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Leche en Polvo Facultad de veterinaria Departamento de Ciencia y Tecnología de la Leche

Montevideo-Uruguay Setiembre 2014

Dr. MSc. Darío J. Hirigoyen

Temas a desarrollar 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Definición de producto Características de leche en polvo Volúmenes y destino de exportación Porque leche en polvo? Algo de historia Flujograma de proceso Diferencias de procesos de elaboración e implicancias Envasado Bibliografía.

¿Que es la leche en polvo? •

Según el Capítulo 16, del Reglamento Bromatológico Nacional

• 16.2.8. Leche en polvo. Es el producto que se obtiene por deshidratación de la leche entera, descremada o semi-descremada, apta para la alimentación humana, mediante procesos tecnológicos adecuados autorizados.

• La leche en polvo es aquella en la que se elimina la mayor parte de su agua de constitución, dejando un máximo del 5%, correspondiendo el restante 95% a las proteínas, lactosa, grasa, sales minerales, etc.

¿Cuales tipos son frecuentes? • Se distinguen dos tipos de leche en polvo desde el punto de vista comercial:

1-Leche en polvo entera, con un mínimo del 26% de materia grasa en peso. 2-Leche en polvo desnatada , con un máximo del 1,5% de grasa en peso.

La primera se conserva por un período máximo de seis meses, debido al enranciamiento de alto contenido en grasa. La leche en polvo desnatada se puede conservar bien por un período de hasta tres años.

¿Cuales son sus características? -Color uniforme, blanco o cremoso claro, carente de color amarillento o pardo, característicos de un producto recalentado. -Olor y sabor fresco y puro, antes y después de reconstitución. -Humedad, máximo 5% en peso. -Materia grasa, como mín.26% en peso para la leche entera y 1,5% como máximo para la desnatada. -Acidez expresada en ácido láctico, 1,45% en peso como máx. para la leche entera y 1,85% como máx. para leche desnatada. -Acidez de la grasa, expresada en ácido oleico, máximo del 2% en peso de la grasa.

¿Cuales son sus características? - Ausencia de impurezas macroscópicas. - Índice de solubilidad: para la leche entera, un mililitro como máx.; para la leche desnatada, 1,25 ml. como máximo. - Menos de 100.000 colonias de gérmenes por gramo de leche en polvo. - Ausencia de coliformes en 0,1 g de leche en polvo. - Prueba de la fosfatasa negativa.

IVF= índice volumen físico IPO= índice personal ocupado

Las exportaciones de leches en polvo marcan un récord en valor promovidas por los altos precios del mercado internacional.

El precio promedio de la leche en polvo entera exportada por Uruguay en el mes de agosto aumentó un 3% respecto al mes de julio, ubicándose en 4.721 U$S/Ton. Los precios de exportación de Europa (del norte) y Oceanía cayeron un 13% respecto al mes anterior, ubicándose en los 3.808 US$/Ton y 3.142 US$/Ton respectivamente.

Leche en Polvo Entera Volúmen (Toneladas) Año/Mes

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

TOTAL Variación

2007

3.062

710

2.718

2.736

788

2.411

4.864

3.766

4.225

2.534

2.976

3.455

34.246

2008

1.645

393

3.460

2.217

4.120

3.170

3.808

4.443

3.740

3.228

6.161

1.054

37.437

9%

2009

1.200

3.832

2.635

2.363

3.833

4.150

5.427

5.542

5.995

3.757

6.349

6.571

51.653

38%

2010

4.034

4.096

4.992

7.453

3.534

3.544

4.433

4.214

5.165

7.413

6.390

4.768

60.034

16%

2011

4.518

2.775

5.323

5.451

4.769

2.801

4.476

3.681

6.200

4.026

5.072

3.303

52.395

-13%

2012

3.029

4.857

7.443

6.294

2.342

1.364

2.822

6.982

10.771

3.650

3.414

5.420

58.388

11%

2013

4.664

5.296

6.366

4.340

3.760

4.009

7.649

11.106

6.650

7.036

5.879

8.893

75.646

30%

2014 9.530 8.317 Fuente: INALE en base a datos de URUNET

4.200

8.263

5.975

4.542

2.730

1.524

Precio Promedio (US$ FOB/Toneladas)

Año/Mes Ene Feb 2007 2.219 2.247 2008 3.912 2.706 2009 1.755 1.731 2010 2.848 2.808 2011 3.541 3.583 2012 3.732 3.857 2013 3.711 3.942 2014 4.979 5.138 Fuente: INALE en base a datos de URUNET

Mar 2.317 4.145 1.993 3.007 4.036 4.032 3.899 4.949

Abr May Jun 2.506 2.751 2.650 4.008 4.248 4.585 2.005 2.259 2.148 3.320 3.088 3.428 4.484 4.676 4.601 4.115 3.849 3.957 4.204 4.568 3.840 5.151 5.308 4.934

Jul 2.605 4.225 2.164 3.354 4.638 3.586 4.486 4.575

Ago 3.220 4.568 2.350 3.643 3.923 3.666 4.828 4.721

Sep 2.970 3.888 2.244 3.629 4.298 3.518 4.955

Oct 3.654 3.151 2.254 3.446 3.987 3.330 4.984

Nov 3.274 3.082 2.371 3.675 4.006 3.414 4.988

PROMEDI Dic O Variación 3.161 2.798 2.906 3.785 35% 2.825 2.175 -43% 3.668 3.326 53% 3.975 4.146 25% 3.541 3.716 -10% 4.982 4.449 20%

Leche en polvo Descremada

Volúmen (Toneladas) Año/Mes Ene Feb 2007 1.810 1.575 2008 1.050 2.175 2009 4.000 2.765 2010 1.503 1.358 2011 615 1.236 2012 3.043 1.587 2013 4.095 525 2014 680 1.194 Fuente: INALE en base a datos de URUNET

Mar 875 1.405 2.800 1.766 1.115 793 1.655 2.151

Abr May Jun 353 425 475 525 300 145 1.300 1.811 607 425 995 200 797 1.126 561 766 933 547 3.591 3.581 975 645 3.581 1.262

Jul 337 0 860 75 1.005 3.090 3.065 1.278

Ago 50 100 292 501 3.921 2.169 4.406 2.275

Sep 101 125 1.425 1.050 3.998 2.443 3.949

Oct 2.050 269 1.415 1.000 4.212 6.405 2.278

Nov 925 1.176 1.385 1.203 3.615 7.207 1.626

Dic TOTAL Variación 1.409 10.386 1.945 9.215 -11% 650 19.310 110% 1.675 11.750 -39% 2.224 24.425 108% 3.873 32.854 35% 1.801 31.546 -4%

Nov 4.287 2.446 2.248 3.339 3.753 3.082 4.635

PROMEDI Dic O Variación 3.545 2.999 2.562 3.352 12% 1.993 1.994 -41% 3.311 2.889 45% 3.812 3.709 28% 3.351 3.445 -7% 4.779 4.086 19%

Precio Promedio (US$ FOB/Toneladas)

Año/Mes Ene Feb 2007 2.079 2.177 2008 4.175 3.263 2009 1.854 1.803 2010 2.418 2.225 2011 3.316 3.444 2012 3.810 3.829 2013 3.455 3.565 2014 4.903 4.733 Fuente: INALE en base a datos de URUNET

Mar 2.427 4.157 1.864 2.322 3.406 3.650 3.660 4.854

Abr May Jun 2.878 3.011 2.412 3.661 4.059 4.801 2.074 1.871 1.991 2.386 2.503 3.215 3.517 3.807 3.883 3.864 3.468 3.152 3.688 3.762 3.928 4.877 4.803 4.618

Jul 2.686 0 2.064 3.441 3.797 3.581 4.246 4.662

Ago 3.500 4.173 1.981 3.468 3.954 3.395 4.177 4.697

Sep 3.487 3.373 2.126 3.201 3.847 3.055 4.462

Oct 3.494 3.557 2.064 2.840 3.972 3.103 4.681

¿Por que la leche en polvo? • Conservación. • Economía. • Facilidad de traslado

Como lograr una buena deshidratación sin arruinar la leche? Por ello, en la historia de la producción de leche en polvo, los equipos de producción han ido cambiando constantemente, de los más sencillos a los actuales con varias etapas y automatismos. •

Marco Polo en el 1200 describe la producción de algo parecido a leche concentrada en Mongolia. La cual secaban al sol.

•

Recién unos 600 años después se encuentran nuevas referencias.

Algo de historia • La LP fue producida por primera vez en 1802 por el doctor ruso Osip Krichevsky. • Abunda en muchos países en vías de desarrollo a causa de su bajo costo de transporte y almacenamiento (ya que no requiere refrigeración), 12 meses si se empaqueta en bolsas de 25 kg. y de 6 meses en el caso de paquetes de 200 y 400g (la cantidad del producto en el envase es un factor importante).

Algo de historia • Al igual que otros productos secos, es considerada noperecedera y es preferida por supervivencialistas, senderistas y otras personas que necesitan alimentos no perecederos fáciles de preparar. • Llega bien a lugares remotos, sin energía eléctrica y con climas calurosos.

• •

MÁS DE 1.200 BEBÉS AFECTADOS La contaminación de leche en polvo en China afecta ya a 69 marcas diferentes

•

Sanidad alerta a los hospitales para que estén preparados ante posibles nuevos casos Los niños afectados por la intoxicación recibirán tratamiento médico gratuitamente Nueva Zelanda, copropietaria de una de las firmas, critica el retraso chino en actuar

• •

Aplicaciones de leche deshidratada • Re combinar leche. • Mezclar en la masa de la industria de panadería para aumentar el volumen del pan y mejorar la capacidad de retener agua. El pan se mantiene fresco por mayor tiempo. • Mezclar en masa de pastel para hacerlo más crujiente. • Utilizado como un substituto de huevos en el pan y pasteles. • Producción de chocolate de leche en la industria de chocolate. • Producción de salchichas y varios tipos de comidas guisadas en la industria de alimentos y restauración. • Como un substituto de leche materna en papillas. • Producción del helado. • Formulación de raciones para animales.

Flujograma de proceso

Evaporación: - La concentración de leche líquida de una viscosidad como la del agua en un Concentrado. Secado por atomización: - la transformación del concentrado en gotitas evaporando el agua de éstas para obtener un polvo consistente en partículas secas. Secado en lechos fluidizados vibrantes: - se han introducido Vibro-Fluidizadores para el post-secado y enfriamiento, con el fin de mejorar la eficiencia del secado y mejorar la calidad del polvo. Secado en lechos fluidizados integrados: -para mejorar aún más la economía del secado, y al mismo tiempo ofrecer la posibilidad de secar productos difíciles. Secado con cinta integrada: - en un secador con una cinta de transporte al fondo de la cámara de secado, para productos sumamente difíciles de secar con el método convencional.

Dos tipos de polvo son distinguibles por el tipo de proceso: 1 Leche en polvo obtenible por rodillo secó. 2 Leche en polvo obtenible por rocío. 2

1

Leche Medio de calentamiento Aire para transporte neumático y enfriamiento

Secador Spray (en una etapa) con cámara de base cónica Cámara de secado Aire caliente Tanque concentrador de leche Bomba de alta presión Atomizador Ciclone principal Transportador ciclónico Filtros y succionadores de aire Leche Aire Polvo

Planta de sequedad de un solo cuerpo. El concentrado de leche llega a la cámara que seca (1) por una bomba de alta presión (4), y luego sigue al atomizador (5). Pequeñas gotitas de leche rociadas en la cámara se mezclan con el aire caliente. El aire es filtrado y suministrado caliente (2), a 150 - 250°C. En la cámara que se mezcla la leche atomizada con el aire caliente, el agua es evaporada al instante. El polvo despacio se instala la torre de rocío. La leche sólo es calentada a 70 - 80°C porque el contenido de calor del aire continuamente es consumido por la evaporación del agua. Durante la sequedad la leche en polvo se instala la cámara que seca y es descargado en el inferior. Se transporta neumáticamente al ciclone principal siendo refrescando por aire que lo transporta. Después de la refrigeración, la mezcla de aire que se enfría y polvo fluye a la unidad de descarga (7), donde el polvo es separado del aire antes del embalaje. Este polvo es separado en uno o varios ciclones (6, 7). El aire de sequedad limpiado es extraído de la planta por un succionador con filtros.

Partículas de LPD secadas en una etapa, ver arrugas y diferentes tamaños

Secado spray Consiste en la formación de un aerosol con el líquido a ser secado, que se coloca en contacto íntimo con una corriente de aire caliente de forma de que cada gota se transforme en una partícula de polvo adiabáticamente. Dispersando mas las gotitas de leche es más eficaz la sequedad. Un litro de la leche tiene una sup. de ~ 0.05 m², que al ser atomizada en la torre de rocío, dará pequeñas gotitas con una superficie de 0.05 - 0.15 mm². La superficie total de todas las gotitas de leche del litro original de la leche será aproximadamente 35 m² de esta forma se aumenta el área específica aproximadamente 700 veces.

El diseño del equipo que atomiza depende del tamaño de partícula y las propiedades requeridas del producto secado. Las propiedades son: granularidad, textura, solubilidad, densidad e higroscopicidad.

Atomización

Atomizador de disco rotativo del cual la leche es expulsada en la alta velocidad. En este caso las propiedades del producto son controladas por la velocidad de rotación del disco. Puede ser variado entre 5000 y 25000 r/minuto.

Temperatura de ebullición

ºC

100

60

Calentamiento

Kcal/kg

94

54

Evaporación

Kcal/kg

539

564

Vacío

Kcal/kg

-

20

Consumo de energía neto

Kcal/kg

633

638

Pérdidas de calor

Kcal/kg

15

15

Consumo de energía total

Kcal/kg

648

653

Esto corresponde a 1,1 Kg. de vapor / Kg. de agua evaporada Punto de

Vacío

Metros sobre el

Volumen del

ebullición (ºC)

(mm Hg abs)

nivel del mar

Vapor

100

760

0

1,7 m3/kg

85

434

5200

2,8 m3/kg

70

233

10000

4,8 m3/kg

60

149

14000

7,7 m3/kg

50

92

18000

12,0 m3/kg

40

55

22000

19,6 m3/kg

Múltiples efectos Se evaporan 2 Kg. de agua por cada Kg. De vapor utilizado.

Detalles constructivos y equipos auxiliares:

índice de nitrógeno proteínico del suero (mg WPNI/g de polvo)

Línea de alimentación

Aire caliente • Prefiltrado - T> 200°C – EU7

Lechos Fluidos

Aire • Prefiltrado – T< 120°C – EU7 • Caliente – T< 120°C – EU9 • Frío – T< 120°C – EU9 • Los filtros deben colocarse del lado presurizado del ducto y después de las baterías de intercambio.

Separación de finos

Instrumentación y Automatización •

•

•

•

Para obtener una leche en polvo de alta calidad es necesario mantener constante la materia seca del concentrado producido en el evaporador. Cambios en el contenido de ST alimentados al secador es una de las mayores fuentes de variación en el proceso de secado. Debido a las variaciones estacionales de la materia seca y a las variantes de proceso, el punto de regulación se lo ubica en un valor menor que el teóricamente posible (esto busca reducir de alimentar la torre con un concentrado demasiado viscoso). Para lograr este balance entre evaporador y torre hoy se utilizan controles en base a multivariables en lugar de los clásicos PID con un lazo simple. Sistemas modernos basados en multivariables hacen posible optimizar los objetivos de desempeño basándose en los resultados del proceso. •Resultados utilizados son la humedad del producto final o insolubilidad

Ing. Agr. (MBA) Carlos J. Mattos Dahlquist

Almacenamiento y envasado

Bibliografía • • • • • • • § § §

Vidal, María Elena. Producción lechera: situación y perspectivas. Anuario2013. Opypa.. Ing. Agr. Gabriel Bagnato. www.inale.org FAOSTAT. OECD-FAO Dairy Outlook 2013-2022. IFCN Dairy report 2013. UNCTAD- Trade and environment review 2013. Wold Economic Forum (WEF)-Global Competitiveness Index. P.Walstra, R. Jennes – “Química y Física Lactológica” – Ed. Acribia SA – 1987 – Zaragoza (España) R.K.Robinson. Microbiología lacto lógica. Vol.I . Microbiología de la leche . Ed. 1987 Stuart Hogg, Essential Microbiolog, The University of Glamorgan, UK. Copyright C 2005 John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England. Part VII Microorganisms in Industry Cap. 17 Industrial and Food Microbiology 407-417.