Tema 6 - Producción industrial de leches de consumo (III) PDF

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14/10/2023 GRADUADO EN INGENIERÍA ALIMENTARIA Procesos y Tecnología en la Industria Láctea Tema 6: Producción industrial de leches de consumo (II) Profesor: Wendu Tesfaye Yimer ([email protected]) Departamento de Química y Tecnología de Alimentos ETS Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM) 1 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA INDICE Apartado 1: Leches de corta conservación Apartado 2: Leches de larga conservación Apartado 3: Leches concentradas Apartado 4: Innovación en leche de consumo Apartado 4: Innovación en leche de consumo Tema 6: Leches de consumo DÉBUT 05-11-24 2 1  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA 3 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Tecnologías de membranas en la agroindustria láctea. Esquema simplificado de un proceso de separación de membranas. (Schmeling et al, 2010) Principio de diafraccionar : separar en fº del tamaño de las molécs https://youtu.be/AOKiwbYdQeI 4 2  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo Tecnologías de membranas en la agroindustria láctea. En la industria láctea, la tecnología de membranas se asocia principalmente con Osmosis inversa (RO) – concentración de soluciones por eliminación de agua Nanofiltración (NF) – concentración de componentes orgánicos mediante la eliminación de parte de iones monovalentes como sodio y cloro (desmineralización parcial) Ultrafiltración (UF) Grasas y BT, prots y – concentración de moléculas grandes y macromoléculas lactosa Microfiltración (MF) Solo pasan losminerales y – eliminación de bacterias, separación de macromoléculas agua Espectro de Filtración Se retienen PROTS, GRASAS Y BT Principios fundamentales de las técnicas de filtración por membrana Para yogúr, aumentar ES (-> añadiendo leche en polvo o quitando el agua) 5 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Diseño Tubular Diseño Aplicación típica Laminas enrolladas en espiral OI, NF, UF Placas y bastidor UF, OI Tubular, basados en polímeros UF, OI Tubular, basados en cerámica MF, UF Fibra Hueca UF Diseño placas y Bastidor Diseño Fibra Hueca Diseño Laminas enrolladas en espiral Cartucho UF durante la filtración (A), retrolavado (B) y limpieza (C). 6 3  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo Diseño Tubular, basados en cerámica Tecnologías de membranas en la agroindustria láctea. Leche microfiltrada: a Tº baja ANTES DE APLICAR Hay que separar los glóbulos de grasos antes del filtrado ESTA TECH para que no queden retenidos DEBEMOS QUITAR Se consigue prácticamente la eliminación de las bacterias LOS GG (DESNATADO) y esporas bacterianos La cantidad de retenido supone solo un pequeño volumen ( TT bajo Índice INPS, mg/g - >6,0 5,9-4,5 4,4-1,5 se adecua más a tecnológico es el riesgo de coagulación de las caseínas (UHT) (presenten elevadas tasas de agregación y los productos sedimentación de proteínas): infantiles La estabilidad térmica (cabra) → depende en gran medida del pH tratamientos UHT, cuando el pH inicial de la leche de cabra es inferior a 6,9 tiene lugar una precipitación de proteínas y sales minerales que origina obturaciones en la planta UHT. Este problema (tratamiento UHT) puede controlarse bien Leche materna: ajustando el pH por encima de 7,0 PLS >>> mediante la adición de 0,2% de fosfato disódico, o Caseínas realizar precalentamiento. Adición de Transglutaminasa con fosfato sodico: Se caracteriza por entrecruzar proteínas a través de enlaces covalentes, específicamente entre los aminoácidos glutamina y lisina → estabilidad al calor. 29 LECHE CABRA : ESTABILIDAD DEPENDE DEL PH Y QTÉ DE PROTS PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA OTRAS LECHES: leches de oveja y cabra Procedimiento para el tratamiento UHT de leche con Leche cruda de oveja/Cabra alto contenido proteico caracterizado porque comprende las etapas de: Desnatado centrífugo (a) alta pasteurización y homogeneización de la leche previamente estandarizada en materia grasa (b) adición de la enzima transglutaminasa e incubación Estandarización en materia grasa (ej: 1,55% (p/p)) 4-40 °C/2-36 h * (c) tratamiento térmico de alta intensidad; donde se Alta pasteurización (80-95°C/15-300 s) estabiliza la leche mediante la adición de un estabilizante seleccionado entre una sal fosfato, Homogeneización (5-15 MPa en la 1 ° etapa y, una sal citrato y una combinación de las mismas. opcionalmente, a 0-5 MPa en la 2 ° etapa) SALES ESTABILIZANTES SE PUEDE AÑADIR ANTES DE : importante !!!!! La leche pasteurizada se enfría (4-40 °C) *El empleo de estabilizante a base de sales fosfato, * citrato, o una combinación de ambas, que puede añadirse Incubación con la enzima transglutaminasa bien: (0,001-0,01 g/litro), 6-15°C/10-26 h incubacion antes de la pasteurización de la leche antes de la adición de la enzima * o bien antes del tratamiento térmico de alta Tratamiento térmico de alta intensidad UHT (140-155 °C/2-30 s) intensidad UHT. Asimismo, en una realización particular, dicha sal fosfato se añade en una cantidad de 0,1-1,2 g de sal fosfato por Una segunda homogeneización en fase aséptica en litro de leche tratada. una o dos etapas (una presión de 15-25 Mpa 1 ° etapa y, opcionalmente, a 0-7,5 Mpa 2 ° etapa) Se enfría entre 15 y 30 ° C y se envasa asépticamente 30 15  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos Leches saborizadas, aromatizadas o batidos Se entiende por leches aromatizadas o batidos: las destinadas al consumo humano y a que han sido tratadas térmicamente (normalmente UHT) y a las que se les ha añadido una serie de ingredientes que les aportan unas características organolépticas de color, aroma y sabor determinadas. Pueden ser preparadas a partir de leche natural, concentrada o en polvo, total o parcialmente desnatado Ingredientes más comunes: Cacao en polvo: Aromatizantes y saborizantes: vainilla y fresa Edulcorantes y azucares añadidos Hidrocoloides (estabilizantes, emulsionantes) para modificar la textura Y/o mejorar la emulsión → especialmente en las leches con cacao previene sedimentación de partículas Ingredientes de origen lácteo: lactosuero, leche en polvo, caseinatos, permeados, etc. 31 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES ENRIQUECIDAS Y FORTIFICADAS Enriquecida. Se obtiene a partir de cualquier tipo de leche, añadiendo principios inmediatos, vitaminas y minerales. Las formas comerciales más conocidas son: la leche enriquecida en calcio y la leche desnatada enriquecida en vitaminas A y D, que son las que se pierden al eliminar el contenido graso de la leche. Enriquecimiento en vitaminas (A y D) creo que pregunta pq : 1) Vits liposolubles 2) Variaciones estacionales existe variaciones estacionales en el contenido de vitaminas naturales de la leche debido a las diferencias en los patrones de alimentación del ganado La fortificación de la leche líquida con vitaminas A y/o D es obligatoria en varios países La leche líquida, especialmente la leche descremada, debería ser fortificada por lo menos con las vitaminas A y D La leche líquida se fortifica justo antes de su pasteurización o tratamiento ultra-térmico Los tratamientos térmicos UHT y esterilización apenas reducen el contenido en vitaminas A y D, la C si es termolábil 32 16  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos Microencapsulación: Leche fortificada con hierro microencapsulado es una técnica que protege a los materiales encapsulados de factores como el calor o la humedad, permitiendo mantener su estabilidad y propiedades Ayuda a que los materiales frágiles resistan las condiciones de procesamiento y empacado y, además posibilita su liberación controlada por factores tan diferentes como disolución en agua, esfuerzos de cizalla, temperatura, reacciones químicas y enzimáticas o por cambios en la presión osmótica Se denomina micropartícula a una Liposomas: Se trata de micropartículas partícula cuyo diámetro varía desde 1 compuestas básicamente por lípidos y agua µm hasta 1 mm Se elaboran con moléculas anfifílicas que Las capsulas que rodean a la sustancia poseen sitios hidrofóbicos (p.ej. Lecitina, activa varían en tamaño de 50 nm a 2 fosfolipidos) mm dependiendo del proceso de Si el material a encapsular es hidrofílico, se nano o microencapsulación que se agrega en la fase acuosa, mientras que si es realice lipofílico, se agrega en el solvente orgánico 33 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES ENRIQUECIDAS Y FORTIFICADAS Enriquecimiento con minerales: la leche es un excelente vehículo de nutrientes que permite ser enriquecida fácilmente en ellos gracias a sus propiedades físicas- químicas Parte de calcio natural de la leche puede precipitar durante el tratamiento térmico El tratamiento térmico aplicado a la leche siempre produce una precipitación de sales de calcio en mayor o menor medida según la intensidad del tratamiento Las sales pueden modificar el equilibrio iónico de la leche, por lo que la dosis debe ajustarse bien para evitar la formación de sedimentos Uso polifosfatos (regulador de la acidez, estabilizante y emulgente) También pueden microencapsularse, especialmente para otros minerales como Fe, Zn, etc. Opciones: Se usan sales solubles (gluconato, lactato, cloruro) → (citrato y carbonato cálcico son menos solubles) Adición de proteínas de leche (contienen Ca en su estructura) Proceso de ultrafiltración 34 17  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES ENRIQUECIDAS Y FORTIFICADAS Proceso Tecnológico de Fortificación de la leche líquida: Las vitaminas liposolubles se pueden agregar en polvo o en una solución oleosa/sobre la estandarización mientras que las vitaminas hidrosolubles y los minerales se agregan en polvo directamente a la leche líquida La leche líquida se fortifica justo antes de su pasteurización o tratamiento ultratérmico, y es fundamental asegurarse que haya una buena distribución de los nutrientes en la leche antes de efectuar cualquier tratamiento de calor La homogeneización es especialmente importante al usar las formas oleosas de vitaminas Se puede hacer una premezcla que se precalienta: normalmente si se adiciona mas de un elemento (vitamina A y D y calcio) Durante el tratamiento térmico se perderán vitaminas, para evitar esto: Se añade un exceso sobre la dosis estimado Se puede añadir de forma aséptica tras el tratamiento Adición aséptica térmico si vit liposoluble se puede añadir en forma de polvo normalmente se añade vits hidrosolubles 35 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES ENRIQUECIDAS Y FORTIFICADAS Otras leches: como insaturados se oxidan fácilmente Lo más habitual: leches ricas en ω-3, sustitución de grasa por aceites vegetales (nuez, oliva, girasol, etc), adición de isoflavonas de soja, fibra (inulina) como prebiótico Grasas insaturadas son más oxidables Desaireación Microencapsulación de ingredientes Adición de antioxidantes (vit, E y C) Envases protectores de la luz Los ingredientes añadidos pueden proporcionan sabores extraños → microencapsulación (es cara); ingredientes enmascadores (zumos etc.) La adición de grasas extrañas requiere de emulsionantes y correcta homogenización Inulina mejora palatabilidad de la leche desnatada → se usa como sustituto de azúcares y de grasas 36 18  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES SIN LACTOSA La intolerancia a la lactosa: es una sintomatología principalmente digestiva que aparece debido a la imposibilidad de digerir la lactosa La causa es el déficit de la enzima lactasa (β- Galactosidasa), encargada de hidrolizar la lactosa en azúcares más simples para que puedan ser absorbidos Es la lactosa sin digerir la que va a pasar al intestino grueso y puede llevar a síntomas digestivos desagradables y por tanto a la aparición de intolerancia. 70% de la población mundial sufre de mala La presencia de lactosa no digerida aumenta la digestión o de intolerancia a la lactosa presión osmótica con la consecuente secreción de agua y electrolitos al lumen intestinal, el peristaltismo se ve incrementado y se producen intensas diarreas Por otra parte, la fermentación de la lactosa por las bacterias del colon produce gases tales como el: dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2) y metano (CH4) Esta producción de gases en forma excesiva causa distensión abdominal, dolor, y flatulencias, sintomatología comúnmente referida como intolerancia a en el borde de las microvellosidades del intestino delgado la lactosa 37 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos Lactosa Glucosa LECHES SIN LACTOSA Leche con lactosa La forma más utilizada por la industria consiste simplemente en romper el enlace de la lactosa para obtener glucosa y galactosa Este proceso se puede hacer de dos formas después del tratamiento termico: – Haciendo pasar la leche por un soporte en el que se encuentra Lactasa Galactosa inmovilizada la enzima: se produce la digestión del disacárido, con la inmovilizada La lactasa inmovilizada ventaja de que la enzima puede usarse varias veces. convierte lactosa en – Añadiendo la lactasa directamente a la leche: enzimas libres, que La β-D-galactosidasa glucosa y galactosa (EC 3.2.1.23) β-(1→4) glicosídico generalmente se emplean en procesos discontinuos, Tratamientos por lote, antes de la esterilización por UHT Leche sin lactosa El poder reductor de la glucosa y galactosa, es mayor al El grado de hidrólisis obtenido a 8℃ de temperatura según el tiempo empleado de la lactosa la Reacción de Maillard pueden ser un y la dosis de enzima en mililitros por litro de leche a tratar problema la glucosa y la galactosa son más reactivas que la lactosa a temperaturas elevadas y pH superiores a 5,0 Enzimas (β-Galactosidasa) procedentes de diferentes orígenes Utilización de UHT directo para hidrolizar la lactosa; tratamiento ≈ 24 h en refrigeración Las reacción de Maillard continua durante el Es frecuente el uso de enzimas inmovilizada almacenamiento (aumentando con la T) → la T de La pureza de la lactasa es importante, no ha de tener otras almacenamiento no ha de ser alta actividades concomitantes (lipolíticas, proteolíticas etc.) Se puede añadir la enzima en condiciones asépticas La leche presenta un sabor mas dulce tras el tratamiento térmico 38 2 métodos para leche deslact : 1) Enzimas 2) UF 19  14/10/2023 ULTRA Y NANO !!! importante PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos ULTRA FILTRACION EN LECHES SIN LACTOSA Tecnología de membranas SIN LACTOSA /la deslactosada. se utiliza un proceso de ultra y nano filtración. Para separar la lactosa se emplea la ultrafiltración, que con un tamaño de poro entre 0,001 y 2μm retiene la grasa y las proteínas y deja pasar el azúcar y los minerales. Recientemente, la tecnología de membranas ha ganado más interés por su proceso de ahorro energético Por tanto, la lactosa puede pasan fácilmente a través de la membrana mientras retienen todas las grasas y proteínas de la leche en el retenido Retentado/concentrado Leche sin lactosa permeado/filtrado 39 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES INFANTILES El permeado de UF contiene la lactosa SLIDE IMPORTANTE !!!! Retentado de UF Permeado de NF la leche se somete a un proceso de ultrafiltración (UF) en el que se obtiene un retentado de UF, con un nivel de proteína entre 7.9% y 8.7%, y un permeado de UF. El permeado de UF es sometido a nanofiltración(NF) y el permeado de NF se mezcla con el retentado de UF para conseguir una leche que es ultrapasteurizada y envasada. 40 20  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES INFANTILES 41 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES INFANTILES Existen regulaciones especificas de uso de ingredientes en leches infantiles Proteínas ✓ Reducción del nivel de proteínasde las caseínas ✓ Fraccionamiento de las proteínas lácteas ✓ Enriquecimiento con proteínas de suero ✓ Reducción de la fracción de caseínas ✓ Enriquecimiento con amino ácidos esenciales ✓ Uso de proteínas vegetales (soja) Lípidos: ✓ Grasa láctea de forma minoritaria ✓ Grasa vegetal: soja, girasol, colza, cártamo ✓ Grasas del pescado ✓ Alto contenido en ácidos grasos esenciales e insaturados Carbohidratos: ✓ Lactosa principalmente, y maltodextrinas, almidones y maltosa Minerales y vitaminas. Emulsionantes. Dirigido a todas las mujeres que se han propuesto quedarse o ya están embarazadas 42 21  14/10/2023 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA 43 PROCESOS Y TECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA LÁCTEA Innovación en leche de consumo y productos lácteos LECHES INFANTILES 44 22  14/10/2023 45 Leche de inicio : hasta 4-6 meses Continuación : a partir de 6 meses pasó vitef, solo dijo : estas son las recomendaciones cf : fotos para slide Formulas especiales si Pos alfa -> sldjf de palmitato -> estreñimiento 23