Tratamientos térmicos usados para la conservación en la industria láctea

1. Tratamientos térmicos usados para la conservación en la industria láctea Roberto Andrés Giraldo López Sara Milena Vargas Espinosa Estudiantes de Ingeniería Agropecuaria

3. La leche es un alimento consumido en todo el mundo debido a sus excelentes propiedades nutricionales. Sin embargo, por su naturaleza y composición, la leche es también un medio ideal para el desarrollo de microorganismos que pueden llegar a ella a través de la ubre y los pezones, del equipo de ordeño, del ordeñador, del suelo, etc. • La refrigeración de la leche inmediatamente después del ordeño permite controlar el crecimiento de ciertos microorganismos, pero no es suficiente para los microorganismo patógenos.

4. El principio general de los tratamientos térmicos a los cuales es sometida la leche se basa en suministrarle energía en forma de calor durante un tiempo determinado según las reacciones deseadas, y en un posterior enfriamiento a la mayor velocidad posible.

5. PARAMETROS A OBSERVAR EN LA LECHE

6. Temperatura y tiempo del calentamiento La relación entre la temperatura y el tiempo de calentamiento es logarítmica en lo referente a la destrucción de microorganismos. En ese sentido, si la temperatura se eleva en 10ºC, la carga microbiana desciende en 1/10 del valor inicial. Es importante considerar que la calidad higiénica de la leche cruda que ingresa a la planta, debe ser controlada a través de las pruebas de calidad, con el fin de garantizar que el tiempo y la temperatura de calentamiento seleccionado en la planta es el más adecuado. No es conveniente modificar las temperaturas y tiempos porque pueden darse modificaciones en la estructura y composición de la leche. Modificaciones en las sustancias nitrogenadas, sales minerales y contenido vitamínico principalmente.

7. Sistemas de calentamiento

8. Tipo y número de microorganismos Se busca principalmente eliminar microorganismos patógenos como el Mycobacterium tuberculosis, la brucella,E coli entre otros. Así como también los termos resistentes y esporulados. La flora presente en la leche incluidas se destruyen a temperaturas dentro del rango de 70 a 90ºC. Las bacterias acido lácticas termófilas y las esporas de los bacilos requieren una temperatura superior a 100ºC.

9. pH de la leche Cuanto menor es el valor del pH de la leche menor es la temperatura de calentamiento de la leche. La leche fresca antes del calentamiento tiene valores de pH entre 6.4 y 6.6. Las proteínas tienden a coagularse por el calor, los microorganismos quedan encapsulados y el efecto germicida disminuye, tambiénlas partículas de proteína coaguladas se queman y pueden adherirse a las paredes del intercambiador de calor dificultando el proceso.

10. Movimiento de la leche y velocidad de la transmisión de calor en los equipos Para el tratamiento térmico se emplean los intercambiadores de calor generalmente de placas, tubulares y de superficie rugosa, la transmisión de calor se realiza en la mayoría de los sistemas de calentamiento a través de un plano divisorio. Se habla de un traspaso de calor que depende de: • Conductividad térmica especifica • Diferencia de temperatura entre medios • Espesor del plan divisorio • Coeficiente de transmisión térmica • Cantidad de partículas de leche adheridas a las placas de intercambio Si no son controlados adecuadamente pueden disminuir el efecto germicida del tratamiento térmico.

11. SISTEMAS DE CALENTAMIENTO(TRATAMIENTOS TERMICOS)

12. En la industria lechera se utilizan principalmente tres tratamientos térmicos: • Termizaciòn • Pasteurización • Esterilización Sin embargo, la selección del tratamiento térmico a aplicar depende de los objetivos que se persigan y del producto que se desee elaborar.

13. TERMIZACIÒN • Es una operación concebida originalmente como un tratamiento térmico aplicado a la leche para la elaboración de quesos, la termizaciònse aplica a la leche con el objetivo de destruir y/o detener el crecimiento de las bacterias psicrotrofas, las cuales pueden multiplicarse y crecer a bajas temperaturas, y producir lipasas, proteinisas y fosfolipasastermorresistentes.

14. La relación Tº/tiempo en este tratamiento térmico es de 57 a 68ºC durante 15 segundos. • Este tratamiento permite conservar la leche durante al menos tres días sin efectos adversos en la calidad de la leche. • Puede llevarse acabo utilizando preferiblemente un intercambiador de calor de placas.

15. EFECTOS DE LA TERMINIZACIÒN SOBRE LOS COMPONENTES Y M.O DE LA LECHE. No produce cambios significativos en los componentes de la leche, pero si en ciertas enzimas y M.O presentes normalmente en la leche. EFECTOS DE LA TERMINIZACIÒN SOBRE EL RENDIMIENTO QUESERO Puede incrementar el rendimiento quesero debido a que este tratamiento permite reducir y en algunas veces reversar parcialmente la disociación de la ß- caseína y del calcio de las micelas y de caseína.

16. PASTEURIZACIÒN Es el tratamiento térmico mas utilizado para minimizar los posibles riesgos ocasionados por los microorganismos patógenos que esta pueda contener. Esta operación ha sido concebida para destruir los principales patógenos termo resistentes no formadores de esporas como: • Coxielabumetii • Mycobacterium tuberculosis • Listeria monocytogenes

17. Algunos tipos de pasteurizacion: • LTLT(Lowtemperaturelong time): 30 minutos a 63ºC • HTST(High temperature short time): minimo 15 segundos a 72ºC. En el caso de las cremas de leche el HTST debe ser de al menos 80ºC y mantenerse 5 seg. Luego de que la leche sea sometida a la pasteurizaciòn, debe ser enfriada (T ~ 4ºC) con el fin de evitar crecimiento de microorganismos psicrofilos causantes de la perdida de su calidad.

18. Pasterización baja o lenta Este sistema responde de mejor manera a la conservación nutricional de la leche, el efecto germicida no es muy eficaz cuando la leche llega con una carga microbiana alta a la planta. No es un sistema muy rentable pues, las instalaciones ocupan bastante espacio con limitada capacidad de pasterización por bache. La temperatura de tratamiento térmico es de 63 a 65ºC durante 30 minutos.

19. Pasteurización Rápida Se emplea con mayor frecuencia pues los cambios en las estructuras de las proteínas no son tan notables así como la precipitación reducida de sales y la fosfatasa alcalina es inactivada. Este sistema es uno de los más económicos: • No requiere de grandes espacios • El calor se recupera en una proporción del 80 al 90% La temperatura de tratamiento térmico es de 71 a 74ºC durante 40 a 45 segundos. La pasterización rápida se realiza en un pasterizador de placas.

20. Pasteurización alta • Elevado efecto germicida; ideal utilizarlo cuando la calidad higiénica de la leche cruda es deficiente. Es posible que se dé la coagulación del 20% de la albumina y globulina. La capacidad de formación de grasa en la leche también se ve disminuida por la desnaturalización de los glóbulos grasos. • La caseína no se afecta por encima de temperaturas del orden de los 120ºC. La temperatura de trabajo en la pasteurización alta es de 85ºC durante un tiempo de 8 segundos. • Para verificar el manejo adecuado de temperaturas y tiempos de trabajo, se valora la enzima peroxidasa la cual se inactiva a 85ºC. La prueba para la detección de la enzima debe ser negativa. Y la presencia de enzima fosfatasa alcalina es síntoma de que hubo deficiencias en el manejo de temperatura y tiempo.

21. Ultra pasteurización La reducción de la carga microbiana es bastante elevada por la acción de una alta temperatura en un breve espacio de tiempo. Siendo la temperatura entre 135 hasta 150ºC por un tiempo de 2 a 8 segundos. Se tiene que las modificaciones fisicoquímicas se suceden en igual proporción a las que se dan en la pasterización alta.  La ultra pasterización se emplea en la producción de leche como bebida y de leches saborizadas; los costos de instalación son más elevados que para los sistemas de pasterización rápida y alta por el consumo de energía y el grado de automatización.

22. ESTERILIZACIÓN • La esterilización permite obtener productos de muy larga duración, debido a la destrucción de prácticamente todos los microorganismos, incluyendo las esporas bacterianas. • Este tratamiento termico utiliza dos métodos: Sistema continuo, cerrado con envasado aséptico, en un rango de temperaturas en te 105 y 120ºC durante 10-40 minutos Calentamiento UHT durante pocos segundos (3-5s) a 135-145ºC.

23. EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA APLICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

24. A) Equipos para procesos discontinuos Marmitasa)De vapor b) De gas c) De calentador electrico

25. a) y b) De chaqueta con agitador y raspador c) De chaqueta al vaciod) De serpentin con agitador

26. Pasteurizador lento

27. B) Sistemas continuos de pasteurización Sistema de pasteurización continuo

28. Intercambiador de placas

29. Intercambiador de calor tubular

30. Banco de Hielo a) Tanque de enfriamiento de agua b) Formacion de hielo La aplicación de calor a la leche conduce numerosos cambios biológicos, químicos y fisicoquímicos, que afectan sus propiedades nutricionales, organolépticas y/o tecnológicas.

31. VENTAJAS Y DESVENTAJAS CALENTAMIENTO DIRECTO E INDIRECTO

34. CIBERGRAFIA • Agroindustria de productos lácteos. Universidad Nacional de Colombia. Dirección Nacional de Innovación Académica. Disponible en: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/lacteos/html/modulo2.html • Lección 19, Tratamiento térmico. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Disponible en: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/211613/Modulo_zip/leccin_19_tratamiento_trmico.html