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“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU” TEMA: FILTRADO DE LA LECHE.

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INTRODUCCIÓN

En los diferentes procesos de producción de alimentos, se presenta la necesidad de separar los componentes de una mezcla en fracciones, para de esta manera poder describir los sólidos divididos y predecir sus características. Dentro del amplio campo de las separaciones existen dos grandes grupos:  

El grupo de las separaciones difusionales que son realizadas con cambios de fases y transporte de materia de una fase a otra. Los métodos correspondientes a las separaciones mecánicas la cual comprende filtración, sedimentación, centrifugación y tamizado.

Estas separaciones son aplicables a mezclas heterogéneas y no a homogéneas y la forma de separación depende de la naturaleza de la partícula que vaya a ser separada y de las fuerzas que actúan sobre ella para separarlas. Las características de las partículas más importantes a tener en cuenta son el tamaño, la forma y la densidad, y en el caso de fluidos, la viscosidad y la densidad, aplicables en separaciones de: sólidos de gases, gotas de líquidos de gases, sólidos de sólidos y sólidos de líquidos. El comportamiento de los diferentes componentes a las fuerzas establece el movimiento relativo entre el fluido y las partículas, y entre las partículas de diferente naturaleza. Debido a estos movimientos relativos, las partículas y el fluido se acumulan en distintas regiones y pueden separase y recogerse, por ejemplo en la torta y en el tanque de filtrado de un filtro prensa.

FILTRACIÓN

La filtración es la operación Unitaria en la que el componente sólido insoluble de una suspensión sólido-líquido se separa del componente líquido haciendo pasar este último a través de una membrana porosa la cual retiene a los sólidos en su superficie (filtración de torta) o en su interior (Clarificación), gracias a una diferencia de presión existente entre un lado y el otro de dicha membrana. A la suspensión de sólidos en líquidos se conoce como papilla de alimentación o simplemente suspensión, al líquido que pasa a través de la membrana se conoce como filtrado, la membrana es conocida como medio filtrante y a los sólidos separados se conocen como torta de filtración. Como fue dicho, el fluido circula a través del medio filtrante en virtud de una diferencia de presión, existiendo los filtros que trabajan con sobrepresión aguas arriba, presión atmosférica aguas arriba y los que trabajan al vacío, aguas abajo. La teoría de filtración es valiosa para interpretar análisis de laboratorios, buscar condiciones óptimas de filtración y predecir los efectos de los cambios en las condiciones operacionales. El empleo de esta teoría está limitado por el hecho de que las características de filtración se deben determinar siempre en la lechada real de que se trate, puesto que los datos obtenidos con una lechada no son aplicables a otra. Al comparar la filtración a nivel industrial ésta difiere de la del laboratorio en el volumen de material manejado y en la necesidad de manejarlo a bajo costo. Para obtener un gasto razonable con un filtro de tamaño moderado, se puede incrementar la caída de presión del flujo o disminuir la resistencia del mismo. Para reducir la resistencia al flujo el área de filtrado se hace tan grande como sea posible, sin aumentar el tamaño total del equipo o aparato de filtración. La selección del equipo de filtrado depende en gran medida de la economía. Las aplicaciones de la filtración en la industria alimenticia se pueden considerar en tres categorías. La primera incluye todas las aplicaciones en las que la suspensión que contiene grandes cantidades de sólidos insolubles se separan en los sólidos y líquidos que la componen, formándose una torta en la parte anterior del medio conociéndose el proceso como filtración por torta o de torta. La segunda categoría se denomina clarificación y en esta se quitan pequeñas cantidades de un sólido insoluble a un líquido valioso donde el propósito es generalmente producir un líquido claro. La tercera se denomina micro-filtración donde se separan partículas muy finas por lo general microorganismos de los alimentos.

FILTRADO DE LA LECHE El filtrado de la leche es un proceso importante en la elaboración de quesos. La operación consiste en hacer pasar el producto a través de una tela para eliminar pelos, pajas, polvo, insectos y otras suciedades que generalmente trae la leche, especialmente cuando el ordeño se realiza en forma manual. El paño para ser usado como filtro de la leche debe encontrarse limpio. La tela o paño debe lavarse después de cada uso con detergente y una solución de cloro a 100 partes por millón (ppm). Así también, durante el proceso de filtrado, deben ser remplazados frecuentemente de modo que la suciedad no se convierta en el vehículo de transmisión de microorganismos a la leche. Es muy importante destacar que los paños que se usan en esta operación, deben limpiarse y cambiarse frecuentemente, aunque no se note la suciedad que pueda contener. Todas las acciones que aquí se describen deben realizarse obligatoriamente, si se desea obtener un producto final de buena calidad. La operación de filtrado de la leche sólo logra eliminar las suciedades más grandes, aquellas que puedan ser retenidas por el paño. Sin embargo, a través del filtro logran pasar una cantidad inmensa de microorganismos que en definitiva dañan la calidad del queso o pueden causar enfermedades al consumidor. Por estas razones es fundamental eliminarlos de la leche. La pregunta lógica que hay que hacerse a continuación es: ¿Cómo eliminar los microorganismos que son indeseables en la leche, para que no se obtengan también en el queso? La eliminación de este tipo de microorganismos se logra en forma eficiente mediante la pasteurización de la leche. A pesar de que esta técnica aún no es aplicada en todas las plantas procesadoras lácteas de nuestro país, es importante que usted estimado (a) empresario (a) conozca aspectos importantes sobre la misma.

Procesos de filtración En la industria lechera, se utilizan cuatro procesos de filtración de membrana diferentes: la microfiltración (MF), la ultrafiltración (UF), la nanofiltración (NF) y la ósmosis inversa. La imagen muestra qué componentes de la leche y el suero se pueden concentrar mediante cada proceso, según la densidad de la membrana.    Ósmosis inversa La ósmosis inversa es el proceso con la membrana más estrecha posible en la separación de líquidos. Concentra el total de material sólido, y solo el agua puede pasar a través de la membrana; se retiene todo material disuelto y suspendido. Producto de entrada

Aplicación

Producto final

Ventajas

Leche descremada

Concentración

34 % de material sólido total

Leche entera

Concentración

30 % de material sólido total

Suero dulce

Concentración

24 % de material sólido total

Ahorro de transporte, costo de procesamiento reducido, concentración previa antes de la evaporación, reutilización de material permeado de ósmosis inversa

Suero ácido

Concentración

17-18 % de material sólido total

Suero dulce de ultrafiltración

Concentración

22 % de material sólido total

Suero ácido de ultrafiltración

Concentración

18 % de material sólido total

Suero de leche dulce

Concentración

26 % de material sólido total

Agua blanca

Concentración

14 % de material sólido no graso

Reducción de desechos

Material permeado de ósmosis inversa

Depuración

Material permeado de depuración

Material permeado de nanofiltración

Depuración

Material permeado de depuración

Reutilización de material permeado de depuración, carga medioambiental reducida, reutilización de agua

Condensado de evaporador

Depuración

Material permeado de depuración

   Nanofiltración (NF)

La nanofiltración separa una gama de minerales de los líquidos, lo que permite que solo el fluido y ciertos iones monovalentes pasen a través de la membrana.

Producto de entrada

Aplicación

Producto final

Ventajas

Leche descremada

Concentración y desalinización

25 % de material sólido total 20 % de desalinización

.- Desmineralización y concentración de parte con bajo costo .- Costo de concentración reducido comparado con ósmosis inversa

Suero dulce

Concentración y desalinización

30 % de material sólido total 40 % de desalinización

Suero ácido

Concentración y desalinización

20-21 % de material sólido total 25 % de desalinización

Material permeado dulce de ultrafiltración

Concentración y desalinización

25 % de material sólido total 40 % de desalinización

Material permeado ácido de ultrafiltración

Concentración y desalinización

22 % de material sólido total 30 % de desalinización

Concentrado de proteína de suero 35-80

Concentración

Ingredientes a base de productos lácteos

Suero salado

Desalinización

Solución de limpieza

Purificación

Alta concentración de retención de ultrafiltración antes del secado Recuperación de proteínas y sal

Solución de limpieza cáustica purificada

Reutilización de solución de limpieza cáustica Carga medioambiental reducida

   Ultrafiltración (UF)

La membrana de ultrafiltración (UF) separa el material de entrada (p. ej., leche descremada) en dos flujos, lo que permite que el agua, las sales disueltas, la lactosa y los ácidos la atraviesen en cualquier dirección, mientras se retienen (y por lo tanto, se concentran) las proteínas y grasas.

Producto entrada

de

Aplicación

Producto final

Ventajas

Concentrado de proteína de suero 35-80+ Proteína aislada de suero >90; productos especiales, yogures, aderezos postres, etc.

Ingredientes valor

Suero dulce

Concentración proteína

de

Suero ácido

Concentración proteína

de

Material permeado de microfiltración

Concentración proteína

de

Proteína aislada de suero 90+; proteínas de suero natural

Leche

Concentración proteína

de

Concentrado de proteína de suero 42-85

Leche

Estandarización proteína

de

Queso, leche, leche en polvo, leche líquida, yogur

Economía procesamiento mejorada

Leche

Quesos ultrafiltración

de

Queso feta, queso queso fresco, etc.

Leche fermentada

Quesos ultrafiltración

de

Requesón, queso crema, skyr, yogur griego, mascarpone

Economía de procesamiento mejorada, mayor rendimiento, mayores ganancias, textura más suave, textura más homogénea, producción flexible, producción continua y simple, y menor cantidad de suero ácido

blanco,

de

alto

de

Suero de leche dulce

Concentrado

Material retenido ingredientes alimenticios

para

Valor agregado

   Microfiltración (MF) La microfiltración emplea el tipo de membrana más abierta, que se utiliza para separar bacterias, esporas y glóbulos de grasa del flujo; también se usa para el fraccionamiento de la leche descremada. Aplicaciones: membranas cerámicas de microfiltración Producto de entrada Leche

Aplicación

Producto final

Ventajas

Fraccionamiento de proteína de suero Estandarización de caseína

Proteína de suero natural; proteína aislada de suero 90+/MCC, CAS/TOP 90+ Leche para quesos con caseína estandarizada

Ingredientes de alto valor; economía de proceso mejorada

Suero

Extracción de grasa Eliminación bacteriana

Proteína aislada de suero 90

Ingredientes de alto valor; calidad de producto mejorada

Salmuera de queso

Purificación

Salmuera de queso purificada

Leche

Eliminación bacteriana con Bactocatch®

Leche de larga vida útil (Extended Shelf Life, ESL), leche purificada para producción en polvo y leche líquida

Eliminación de la contaminación superficial de queso; calidad de queso mejorada Leche de vida útil prolongada; sabor fresco durante más tiempo

Leche para quesos Fraccionamiento de proteína de suero

Suero

Extracción de

Leche para quesos purificada

Calidad de leche uniforme Ausencia de bacterias termófilas o esporas

Proteína de suero natural; proteína aislada de suero 90+

Ausencia de aditivos de nitrato

Estandarización de caseína

Productos de proteína de suero natural de alto valor

Proteína aislada de suero 90

Ausencia de lactobacilos

Estandarización de caseína de leche para quesos Ingredientes de alto valor; calidad de producto mejorada

grasa Eliminación bacteriana