desplazada hacia el centro del vol rotatorio, debido a su menor
densidad, por un elevado contenido en grasa; la crema se colecta de
las proximidades del eje de rotacin y la leche magra con menor
contenido graso del extremo de los discos, es decir, del punto ms
alejado al eje.
La zona de separacin de la crema se ajusta regulando la presin a
la entrada de la leche fresca y la estandarizacin propiamente
dicha, se la realiza regulando los caudales de crema a la salida de
la centrifuga, donde en condiciones adecuadas se combinan la crema
y la leche magra en proporciones adecuadas para dar una leche con
el contenido requerido en grasa.Se tiene una vlvula con la que se
regula manualmente la presin que es medida a la salida de la
leche.
Mediante un balance, sabiendo los contenidos grasos de la leche
magra, de la crema y sus densidades de la crema, se establece que
cantidad de crema se debe mezclar para producir la leche con el
contenido graso deseado, para esta operacin se cuenta con rotmetros
que nos miden el caudal de crema, (flujo volumtrico).
F. HOMOGENEIZACION:Es un proceso mediante el cual se fracciona
el glbulo de grasa (aproximadamente hasta 1 micra de dimetro), esto
se lo realiza principalmente para dar ms estabilidad a la emulsin y
evitar la separacin natural de la grasa (5- 6 micras), a su vez es
ms digerible aumentando su valor nutritivo tambin como su
viscosidad.
Consiste en hacer pasar la leche a gran presin (150 350 atm),
por un tope cnico, cuya abertura puede ser regulada; la leche tiene
que abrirse paso entre el tope y la paredes, sufrir una laminacin
para salir y finalmente una expansin brusca al caer su presin
(hasta 1 atm), lo que determina el estallido y fraccionamiento de
los glbulos la temperatura para este proceso debe ser
aproximadamente de unos 75C.
G. PASTEURIZACION:Es un proceso de tratamiento trmico de la
leche que se lo realiza elevando la temperatura de esta por un
tiempo determinado, esto con el propsito de destruir la mayor parte
de la flora microbiana presente en la leche, as como la totalidad
de los microorganismo patgenos, con este tratamiento se distribuyen
tambin las enzimas indeseables.
El proceso de pasteurizacin empleado (HTST), de tiempo corto y
temperatura alta, se lo recomienda realizarlo con los parmetros de
72C por un tiempo de 15 segundos, pero en la planta se trabaja
aproximadamente a 80c, por un tiempo de 16 segundos.
El equipo usado como pasteurizador es un intercambiador de
placas de 5 etapas, que puede procesar nominalmente unos 10.000
Lt/hr, gastando 220 kg/hr, adems cuenta con una bomba para
recirculacin de agua caliente de 40.000lt/hr.
Las etapas utilizadas comprenden: una etapa de regeneracin
trmica que consiste en calentar el agua utilizada para la
pasteurizacin propia y que es recirculada; la de precalentamiento,
el calentamiento, el preenfriamiento y el enfriamiento final.
La leche fresca que viene del silo a unos 4c, ingresa en la
etapa de preenfriamiento, como fluido refrigerante de la leche ya
pasteurizada que se est enfriando y que por lo tanto la leche
fresca se est calentando, alcanzando una temperatura adecuada para
la estandarizacin (aproximadamente unos 45c).
La leche que sale de la etapa de preenfriamiento, es conducida
hacia la centrifuga, donde es estandarizada a los valores
requeridos, para luego pasar por la etapa de precalentamiento.La
leche estandarizada es precalentada por intercambio en
contracorriente con la leche pasteurizada, alcanzando unos 75c, que
es la temperatura adecuada para la homogeneizacin; por lo tanto
esta leche sale de esta etapa pasa por el homogeneizador y regresa
ingresando a la etapa de calentamiento que es la propia
pasteurizacin de la leche.
En la etapa de calentamiento se realiza la pasteurizacin de a
leche a la temperatura aproximada d 85C, este calentamiento se lo
realiza intercambiando calor con agua que a su vez es calentada en
la etapa de regeneracin trmica con vapor vivo. El agua de
calentamiento realiza un circuito cerrado pasando por las dos
etapas del pasteurizador, impulsado por una bomba. La leche
pasteurizada es enfriada en las etapas ya descrita anteriormente y
pre enfriamiento, para luego ser finalmente enfriada en la ltima
etapa, donde se realiza el intercambio calrico agua helada,
proveniente del banco de agua helada.
La leche que cumpli los procesos necesarios, es enviada a
almacenamiento, donde es finalmente envasada en bolsas de
polietileno y almacenada en cmaras de almacenamiento frigorfico,
listas para su expendio al consumidor.
H. CONCENTRACIN POR EVAPORACINEl sistema de evaporacin consiste
en un sistema continuo de mltiples efectosen donde la leche se
calienta rpidamente de manera que las transformaciones qumicas no
son considerables y el producto tampoco alcanza a
caramelizarse.
Existen diferentes modelos o tipos de evaporadores con diversas
caractersticas tcnicas; los cuales se diferencian porel diseo y
funcionamiento. En cuanto al diseo, pueden ser de circulacin, de
corriente descendente o de placas. Por el funcionamiento se
distinguen los continuos y discontinuos. Sin embargo, es importante
tener en cuenta que la mayora de evaporadores trabajan con
recuperacin de calor pues los vapores desprendidos son conducidos
de nuevo a la instalaciny pasan de nuevo al cuerpo del vaporizador
una vez que sean condensados son utilizadospara el calentamiento
previo de la leche.
Los evaporadores discontinuos se emplean cuando la cantidad de
agua a extraer es poca. En ese sentido, en la evaporacin de leche
es ms utilizado en evaporador continuo. Tambin se tiene que un
evaporados puede tener una o ms etapas en donde se denomina de
doble (dos etapas) o mltiple efecto (ms de dos etapas). El ms
utilizado en la industria lctea es el evaporador continuoque
funciona en mltiple efecto. Estos aparatos tienen la ventaja de
reducir el tiempo de contacto entre la leche y el lquido
calefactor.
La leche llega a una temperatura aproximada de 10C del pre
calentador (etapa 3). En la cual se tienen los pre calentadores; en
donde la leche va calentndose por medio de los vapores que retornan
de los evaporadores de cada uno de los efectos del aparato y pasa
al primer efecto entrando al sistema de tubos calefactores; los
cuales, se encuentran rodeados de vapor; en donde se calienta la
leche hasta alcanzar la temperatura de ebullicin y comienza a
evaporarse la leche. En ese momento, las partculas del lquido
chocan contra las paredes del recipiente y se precipitan hacia
abajo, mientras que el vapor ms ligero, escapa hacia arriba. Una
porcin del lquido acumulado en el fondo del separador, retorna por
un tubo de circulacin a la parte inferior de los elementos del
radiador de la primera etapa pero la porcin del lquido que no ha
seguido ese camino, pasa al radiador de la segunda etapa en donde
se repite el proceso del primer efecto (la leche entra a los tubos
calefactores y se calienta). As, el lquido que no retorna al
radiador de la segunda etapa es el producto concentrado de la
segunda etapa. Los vapores desprendidos de la segunda etapa, se
condensan y son arrastrados a los tubos de la etapa de
precalentamiento. En la segunda etapa entonces; nuevamente, las
partculas del lquido chocan contra las paredes del recipiente y se
precipitan hacia abajo y una porcin del lquido que no ha
precipitado pasa al radiador de la tercera etapa en donde se repite
el proceso hasta que se precipiten las partculas del lquido.
I. SECADO:La leche que se va a utilizar para su secado es
previamente clarificada y separada parte de su grasa.La desecacin
consiste en la sustraccin del lquido de una sustancia o mezcla de
sustancias por evaporacin o vaporizacin. Al respecto, la sustancia
que se va a desecar se encuentra en estado slido o semislido.
Existen dos formas de hacerlo:I.1.- DESECACION POR RODILLOS.-En la
desecacin por rodillos; la leche concentrada se hace pasar en forma
de una capa delgada sobre la superficie de los cilindros en donde
la temperatura es superior a 100C provocando la evaporacin del
agua.
El equipo est provisto adems de los cilindros, de cuchillas que
retiran la masa desecada en capa delgada; la cual, es enfriada con
aire y despus reducida a polvo haciendo pasar la masa por molinos
destinados para tal fin. La alimentacin de la leche concentrada se
puede hacer a travs sobre el canal que forman ambos rodillos y los
que tienen alimentacin por rociado.
La desecacin sobre cilindros depende de factores como el espesor
y uniformidad de la capa de leche concentrada que cae sobre los
rodillos, la temperatura y duracin de la desecacin y la temperatura
del concentrado. La importancia de controlar los factores
mencionados radica en la posible desnaturalizacin de la protena y
el color marrn que puede tomar el producto.
I.2.- DESECACIN POR ATOMIZACIN (NEBULIZACIN O SPRAY).-Con este
proceso, la desecacin de la leche se sucede de forma instantnea. La
desecacin de la leche por atomizacin consiste en pulverizar la
leche concentrada en forma de gotas muy pequeas o de niebla en el
interior de una cmara en donde circula una corriente de aire
caliente en paralelo o en sentido opuesto a la trayectoria de las
gotas de leche concentrada que ingresan a la maquina. La corriente
de aire caliente transfiere el calor necesario a las gotas de leche
concentrada para evaporar el agua que contienen. Las partculas
desecadas van al fondo del equipo.
La temperatura inicial del aire caliente oscila entre 170 a
250C. Se tiene que cuando el agente desecador toma el agua del
producto y entra en contacto con las partculas, estas se enfran a
100C evitando la desnaturalizacin de los componentes de la
leche.
El funcionamiento del equipo se basa en principios: La leche
concentrada es enviada a gran presin a travs de una cabeza provista
de orificios muy pequeos, la leche es proyectada a la cmara por un
chorro de aire comprimido y la leche es dirigida a una turbina
horizontal que gira a gran velocidad bajo el efecto de una fuerza
centrifuga que proyecta en forma de niebla dentro de la torre.
J. LECITINACINLa leche en polvo entera es difcil de dispersar
debido a la capacidad hidrofbica de la grasa. La lecitina es una
sustancia con propiedades hidrfilicas y lipfilicas y es por esto se
puede utilizar para recubrir las partculas de polvo sirviendo de
puente entre la materia grasa y el agua, facilitando la dispersin
de la leche en polvo. (Behemer, 1984).
El vector que se utiliza generalmente para aplicar la lecitina
es el aceite de mantequilla; utilizando un lecho fludizado en donde
se calienta el polvo y se inyecta un chorro de aceite de
mantequilla 60C que contiene lecitina disuelta y que se mezcla con
las partculas de polvo en movimiento. A continuacin el producto
pasa a un segundo lecho fludizado o a otra seccin del mismo lecho
para la mezcla final y la refrigeracin antes del envasado.
2.3.- PARAMETROS DE OPERACIN
Recepcin de Materia Prima: baja carga microbianaMantenimiento de
la leche: debe ser enfriada por debajo de 6 grados
centgradosContenido grado 2.7%Fraccionamiento del glbulo de grasa:
aproximadamente hasta 1 micra de dimetroPresin en la
homogeneizacin: 150 - 350 atmTemperatura en la homogeneizacin:
75CPasteurizacin: 72-80 C por un tiempo de 15-16 segundosDesecacin
por Rodillos: Temperatura superior a 100CDesecacin por atomizacin:
-Temperatura inicial: 170-250 C -Enfriamiento a 100 C
2.4.- PARAMETROS DE CALIDAD1.- AcidezLa acidez de la leche
reconstituida puede estar en el rango de 0.11 a 0.15% de cido
lctico. Porcentajes inferiores indican una neutralizacin inadecuada
de la leche y si la acidez es mayor puede haberse utilizado como
materia prima leche de mala calidad o inadecuadas condiciones de
sanitizacin del rea de proceso y los operadores de produccin.2.-
SEDIMENTOSSe deben a partculas quemadas por el uso inadecuado de
temperatura y tiempo del tratamiento trmico durante el
proceso.3.-HUMEDADContenidos superiores a los establecidos en la
legislacin se deben a condiciones inadecuadas de desecacin. Al
respecto, si la leche es demasiado hmeda pierde rpidamente el sabor
y solubilidad; adems se deteriora antes de finalizar la vida til
del producto.4.- SOLUBILIDADLos factores que pueden afectar la
solubilidad de la leche en polvo pueden ser:*Desarrollo de acidez,
disminuye la solubilidad*Duracin del calentamiento. Al respecto, es
ms adecuado aplicar un tratamiento ms corto a temperatura mayor;
que, un tratamiento largo a menor temperatura
2.5.-NORMAS Y/O ESTANDARES
