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• Christian Mendoza Esquivel

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2016 LA LECHE Y SUS DERIVADOS

FACULTAD DE INGENIERÍA

CURSO

: COMP. BIOQ.DE PRODUCTOS AGROIND.

DOCENTE

: CASTRO ZAVALETA VICTOR

CICLO

:V

INTEGRANTES

:    

ANASTASIO JUAREZ JORGE LUIS ENCINAS ESTRADA GREISSY STEFHANY PALACIOS HILARIO ANTONY YOURGEN PINEDO RODRIGUEZ KEVIN

NUEVO CHIMBOTE, 13 DE JUNIO DEL 2016

Desde tiempos inmemoriales el hombre se ha servido de la leche de los animales para alimentarse, en función de los animales domésticos presentes en su entorno, aunque actualmente Ia de mayor consumo y aprecio, por su riqueza nutritiva, es la de vaca, que llega a representar el 96% de la producción lechera mundial. De esta forma, la leche de vaca se ha convertido en un alimento fundamental de la dieta alimentaria, y muy especialmente de la de los países más desarrollados. Su principal consumo se ha efectuado tradicionalmente bajo su forma líquida natural, complementándose, en función de los países, con otros productos de mayor elaboración (queso, requesón, yogurt). No obstante, la industrialización y los consecuentes cambios tecnológicos, trajeron consigo mayores posibilidades para la transformación y la conservación de los productos lecheros. Esto desembocó en una mayor complejidad y sofisticación en el proceso de fabricación de leche líquida para el consumo habitual y en un paulatino desarrollo de los transformados en general. Fruto de este creciente proceso de industrialización, actualmente en los países desarrollados dos terceras partes de su producción lechera se consumen bajo la forma de productos transformados.

Después del periodo natural de lactancia materna, el hombre incorpora progresivamente variedad de alimentos con los que conforma una alimentación completa en nutrientes, que sufre pocos cambios a lo largo de toda la vida. En el plan alimentario, la leche de vaca y sus derivados ocupan un lugar muy importante; representan a uno de los grupos de alimentos protectores, porque aportan proteínas de excelente calidad y son la fuente más importante de calcio. En la Pirámide de la Alimentación Correcta, sin embargo, los lácteos se ubican en un estamento pequeño, lejos de la base, debido seguramente al tipo de grasas que aportan, las más dañinas para la salud. En los últimos años, la oferta de leches y productos lácteos ha aumentado de tal manera que el ama de casa se encuentra con la responsabilidad de conocer mejor los nutrientes que aportan y las ventajas de cada uno para la alimentación de su familia. Sólo así podrá elegir correctamente, adaptando las compras a su bolsillo, sin olvidar la calidad nutricional.

La importancia de la leche en la alimentación humana data de tiempos remotos y se mantiene en la actualidad, en virtud de sus repercusiones sobre la salud, por un lado, y de su importante impacto económico y financiero, por el otro.

Vale recordar que la leche es un producto nutricional fundamental para la supervivencia de todos los mamíferos, incluidos los seres humanos. Se trata de una suspensión líquida con contenido equilibrado de todos los macronutrientes (hidratos de carbono, proteínas y grasas), distintos minerales, vitaminas y electrolitos. Si bien la formulación óptima difiere para cada especie, la experiencia demuestra que el producto final de distintos tipos de animales (bovinos, ovinos, caprinos, camélidos como la llama o el camello) puede utilizarse para la nutrición de otras especies. Se reconoce así que la leche bovina es una fuente de alimentación formidable para su aplicación en seres humanos. Si bien no es conveniente su uso en los primeros meses de vida, dado el riesgo de alergias, en las siguientes fases de la infancia este producto se convierte en un referente para optimizar la nutrición. Es importante señalar que, además del aporte de distintos nutrientes, otro aspecto de la importancia de la leche radica en su volumen, por lo cual se la considera una valiosa forma de hidratación. Entre los valores agregados de la leche, se cita el elevado contenido de calcio, que es aún mayor en ciertos derivados como el queso o el yogur. Por lo tanto, la leche representa una verdadera preventiva de afecciones como la osteopenia y la osteoporosis, en especial en mujeres después de la menopausia y en personas de edad avanzada de ambos sexos. Por otra parte, la masificación del consumo de la leche y sus derivados ha dado lugar al desarrollo de la industria láctea, motivo de creación de empleos relacionados con el cuidado de los animales, la extracción del producto, su procesamiento, empaquetado y distribución.

Por consiguiente, la importancia de la leche no se limita a su solo rol alimentario, sino que ha dado lugar a un verdadero motor de la actividad económica, en especial en naciones en vías de desarrollo que logran, a partir de este recurso natural y renovable, promover su inserción en los mercados locales e internacionales.

La leche líquida entera puede modificarse de distintas maneras con el propósito de conservarla por más tiempo. Esto permite obtener los distintos tipos de leche los cuales están clasificados de acuerdo al proceso térmico, la presentación y composición nutritiva que se presentarán a continuación. HOMOGENIZACION DE LA LECHE La homogenización de la leche se obtiene haciéndola pasar bajo presión elevada (150 a 250 kg/cm2) a través de orificios o válvulas muy estrechas, con lo que el tamaño de los glóbulos grasos se reduce aproximadamente a 1/5 de la inicial (unos 5um). También se destruyen, parcialmente, las micelas de caseína y los pedazos se adhieren a la superficie de los glóbulos grasos. Estos dos fenómenos estabilizan la emulsión, retardando la decantación y coalescencia. La homogenización también mejora la consistencia de la leche, aumenta su blancura y hace los lípidos más digestibles, porque las lipasas digestivas penetran mejor en una emulsión más fina. Por esta misma razón, la leche homogenizada es muy sensible a las lipasas endógenas de la leche. Se considera que la homogenización también mejora la digestibilidad de las caseínas, porque hace la cuajada estomacal menos compacta. La homogenización se hace aproximadamente a 70°c y frecuentemente después de la pasteurización; puede hacerse sobre la leche parcialmente descremada.

Para eliminar el desnatado se homogeniza la leche. La leche es forzada bajo presión a través de finos orificios que reducen los glóbulos de grasa a un diámetro promedio menor de 2 micrómetros, como se muestra en la figura17.4. Entre mayor sea la presión usada para forzar la leche a través de los orificios, más pequeños son los glóbulos de grasa. Cuando se forman muchas gotas más pequeñas de grasa, la superficie de la grasa aumenta enormemente. A medida que las gotas de grasa se subdividen por la homogenización, el material emulsificante original se complementa con las proteínas de la fase acuosa de la leche. Estas difieren de la proteína original y consisten de sub unidades de caseína y proteínas de suero. El pequeño tamaño de las gotas de grasa y su mayor densidad debido a la caseína absorbida, eliminan el desnatado visible. Las diferencias en el comportamiento al conocimiento de la leche homogenizada en comparación con la no homogenizada se cree que se debe, al menos en parte, al aumento de la superficie de los glóbulos de grasa en la leche homogenizada y al esparcimiento de la caseína sobre esta superficie. La leche homogenizada es más blanca, más opaca y más viscosa que la no

homogenizada con el mismo contenido de grasa. La rica sensación cuando se bebe leche homogenizada se asocia con su mayor viscosidad.

1. HIGIENIZACIÓN 1.1

LECHE PASTEURIZADA

El objetivo fundamental de aplicar el proceso de pasteurización a la leche y derivados lácteos, es la destrucción de todos los microorganismos patógenos que puedan estar presentes en la leche cruda, evitando así cualquier riesgo de transmisión de enfermedades al consumidor. Además, mediante este procesamiento térmico se logra destruir también la casi totalidad de la flora asociada, prolongando así la vida útil del producto. La pasteurización debe realizarse siguiendo estrictamente la relación tiempotemperatura recomendada, ya que el subproceso puede ser muy peligroso, porque puede sobrevivir cualquier patógeno. Por otro lado, la pasteurización a temperatura superior a la recomendada, conlleva a una reducción del valor nutricional de la leche, evidenciada con la pérdida de vitaminas (como la riboflavina, ácido ascórbico y otras) y además de una reducción en la disponibilidad de algunos aminoácidos esenciales como la lisina junto al efecto negativo sobre los caracteres organolépticos del producto obtenido. En la pasteurización se eliminan bacterias como Brucelosis, Tuberculosis, Fiebre, Salmonelosis, Fiebre escarlatina, estafilococos, coxiella burneti, Mycobacterium, Brucellos, Solmonellas,

etc; pero no destruye los microorganismos mastiticos tales como el Staphilococus aereus o el Streptococuspyogenes, como así tampoco destruye algunos microorganismos responsables de la acidez como los Lacotobacillus. 1.1.1 Proceso de pasteurización La pasteurización es un proceso que combina tiempo y temperatura para asegurar la destrucción de todas las bacterias patógenas que pueden estar presentes en el producto crudo con el objetivo de mejorar su capacidad de conservación. El proceso de pasteurización fue idóneo a fin de disminuir caso toda la flora de microorganismos saprofitos y la totalidad de los agentes microbianos patógenos, pero alterando en lo mínimo posible la estructura física y química de la leche y las sustancias con actividad biológica tales como enzimas y vitaminas. Los equipos pasteurizadores son intercambiadores de calor que pueden ser de placas o de tipo tubular. Estos equipos calientan y

Figura 1: Diagrama de la pasteurización de la leche

enfrían la leche mediante un adecuado balance de materia y energía.

Se han estudiado distintas combinaciones de temperatura y tiempo para pasteurizar, pero fundamentalmente se han reducido a dos: 1) Pasteurización lenta o discontinua. 2) Pasteurización rápida o continua.

1.1.1.1 Pasteurización lenta o discontinua. Este método consiste en calentar la leche a temperaturas entre 62 y 64ºC y mantenerla a esta temperatura durante 30 minutos. A este método se lo denomina LTLT o baja temperatura por largo tiempo. La leche es calentada en recipientes o tanques de capacidad variable (generalmente de 200 a 1500 litros); esos tanques son de acero inoxidable preferentemente y están encamisados (doble pared); la leche se calienta por medio de vapor o agua caliente que vincula entre las paredes del tanque, provisto este de un agitador para hacer más homogéneo el tratamiento. Esquema del proceso Luego de los 30 minutos, la leche es enfriada a temperaturas entre 4 y 10ºC según la conveniencia. Para efectuar este enfriamiento se puede usar el mismo recipiente haciendo circular por la camisa de doble fondo agua helada hasta que la leche tenga la temperatura deseada. Otra manera, es enfriar utilizando el enfriador de superficie (o cortina de enfriamiento) que ya se vio cuando se trató el tema de tratamiento de la leche. Ambos métodos de enfriamiento tienen sus inconvenientes: en el primer caso (utilizando el mismo tanque), la temperatura desciende cada vez más lentamente a medida que se acerca a la temperatura del agua helada, lo cual hace que la

leche, durante un cierto tiempo, este a las temperaturas en que crecen los microorganismos que quedarán luego del tratamiento térmico, lo cual hace que aumente la cuenta de agentes microbianos. Por otra parte, usando la cortina de enfriamiento la leche forma una película sobre la superficie de la cortina y el enfriamiento es más rápido, pero, por quedar la leche en contacto con el ambiente, es presa de la contaminación. El uso de la pasteurización lenta es adecuado para procesar pequeñas cantidades de leche hasta aproximadamente 2000 litros diarios, de lo contrario no es aconsejable.

Figura 2: Diagrama del flujo de vapor o agua caliente que circula entre las paredes del intercambiador de calor

1.1.1.2 Pasteurización rápida o continua. Llamada también pasteurización continua o bien HTST (Heigh Temperature Short Time) y el más usado actualmente, este tratamiento consiste en aplicar a la leche una temperatura de 72 73ºC en un tiempo de 15 a 20 segundos. Esta pasteurización se realiza en intercambiadores de calor de placas, y el recorrido que hace la leche en el mismo es el siguiente:



La leche llega al equipo intercambiador a 4ºC aproximadamente, proveniente de un tanque regulador; en el primer tramo se calienta por regeneración



En esta sección de regeneración o precalentamiento, la leche cruda se calienta a 58ºC aproximadamente por medio de la leche ya pasteurizada cuya temperatura se aprovecha en esta zona de regeneración.



Al salir de la sección de regeneración, la leche pasa a través de un filtro que elimina impurezas que pueda contener, luego la leche pasa a los cambiadores de calor de la zona o área de calentamiento donde se la calienta hasta la temperatura de pasteurización, esta es 72 - 73ºC por medio de agua caliente.



Alcanzada esta temperatura la leche pasa a la sección de retención de temperatura; esta sección puede estar constituida por un tubo externo o bien un retardador incluido en el propio intercambiador; el más común es el tubo de retención, en donde el tiempo que la leche es retenida es de 15 a 20 segundos.



A la salida de esta zona de retención, la leche pasa por una válvula de desviación; en esta válvula, si la leche no alcanza la temperatura de 72 - 73ºC, automáticamente la hace regresar al tanque regulador o de alimentación para ser luego reprocesada; pero si la leche alcanza la temperatura de 72 - 73ºC, pasa entonces a la zona de regeneración o precalentamiento, donde es enfriada por la leche cruda hasta los 18ºC.



De aquí la leche pasa a la sección de enfriamiento en donde se distinguen dos zonas: una por donde se hace circular agua fría y la otra en donde circula agua helada, para terminar de esta manera el recorrido de la leche, saliendo del intercambiador a la

Figura 3: Esquema del recorrido de la leche por el intercambiador

temperatura de 4ºC generalmente. 

El intercambiador de calor, como ya se menciono es el de placas, utilizado por su alta velocidad de transferencia y su facilidad de limpieza.



Son construidos en acero inoxidable; las placas tienen generalmente un espesor aproximado de 0.05 a 0.125 pulgadas; están aisladas mediante juntas de goma que forman una camisa de entre 0.05 y 0.3 pulgadas entre cada par de placas; estas últimas

se

ordenan

en

secciones:

precalentamiento,

calentamiento y enfriamiento. 

Cada sección aislada se ordena de tal forma que los líquidos fluyen por una o más placas en paralelo. En la figura siguiente se muestra la disposición de las placas y circulación de los fluidos.

Las placas tienen nervaduras o estrías que provocan turbulencia y aumentan la superficie de intercambio.

Figura 4: Esquema del recorrido de la leche en un pasteurizador HTST Es posible esterilizar la leche más que pasteurizarla mediante el uso de tratamientos

térmicos

más

fuertes.

Si

se

emplea

una

temperatura

suficientemente alta, el tiempo puede ser muy breve, lo cual previene el sabor a cocido y el cambio en el color. Este proceso es conocido como UHT (‘Ultra High Temperature’) y funciona a 140°C por 2 segundos. La leche UHT debe ser envasada en condiciones de esterilidad y no requiere ser refrigerada y tiene una vida de anaquel de grandes periodos.

Mediante el control de inactivación de la fosfatasa alcalina, que está presente en la fase acuosa y en la superficie de los glóbulos grasos, se puede saber si la pasteurización fue suficiente ya que esta enzima tiene una sensibilidad al calor muy próxima a la de las bacterias patógenas citadas. Su inactivación se comprueba por una reacción de hidrolisis de un fenol-fosfato si hay liberación de fenol, se obtiene, con un reactivo orgánico, una reacción coloreada. La figura 5 reproduce las gráficas curva-temperatura de la inactivación de fosfatasas y lipasas de la leche.

Figura 5: curva tiempo-temperatura de la inactivación de las enzimas de la leche. Otra prueba de la eficacia de la pasteurización se fundamenta en la inactivación de las reductasas microbianas. El sustrato que se utiliza es el azul de metilo; en realidad esta reacción se utiliza para conocer, concretamente, las propiedades bacteriológicas de la leche antes de la pasteurización. La pasteurización no modifica prácticamente el sabor de la leche y cambia muy poco su valor nutritivo. La pérdida de tiamina es de 0 al 10%; la del ácido ascórbico, más elevada, pero sin importancia nutritiva, dado el bajo contenido en vitamina C de la leche de vaca. La riboflavina y la piridoxina son sensibles a luz; la protección de estas vitaminas aconsejaría emplear para la leche botellas de vidrio oscuro, pero el público no las acepta. Aun es más, está en regresión el empleo de recipientes de cristal para la leche; los embalajes de cartón y los de materiales plásticos protegen a la leche contra la luz.

Figura 6: Pasteurización y ultrapasteurización de la leche y su relación con la destrucción de los microorganismos y enzimas.

1.1.2 Problemas bacteriológicos de la pasteurización A. Relación entre la calidad de la leche cruda y la calidad de la leche pasteurizada No debe perderse de vista la existencia de diferentes tipos de bacterias. La microflora total de la leche cruda o pasteurizada, es un dato suficiente para un buen planteamiento y solución de los problemas. Deben considerarse tres tipos de bacterias: 1) Bacterias no termorresistentes 2) Bacterias termorresistentes

Presentes en la leche cruda.

3) Bacterias de recontaminación

Numerosos estudios han demostrado que no existe ninguna relación entre la microflora total de la leche suministrada por el productor y el número de bacterias termorresistentes que se encuentran en la leche después de la pasteurización, y que son estas últimas las únicas que influyen sobre la calidad de conservación de la leche pasteurizada, si se evita toda otra contaminación. La incubación previa de la leche cruda a 15°C, antes de la pasteurización, provoca un aumento de la flora total pero no influye sobre el número de bacterias que sobreviven a la pasteurización. La figura 59 pone de manifiesto este hecho; no es el número, si no el tipo de bacteria de la leche cruda el que decide a calidad bacteriológica de la leche pasteurizada.

Las leches números 1 y 2 contiene de 0.5 a 1 millón de gérmenes/c.c. tras incubación durante 24 horas a 15°C, contienen de 30 a 35 millones. Sin embargo, la eficacia de la pasteurización es la misma, en la leche cruda n°1 o n°2. Las diferencias entre las dos leches, en lo que se refiere a la flora termorresistentes, se encuentran tras la incubación. La figura 7 muestra igualmente la influencia de la temperatura de pasteurización sobre el número de bacterias termorresistentes.

Figura 7: Eficacia de la pasteurización Tras estudios profundos sobre el problema, los suecos han elevado ligeramente la temperatura de pasteurización alta de 72 a 74°C. a mayor temperatura se destruyen muchos gérmenes mesófilos acidificantes, lo que favorece la calidad; en estas condiciones, los gérmenes esporulados se desarrollan más fácilmente. Las bacterias termorresistentes que quedan en la leche pasterizada a 74°C no tienen más que una débil aptitud para degradar sus componentes, y no se observa una correspondencia neta entre su número y la calidad organoléptica y de conservación de la leche.

Cuando una leche pasteurizada envasada contiene demasiados gérmenes, es preciso ante todo intentar conocer la naturaleza de su flora microbiana; puede tratarse de gérmenes existentes en la leche cruda y no destruidos a causa de una pasteurización insuficiente, o bien gérmenes llegados a la leche, tras el calentamiento, a través de las superficies no estériles del sistema. Normalmente la pasteurización propiamente dicha suele ser correcta y la leche se recontamina. Antes de elevar la temperatura de pasteurización es preciso realizar cuidadosos controles a lo largo de todo el circuito.

B. Control de la leche pasteurizada El

control

de

la

pasteurización

ha

dado

lugar

a

numerosas

investigaciones. Los primeros reglamentos referentes a la leche pasterizada se fundamentan en los trabajos de Guittonneau, Mocquot y Eyrard, y se modificaron en 1955; posteriormente, se han estudiado nuevos métodos de control. El control se realiza principalmente sobre la microflora total y las bacterias coliformes. En el capítulo XIV se define dos tipos de leche pasterizada: leche en granel no debe contener más de 100 000 gérmenes/c.c. y la leche envasada en botellas, no más de 300 000 gérmenes/c.c. se hace un recuento sobre gelosa en placa Petri, tras 72 horas de incubación a 31°C, utilizando alguno de los medios de cultivo indicados en el capítulo anterior. Por otra parte, se investigan los gérmenes indológenos mediante la reacción de Ehrlich-Kovacs, hecha sobre un cultivo de caldo de peptona durante 48 horas a 37°C; la leche pasteurizada envasada debe dar una reacción negativa en 1c.c. La producción de indol, por hidrolisis de triptófano, es un carácter distintivo, pero no especifico, del Echerichia Coli; otras bacterias que no pertenecen al grupo de coliforme poseen igualmente este carácter, que falta en bacterias típicamente coliformes. Se ha propuesto un método colimetrico mas especifico, consiste en la investigación de las bacterias coliformes mediante el cultivo en gelosa con lactosa-desoxicolato; la norma para leche pasterizada

envasada es entonces “menos de 6

gérmenes coliformes por c.c. en 3 de cada 4 muestras analizadas” (trabajo de G. Theieulin y D. Brsile, comisión de, leche Pasterizada del C.N.C.E.R.N.A). Existen cepas patógenas de Escherichia Coli, pero a pesar de ello no es el German más peligroso que puede contener la leche. Si le investiga principalmente porque después de la pasteurización su presencia en un índice de recontaminacion con bacterias de origen humano. Además, este germen acompaña frecuentemente a otras enterobacterias más peligrosas, como las salmonelas. El control indirecto del grado de calentamiento de la leche se hace con la prueba de la fosfatasa, que se aplica a todos los procedimientos de pasterización

1.2

LECHE ESTERILIZADA

Se produce mediante el aumento de la temperatura hasta los 110 ºC, por un periodo de 20 minutos una vez envasada la leche herméticamente, el problema

fundamental

de

este

método

radica

en

la

perdida

de características organolépticas de la leche ya que el tratamiento es bastante severo, destruyéndose algunas vitaminas, desnaturalizando proteínas, caramelizando azúcares de la leche (lactosa), etc. Es un sistema utilizado en menor medida que la pasterización y la ultra pasterización (UHT) El envase debe ser un recipiente con barreras a la luz, al oxígeno y la humedad, de tal forma que garantice la esterilidad comercial sin alterar de ninguna manera ni su valor nutritivo ni sus características fisicoquímicas y organolépticas. Se puede comercializar a temperatura ambiente. (Decreto 616 del 2006)

1.2.1 PRE-ESTERILIZACIÓN La

preesterilización

manteniendo

esta

se

realiza

temperatura

habitualmente durante

3

ó

a 4

130-140ºC, segundos.

Inmediatamente después del calentamiento, la leche se enfría y después es enviada al homogeneizador a 70-80ºC.

Es conveniente que la esterilización vaya precedida por una pasteurización a alta temperatura o pre esterilización, destinada a eliminar la mayoría de los gérmenes en condiciones térmicas más tolerables. Es sabido que la intensidad y la duración del calentamiento a que un medio tiene que ser sometido para su esterilización dependen, en cierta medida, de su población microbiana y, especialmente, del número de esporos (Ventana, 1998). 1.2.2 ESTERILIZACIÓN Tratamiento térmico que consiste en la destrucción o eliminación de cualquier tipo de vida microbiana de los materiales procesados, incluidas las esporas. El material crítico requiere indispensablemente conseguir la calidad de estéril. En la esterilización, a diferencia de la desinfección, no hay niveles, es decir; un producto está o no está estéril. Teniendo en cuenta que es un concepto cualitativo, la esterilización ha de verificarse demostrando que todos los microorganismos vivos se han destruido. El proceso de esterilización verifica su eficacia utilizando, como indicadores, microorganismos en forma de esporas que suponen la máxima dificultad para el proceso de esterilización y que no son patógenos para el hombre. 1.2.2.3 LOS PARÁMETROS QUE SE UTILIZAN PARA EVALUAR EL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN

a. Letalidad:

Es

el

porcentaje

de

microorganismos

responsables del deterioro del producto que han sido destruidos por el método de esterilización, sirve como medida de esterilidad del producto. b. Orden de muerte logarítmica: esta velocidad destrucción sigue una reacción de primer orden: cuando un alimento se caliente a una temperatura suficientemente elevada para la destrucción de microorganismos, se produce a periodos de tiempos fijos, siempre el mismo porcentaje de muerte, independientemente del número de microorganismos

inicialmente presente. Del orden de muerte logarítmica puede efectuarse dos deducciones importantes. La primera es que, cuanto mayor es el número de microorganismo presentes en el alimento más tiempo se tardar el número de supervivientes a un valor determinado. Y la segunda conclusión que se deduce es que, dado que la destrucción de los microorganismos sigue un orden logarítmico, ni siquiera un tratamiento infinito destruiría teóricamente la totalidad de los microorganismos presentes. Por ello, los tratamientos van encaminados a reducir el número de los microorganismos supervivientes a un valor predeterminado. c. Valor D: Es el tiempo de calentamiento necesario para la destrucción del 90% de los microorganismos presentes (reducción del número de microorganismos por un factor de 10) (Fellows, 1994). Si se representa los valores D a diferentes temperaturas, frete a los distintos tiempos de reducción decimal (TRD) se obtiene una curva cuya pendiente se le denomina valor Z que se define como el número de grados centígrados necesarios para reducir a la décima parte el tiempo de reducción decimal. Los valores D y Z se utilizan para caracterizas la resistencia frente al calor de una enzima, un microorganismo o un componente de un alimento.

1.2.2.4 FACTORES QUE INFLUYEN



Tipo de microorganismo



Condiciones de incubación (Temperatura, Edad del cultivo, Medio de cultivo)



Condiciones durante el tratamiento térmico (pH del aliento, Actividad de agua de los alimentos, composición de los alimentos, Medios de cultivo, condiciones de incubación)

1.2.2.5 EFECTOS DE CALOR SOBRE LAS PROPIEDADES NUTRITIVAS Y ORGANOLÉPTICAS

La destrucción por calor de muchas vitaminas, pigmentos y compuestos aromáticos, se comporta de forma semejante a la de los microorganismo que siguen una reacción de primer orden en la tabla se muestran los valores D y Z correspondientes a algunas vitaminas y pigmentos. Por lo general, estos valores son más elevados que los correspondientes a enzimas y microorganismos y es por ello que las características nutritivas y organolépticas de los alimentos soportan mejor los tratamientos más cortos a temperaturas más elevadas. Ello permite, por tanto, optimizar un tratamiento eligiendo una combinación tiempo/temperatura (con la misma capacidad destructora para microorganismos y enzimas) que mejoren la retención del valor nutritivo y mejoren las características organolépticas del alimento (Fellows, 1994).

1.2.2.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL METODO DE ESTERILIZACION VENTAJAS:  Previene la contaminación del producto después de envasado.  Conservación durante largos períodos sin refrigeración, hasta seis meses.  Producto estable DESVENTAJAS:  Altera el equilibrio proteico y mineral.  Destruye vitaminas, precipita las proteínas del suero e inactiva enzimas.  consumirse rápidamente.

 Baja Producción

TABLA N°1: MÉTODOS Y SISTEMAS DE ESTERILIZACIÓN MÉTODO

AGENTE

SISTEMA

Físico

Calor seco

Estufa poupinelle

Vapor agua

Autoclave de vapor

Radiaciones: Ionizantes (Rayos

Cámaras Industriales

Gamma)

Ámbito industrial

No ionizantes (electrones)

Químico

Oxido de etileno

Autoclave de gas

Peróxido de hidrógeno

Esterilizador cámara

ionizado (Plasma-gas)

Plasma-gas

Acido peracético

Esterilizador Acido peracético

Físico-Químico

Formaldehído

Esterilizador vapor de formaldehído

1.2.2.7 CONTROL DE LA LECHE ESTERILIZADA El control de la leche esterilizada ha sido objeto de una norma internacional establecida por la F.I.L. en 1969. Este control comprende el examen de la estabilidad físico-química y el análisis bacteriológico tras una incubación a 30ºC durante 14 días y a 55ºC durante 7 días. La incubación de las muestras antes del análisis es indispensable porque aunque la leche de mala calidad no contiene muchos gérmenes, el examen bacteriológico de una fracción del contenido de una botella puede ser negativo. Es

posible sembrar la totalidad de una botella y conviene, por tanto, favorecer con una incubación apropiada la multiplicación de los gérmenes para poder demostrar después su presencia por las técnicas analíticas ordinarias. La incubación a 30ºC está destinada a favorecer el desarrollo de los gérmenes esporulados mesófilos y la incubación a 55ºC permite el desarrollo de los esporulados termófilos. Al final de la incubación, la leche sometida la test del alcohol no puede manifestar ninguna floculación, la acidez titulable no debe superar los 0.02 g de ácido láctico por litro y el recuento de gérmenes no debe arrojar una cifra superior a 100 por mililitro de leche. Algunos especialistas estiman que esta última condición no es suficientemente severa. Consideran que la tolerancia con respecto al número de gérmenes no debería sobrepasar 5 gérmenes por mililitro a las tres semanas de incubación a 31ºC. Estos gérmenes son capaces de proliferar en la leche (Ventanas, 1988).

La aplicación de este doble test es particularmente severa. En efecto, los resultados de los controles efectuados en Francia los últimos años en los laboratorios oficiales e industriales demuestran que la leche esterilizada es generalmente estéril después de la incubación a 30ºC, pero que frecuentemente no lo es después de la incubación a 55ºC. Ahora bien, la leche es siempre estéril a la salida del aparto UHT que la ha calentado durante unos segundos a 135-145ºC. Hay que admitir, por tanto, que los esporos, después de haber resistido al calentamiento final de las botellas, contaminan la leche en el momento en que estas salen del preesterilizador y el momento en el que son cerradas. El mecanismo de contaminación puede resumirse como sigue:

En las llenadoras actuales es imposible destruir por el agua caliente y los agentes de limpieza los esporos que puedan

encontrarse en ellas. Su destrucción impondría un tratamiento prolongado del material por vapor a presión. Por otra parte, durante la operación, la leche entra en contacto con el aire y, por tanto, es imposible evitar la contaminación de los esporos por la atmósfera.

Ahora bien, al comienzo de una fabricación, los esporos que han escapado a la limpieza, o que han sido aportados por el aire, germina en la leche UHT. La primera división celular no se dilata más de una hora. Posteriormente, las células vegetativas de los gérmenes termófilos se multiplican en todo el circuito que separa el aparato UHT de la envasadora, en el que la temperatura es de 65-70ºC. A partir de la sexta hora de fabricación ya aparecen esporos en la envasadora; en este momento la concentración de células alcanza en ciertos puntos 107 a 108/ml, es decir, se encuentra al final del proceso logarítmico. La esporulación queda facilitada por la aireación de la leche en la envasadora y por la formación de espuma.

Una vez recomenzada la esporulación y en las horas siguientes, el número de esporos de gérmenes termófilos aumenta sin cesar. El número de botellas no estériles después de la incubación a 55ºC crece de manera paralela. Al final de la fabricación, los esporos formados en el circuito son eliminados por la limpieza, pero siempre queda un número suficiente que recontamina la leche al empezar de nuevo la fabricación. ¿Cómo romper éste ciclo de contaminaciones? Hay que interrumpir la fabricación cada 6 horas para impedir la esporulación, diluyendo la suspensión de células por limpieza del circuito. Las células que subsisten tienes que multiplicarse antes de esporular. Esta ruptura del ciclo parece ser la solución para reducir la esporulación de los gérmenes termófilos, cuya presencia es actualmente inevitable, a un nivel suficientemente

bajo como para que la calidad bacteriológica de la leche esterilizada sea satisfactoria (Ventanas, 1988).

Control Rápido Los inconvenientes de un sistema de control, cuyos resultados no se conocen hasta las dos semanas, son evidentes. Por eso se realiza un control rápido tras la incubación de los recipientes a 37ºC durante 48h. Al final de este periodo de espera se efectúa un examen organoléptico, de la acidez y de la prueba de alcohol. Estos tres test deben dar resultados idénticos a los obtenidos después de la esterilización para la misma leche. Por consiguiente, en el caso de las leches esterilizadas en los recipientes, el test de enturbiamiento permite verificar si las leches han sufrido la ebullición. El método recomendado por la F.I.L. se basa en el test de Aschaffenburg, consistente en determinar la presencia eventual de proteínas del lactosuero no desnaturalizadas en una leche esterilizada que haya satisfecho las condiciones expuestas anteriormente. Esta determinación se basa en el examen visual tras 5 minutos de ebullición del filtrado obtenido a partir de una muestra de leche a la que se ha añadido una cantidad dada de sulfato amónico. Después de su refrigeración, el filtrado permanece limpio cuando la leche considerada no contiene proteínas solubles no desnaturalizadas. Por lo tanto la leche ha sido calentada por el procedimiento tradicional (Ventanas, 1988).

1.2.2.8 PROVENIR DE LA LECHE ESTERILIZADA Numerosos trabajos han demostrado que la leche esterilizada no altera prácticamente su valor nutritivo. Las vitaminas A, B 2 y D se conservan totalmente. La vitamina B1 se destruye en un 20 ó 30%, pero conviene recordar que la leche de vaca, en estado crudo, contiene dos o tres veces más vitamina B1 que la leche de mujer.

Finalmente, la vitamina C desaparece en parte pero, en último término, la leche no constituye una fuente importante de esa vitamina, que fundamentalmente en ingerida con las frutas. En lo que se refiere a su digestibilidad, la leche esterilizada presenta gran interés. En primer lugar, el reparto uniforme de la grasa en pequeños glóbulos facilita la acción de las lipasas digestivas. Por ello, la homogenización deberá extenderse en el tratamiento de leche pasteurizada. Por otra parte, favorece la digestión del producto para los niños. En efecto, el coágulo presenta el aspecto de finas partículas de naturaleza porosa, mientras que el de la leche cruda es más voluminoso y más compacto. El comportamiento de la leche pasteurizada, a este respecto, se aproxima más al de la leche cruda que al de la leche esterilizada. En el pasivo de la leche esterilizada debe anotarse el riesgo de putrefacción una vez abierto el recipiente. Los gérmenes de polución, frecuentemente proteolíticos, no se ven frenados por la presencia de una flora láctica residual, como ocurre en la leche pasteurizada. La leche esterilizada se halla indefensa frente a la putrefacción (Ventanas, 1988). A pesar de ser un poco más cara, la leche esterilizada tiende a extenderse,

desde

hace

algunos

años,

esto

se

debe

probablemente a su facilidad de consumo. El comprador puede comprar de una sola vez toda la leche que necesita durante muchos días, ya que su conservación no exige ninguna precaución especial. Es interesante observar que en Inglaterra y en Bélgica, la venta de leche esterilizada se ha generalizado en los núcleos obreros, es decir, en aquellos lugares donde las amas de casa suelen trabajar fuera del hogar y disponer por ello menos tiempo para sus compras. En 1974, la producción de leche esterilizada no representaba más que un tercio de la producción de leche pasteurizada. El actual desarrollo de las técnicas UHT deberá modificar esta situación en favor de las leches de larga conservación. A veces esta evolución

no es necesariamente incompatible con la expansión de la leche pasteurizada de alta calidad cuyos caracteres organolépticos son incomparables y cuyo período de conservación se encuentra considerablemente alargado con relación a la de la leche pasteurizada ordinaria (Ventanas, 1988).

1.2.2.9 LECHES AROMATIZADAS Son bebidas esterilizadas, preparadas previamente, constituidas exclusivamente por leche descremada o no, adicionadas con sustancias aromáticas naturales. Las leches aromatizadas con chocolate o cacao pueden ser puestas a la venta bajo la denominación de leche chocolateada o leche al cacao. La fabricación de leches aromatizadas, presenta un gran interés porque representa un incremento del consumo de leche natural. En efecto, muchos individuos experimentan cierta inapetencia frente a la leche pura, producto que, por otra parte, es considerado como un alimento con un bajo, a causa de su color blanco y de sus caracteres organolépticos. La aromatización permite paliar este inconveniente. El producto actualmente más extendido es la leche con la adición de chocolate, su técnica de fabricación consiste en lo siguiente: Se parte de la leche semidesnatada (10 a 15g de materia grasa por litro), a la que se añade un 1.5 ó 2% de cacao perfectamente soluble y un 5 ó 6% de sacarosa. Se pueden añadir igualmente cantidades muy pequeñas de vainilla y de cloruro sódico para enmascarar el sabor aromático del cacao. Estas cantidades deben ser determinadas por sucesivos ensayos hasta dar con el gusto final deseado. Por último es necesario añadir un estabilizador para mantener en suspensión el cacao. Se emplea alginato de sodio o pecina, a la dosis del 0.5 – 1%, o almidón purificado, tipo Maizena, a la dosis de 4–5%. El último producto citado tiene la ventaja de espesar ligeramente la leche (Ventanas, 1988).

Para facilitar la disolución o suspensión de los elementos de la mezcla se recomienda preparar primero, en caliente, una mezcla concentrada. Se añaden, por ejemplo, a 100 litros de leche la totalidad del azúcar, del cacao, del estabilizador, etc. Previstos para 1000 litros de producto final. Luego, agitando, se calienta durante 20 minutos. Finalmente, se diluye esta mezcla con el resto de la leche. El total se calienta a 85ºC durante 30 a 45 minutos y se homogeniza, embotella y esteriliza a 115ºC durante 20 minutos. Si las leches al cacao, al café o al caramelo pueden sufrir la esterilización sin inconvenientes, no ocurre lo mismo con las leches aromatizadas con frutas o con esencias de frutas, cuyos caracteres organolépticos se ven alterados durante el calentamiento prolongado a alta temperatura. Por ello, se tratan separadamente los productos aromatizantes mediante técnicas capaces de eliminar todos los microorganismos (ultra-filtración, tindalización, etc.) y que preservan sus caracteres organolépticos. Después se realiza asépticamente la mezcla con la leche esterilizada y refrigerada (Ventanas, 1988).

2. ESTADO FÍSICO 2.1

LECHE LÍQUIDA

Es el producto lácteo más consumido, elaborado y comercializado. La leche líquida abarca productos como la leche pasteurizada, la leche desnatada, la leche normalizada, la leche reconstituida, la leche de larga conservación (UHT) y la leche enriquecida. El consumo de leche líquida en forma cruda está disminuyendo cada vez más en todo el mundo.

2.2

LECHE CONSENSADA

Se obtiene de la eliminación parcial del agua de la leche entera o desnatada. La elaboración prevé el tratamiento térmico y la concentración. La leche condensada puede ser edulcorada o no edulcorada, pero la mayor parte es edulcorada. En América Latina, por ejemplo, la leche condensada se utiliza a menudo para cocinar y hornear en lugar de la mermelada.

2.3

LECHE EN POLVO

Se somete la leche higienizada a un proceso complejo de secado y eliminación del agua hasta un 4% o menos. Permite aumentar la vida útil hasta 3 años en la leche descremada y seis meses en la leche entera.

3. CONTENIDO NUTRICIONAL 3.1

LECHE ENTERA

La leche es un alimento rico en proteínas, vitaminas, carbohidratos (representados en la lactosa, que es el azúcar de la leche), grasas, y minerales como calcio, potasio, hierro, sodio, fósforo, cloro, magnesio, azufre y cobre, además de un porcentaje de agua, lo cual la hace propensa a alteraciones y crecimiento de bacterias si no se conserva refrigerada o se consume después de su fecha de vencimiento. La leche entera aporta todos estos nutrientes al organismo y es fuente de calcio esencial para mantener los huesos sanos y prevenir enfermedades como osteoporosis. La leche entera es la más completa. Tiene 2.6 gr de grasa por 100 ml de leche, por eso es la de sabor más intenso y textura más suave, la más sabrosa de las variedades de leche.

3.2

LECHE SEMIDESCREMADA

Contiene solamente la mitad de las grasas, pero conserva sus propiedades nutritivas, contiene vitaminas y son fuente de proteínas de alta calidad. Es ideal para jóvenes y adultos que mantienen un estilo de vida saludable con una alimentación sana y actividad física, para mantener un peso corporal equilibrado.

3.3

LECHE DESCREMADA

Es la leche que contiene un mínimo de grasa, aproximadamente 0.3%, conservando sus proteínas, azúcar y calcio, pero no las vitaminas liposolubles. La leche descremada proporciona cantidades significativas de una variedad de nutrientes saludables por relativamente pocas calorías. Además de las proteínas, la leche descremada proporciona grandes cantidades de calcio, vitamina A.

3.4

LECHE FORTIFICADA

La leche fortificada se genera gracias a un proceso de adición de micronutrientes. El propósito de este procedimiento es reducir la tasa de deficiencias del alimento para fortalecer el impacto de sus beneficios en el organismo, los micronutrientes son calcio y vitaminas.

3.5

LECHE ENRIQUECIDA

Se le llama leche enriquecida a la que se ha adicionado con nutrientes que la leche no contiene en su estado natural, como omega 3, fibra o minerales.

3.6

LECHE DESLACTOSADA

Es formulada para personas con intolerancia a la lactosa (azúcar de la leche). Esta intolerancia se debe a que el organismo no genera lactasa, enzima encontrada en las paredes del intestino, que ayuda a absorber los nutrientes de la leche en proporciones mínimas. La lactosa es un carbohidrato y al quedarse en el organismo se descompone produciendo gases y cólico. Esta leche se obtiene adicionándole la lactasa que le falta al intestino para que se hidrolice la lactosa. La intolerancia a la lactosa se presenta por problemas congénitos, que se identifican desde que el niño está recién nacido, o porque la persona deja de consumir leche entera por un tiempo. Este último caso se soluciona consumiendo pequeñas cantidades cada día y aumentándolas a medida que se observe la reacción. Es más dulce que la leche entera por acción de la enzima lactasa, más no porque tenga más agua.

Se incluyen en los derivados de la leche aquellos alimentos que se elaboran a partir de la leche: yogur, quesos, dulce de leche, helados. Dejamos a la crema de leche y a la manteca para tratarlas dentro de los alimentos ricos en grasa.

1. QUESOS se obtienen mediante la coagulación de la proteína de la leche (caseína), que se separa del suero. Se producen centenares de variedades de queso, muchos de los cuales son característicos de una región específica del mundo. Sin embargo, la mayoría de los quesos se producen en los países desarrollados. Los quesos pueden ser duros, semiduros, blandos madurados o no madurados. Las distintas características de los quesos derivan de las diferencias en la composición de la leche y los tipos de esta, los procedimientos de elaboración aplicados y los microorganismos utilizados.

1.1

ORÍGENES DE LA FABRICACIÓN

Durante el proceso de elaboración del queso, los sólidos de la leche se concentran selectivamente constituyen un delicioso de sedimento. La concentración de estos componentes se inicia con la formación de una cuajada ácida o enzimática. Una vez obtenido el coágulo, para reducir su humedad y prolongar la conservación de los sólidos, la cuajada se acidifica, se calienta y se sala. Las modificaciones intencionadas o accidentales de este proceso básico durante siglos de elaboración quesera han propiciado la aparición de los cientos de variedades distintas que actualmente existen en el mundo. Los quesos de coagulación ácida tuvieron origen en la conservación de la leche por desecación en los cálidos países mediterráneos del este. Las condiciones eran muy favorables para el crecimiento de las bacterias acidificantes y por efecto del ácido que produce, el pH desciende hasta el punto isoeléctrico de las caseínas, originando su precipitación. Es gel proteico encierra también la materia grasa.

El corte o ruptura del Gel facilita la separación de la cuajada y del suero. La cuajada se salaba para reducir humedad, y así se podía conservar para su uso durante un tiempo más largo. El queso feta que actualmente se consume en el medio Este es un ejemplo típico de estas variedades ácidos. Los quesos obtenidos por coagulación enzimática de la leche se originaron en los países cálidos como resultado del almacenamiento de la leche en odres fabricados con estómagos de rumiantes. El calor favorece la fermentación de la lactosa por las bacterias lácticas y la acidificación, y el cuajo residual de la pared del estómago provoca la formación de un coágulo a un pH Más alto que el de la coagulación ácida. La cuajada enzimática se diferencia de la ácida en que es más elástica y expulsan mayor cantidad de lactosuero cuando se calienta y se acidifica punto seguido por este procedimiento se obtienen quesos con bajo contenido en humedad que pueden conservarse durante mucho tiempo por ejemplo el Cheddar. Los quesos se elaboran desde hace más de 10000 años. Se dispone de fiables pruebas históricas sobre el desarrollo de este producto en los países mediterráneos que datan de 8000 años a.C. y también está documentada su expansión al oeste europeo coma hacia el Pacífico y hasta América del Norte, que actualmente domina el mercado quesero (Fox,1993; 1986). La evolución del arte de la elaboración de queso hasta una

práctica

científica

se

ha

producido

en

comparación

muy

recientemente. Los mayores avances en el conocimiento de la bioquímica y de la microbiología de las variedades de más producción se han realizado en los últimos 50 años o más pero todavía quedan en el mundo muchos quesos artesanales que no están caracterizados.

1.2 MATERIAS PRIMAS 1.2.1 LECHE En la elaboración de los quesos se emplea leche procedente de muchas especies de mamíferos como hacen en la fabricación a nivel Industrial se utiliza predominantemente la leche de vaca. No obstante, en algunos países, como Francia, España y otros como una importante proporción de reproducción total de queso se elabora a partir de leche de Oveja y cabra. En otros lugares del mundo se tienen quesos con leche de búfala camella y yegua. El empleo de estas leches para la fabricación de quesos ha sido revisado por kozikowski (1977) y en esta sección se estudia fundamentalmente las propiedades de leche de vaca.

1.2.2 MICROORGANISMOS Los microorganismos se utilizan en quesería para acelerar la acidificación durante la obtención de la cuajada y para obtener quesos con textura con aroma y sabor distintos y característicos de cada variedad. La producción de ácido durante la fabricación es esencial para la formación de un gel a partir de las caseínas de la leche. El desarrollo de la acidez facilita la contracción de la cuajada enzimática durante el calentamiento y favorece el drenaje del suero por sinéresis. El descenso de pH durante el proceso de elaboración impide el desarrollo de bacterias alterantes y patógenas. El grado de acidificación influye sobre la textura del queso y también proporciona las condiciones ambientales adecuadas para la formación de compuestos aromáticos. Los microorganismos responsables de la producción de ácido durante la elaboración de queso son las bacterias lácticas. Otros microorganismos se utilizan para obtener quesos con especiales características de aroma sabor textura, por ejemplo los mohos participan activamente en la maduración del Camembert brie y Roquefort.

Las bacterias propiónicas son las responsables de la formación de ojos de los quesos de tipo suizo

1.2.2.1

CULTIVOS INICIADORES

Las bacterias lácticas que se emplean como fermentos o cultivos

iniciadores

pertenecen

a

los

géneros

Lactococcus, Streptococus, Leuconostoc y Lactobacillus. De todos los microorganismos más utilizados son los lactococos. La elección del cultivo iniciador para la elaboración de un queso, determina en gran parte el sabor y la textura de la cuajada. El fermento se selecciona para producir el perfil de acidificación adecuado para las temperaturas de fabricación. Lactococcus lactis subsp. lactis y laptococcus lactis subsp. cremoris son bacterias lácticas mesófilas que se siembran en la elaboración de muchos quesos cuyas cuajadas sólo se calientan a temperatura moderada hasta unos 40°C. La cuajada de algunas variedades por ejemplo el parmesano o elemental se somete a altas temperaturas de cocción hasta 53°C y en estos casos como deben utilizarse

fermento

termófilo

como

Streptococcus

salivarius subsp. Termophilus, Lactobacillus helveticus o Lactobacillus delbrueckii subsp. y sus bulgaricus. Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis y leuconostoc mesenteroides subsp. Cremoris se emplean para producir pequeña cantidad de dióxido de carbono que imparte la textura característica de algunos quesos madurados por mohos. En los quesos frescos, el ácido láctico original originado por los cultivos iniciadores proporciona un flavor ácido. En los quesos que se someten a un proceso de maduración

el descenso del pH de la cuajada controla en parte la velocidad de las reacciones enzimáticas responsables del desarrollo del flavor y estabilizan los compuestos aromáticos una vez formados Las bacterias propiónicas utilizadas en la fabricación de queso Emmental y Gruyére, producen ácido propiónico y dióxido de carbono. El ácido propiónico contribuye al fravor de estos quesos y el dióxido de carbono es esencial para formación de ojos. Los cultivos iniciadores de quesería pueden prepararse de muchas formas distintas. El sistema tradicional consiste en la obtención de un cultivo líquido llamado fermento para la producción, pero actualmente está muy extendida la fabricación de quesos con cultivos de inoculación directa en la Cuba, que son fermentos concentrados liofilizadas o congelados. La preparación y utilización de los distintos tipos de cultivos han sido revisada por Tamine (198) y por Cogan e Hill (1993).

 INHIBICIÓN DE CULTIVOS INICIADORES La velocidad de acidificación durante la fabricación de queso, es un aspecto crítico para la obtención de un producto de buena calidad. Los factores que pueden inhibir la actividad de un fermento durante la elaboración del queso son muy numerosos. Las diferencias entre las técnicas de fabricación, por ejemplo,

la

velocidad

de

calentamiento,

la

temperatura máxima de cocción o la concentración de sal en la cursada, tiene una gran influencia sobre el crecimiento de los cultivos y la cantidad de ácido que producen en la cuajada. Muchas cepas de las bacterias que componen los alimentos resultan inhibidas por factores inherentes a la propia leche como las aglutininas, ácidos grasos libres,

peroxidasa,

enzimas

y

residuos

de

detergentes. Los antibióticos administrados en el tratamiento de la mamitis, pasan a la leche e inhiben también el desarrollo de las bacterias lácticas, aunque se han observado notables diferencias en la susceptibilidad de las especies a los distintos antibióticos. Los alimentos mesófilos son menos sensibles a la penicilina y mucho más sensibles a la estreptomicina que los cultivos termófilos (Cogan y Daly, 1987). La principal causa de la pérdida de la actividad fermentadora de los cultivos iniciadores de quesería en la contaminación por bacteriófagos, los fagos son virus que atacan y lisan las células del cultivo inhibiendo la producción de ácido durante la elaboración de queso. Es necesario tomar las máximas precauciones para controlar el desarrollo del

fago

durante

el

proceso

de

elaboración

especialmente en las fases de preparación el fermento para la producción. Para evitar la contaminación por fagos la leche en la que se prepara el fermento para la producción debe someterse a un tratamiento de esterilización a 90 grados centígrados durante 20 minutos. También pueden emplearse medios inhibidores de fagos que contienen fosfatos o citratos secuestrantes de los iones Ca+2 esenciales para la fase de absorción del fago sobre las bacterias lácticas. Para evitar la contaminación por bacteriófagos, también resulta muy útiles en las técnicas de inoculación aséptica de los cultivos, Como el sistema Lewis (Lewis, 1987). En las queserías en las que los tanques se vuelven a llenar e inmediatamente después de cada fabricación y las probabilidades de contaminación fágica son mayores, las cubas de limpiarse con productos clorados antes de cada nuevo llenado.

1.2.3 CUAJO El cuajo se utiliza en la industria quesera para coagular la leche, no obstante, las enzimas coagulantes se quedan retenidas en la cuajada, desempeñado además un importante papel en la formación de compuestos aromáticos durante la maduración del queso. El coagulante más empleado en la elaboración del queso es el cuajo bovino, ero su componente activo, la quimosina(rennina), es secretado por los animales lactantes de muchas especies de mamíferos; por ejemplo, los cuajos de cordero y cabrito también se tuilizan en quesería. La producción de cuajo bovino ha ido disminuyendo al reducirse el mercado de carne de animales jóvenes y esto ha impulsado la investigación sobre nuevas fuentes de enzimas coagulantes. Entre los nuevos cuajos se encuentran las proteasas

microbianas y las obtenidas por técnicas de DNA recombinante. Los cuajos

microbianos

comerciales

se

obtienen,

entre

otros

microorganismos de Cryphonectria parasítica, Rhizomucor pusillus y Rhizomucor miehei. Desde que se ha desarrollado la quimosina recombinante, ha disminuido el empleo de protesas de origen microbiano. La quimosina bovina fue una de las primeras enzimas de mamíferos que se clonaron y expresaron en un microorganismo. Los coagulantes obtenidos por ingeniería genética en Aspergillus niger, Kluveromyces lactis y Escherichia coli, se conocen respectivamente como Chymogen (genencor/Chr. Hansen), Maxiren (Gist- brocades) y Chy-Max (Pfizer) y se utilizan ampliamente en la industria quesera en EE UU y el Reino Unido. Las pruebas realizadas en fabricación de queso Cheddar han dado los mismos resultados que el cuajo bovino en rendimientos y calidad del producto. En los países mediterráneos, muchas elaboraciones artesanales se realizan con cuajos de origen vegetal, como el obtenido de Cynara Cardunculus.

1.3 DESARROLLO DEL FLAVOR Y DE LA TEXTURA EN EL QUESO 1.3.1 FORMACIÓN DE LA CUAJADA ENZIMÁTICA La leche de vaca contiene como media un 3,3% de proteínas. En este porcentaje se incluyen proteínas de dos tipos, las caseínas y las proteínas del suero, que tienen un comportamiento muy distinto cuando el Ph de la leche desciende hasta 4,6. A ese valor de Ph las caseínas se precipitan, mientras que las proteínas del suero permanecen solubles. En el proceso clásico de fabricación del queso, las proteínas del suero no quedan retenidas en la cuajada. Casi el 80% de las proteínas de la leche son caseínas; las distintas caseínas son alfa y beta, y cada una de ellas presenta diferencias en la estructura de su cadena polipeptídica. En la leche el pH normal, las caseínas están

unidas

formando

unas

esféricas

que

entre

sí

partículas se

llaman

micelas. La capacidad coagulante del cuajo se debe a que contiene la enzima quimosina. La coagulación enzimática de la leche es una reacción que tiene lugar en dos fases. La primera fase es la acción de la enzima hidrolizando un enlace peptídico específico y la segunda fase es la de agregación de las micelas de caseína modificadas en la primera etapa de la reacción. El enlace que separa la quimosina se encuentra entre los aminoácidos Phe-Met localizados entre los restos 105 y 106 de la cadena polipeptídica de la Caseína K. La hidrólisis de este enlace origina, por una parte, la formación de un macropéptido que presenta un carácter fuertemente ácido y por otra, la para-k-caseína que es

básica. La ruptura del macropéptido hidrofílico y su separación de la micela, reduce la carga superficial y las fuerzas de repulsión electrostáticas que mantienen las miscelas separadas entre sí. Llegando un momento en el que se alcanza un determinado grado de proteólisis, alrededor del 80%, la desestabilización de las micelas conduce a su agregación y origina la formación de un coágulo (Dalgleish, 1979). La consistencia de la cuajada obtenida enzimáticamente depende de numerosos factores como el contenido proteíco de la leche, pH de coagulación y la concentración de Ca+2 en la leche, entre otros.

1.3.1.1

SINÉRESIS

Una vez que el cuajo ha actuado y la leche coagula, el gel expulsa parte del lactosuero que ha quedado atrapado en su interior. La red tridimensional constituida por las micelas de paracaseinato cálcico comienza a contraerse cuando se corta el coágulo. En algunas ocasiones, la elaboración de queso se ha descrito como el proceso de sinéresis controlada de la cuajada enzimática. Un coágulo recién formado contiene aproximadamente un 87% de agua, porcentaje que puede reducirse hasta valores entre el 20 y el 56%. La humedad retenida en la cuaja se controla mediante las distintas condiciones en las que se lleva a cabo las etapas posteriores a la obtención del coágulo. Uno de los factores más importantes es la velocidad y grado de acidificación. El desarrollo de la acidez durante el proceso de fabricación se regulas mediante la correcta utilización de los fermentos iniciadores. El aumento de la temperatura después del corte de la cuajada, acelera la expulsión de suero. Otros factores de los que depende el contenido en humedad en el queso son el tamaño de corte de los granos de la cuajada, la agitación de los mismos en el lactosuero y la intensidad del salado.

1.3.2 DESARROLLO DE LA TEXTURA Generalmente para la elaboración de quesos de pasta dura, la cuajada recién obtenida presenta una textura firme, que va modificándose lentamente por efecto de la proteólisis hasta una textura más blanda y suave en el queso madurado. Los compuestos que se generan en la proteólisis, intervienen además en el desarrollo del aroma y sabor típicos de cada variedad. En el cheddar maduro, aproximadamente una tercera parte de las proteínas están hidrolizadas en compuestos nitrogenados solubles a pH 4,6. En otros quesos de pasta más blandas, como el Camembert, se puede encontrar en forma soluble hasta el 50% del nitrógeno total.

1.3.2.1 Enzimas proteolíticas en la maduración del queso Mientras que la coagulación de la leche se debe a la acción de la quimosina sobre la caseína k, la hidrólisis de las proteínas durante el proceso madurativo depende de la actividad de varias enzimas proteolíticas y peptidásicas de distintas procedencias. Las principales fuentes de enzimas proteolíticas son el cuajo para coagular la leche, las peptidasas de los fermentos incorporados para acidificar la leche, las proteasas naturales de la leche, como la plasmina y la catepsina D, las exoenzimas producidas por las bacterias psicrótrofas durante el almacenamiento de la leche en refrigeración y las enzimas secretadas por las bacterias lácticas contaminantes.

1.3.3 MADURACIÓN DEL QUESO El aroma y sabor de una cuajada fresca son consecuencia de la acción de las bacterias lácticas de los cultivos iniciadores, que producen ácido y compuestos volátiles. En un queso madurado, el desarrollo del flavor y la textura se deben fundamentalmente a una serie de complejas reacciones bioquímicas en las que se hidrolizan los componentes mayoritarios de la cuajada: grasa y proteínas. La extensión de estos procesos depende de las

condiciones del medio, por ejemplo del contenido en humedad del pH, y de la concentración de sal en el queso. Los cultivos iniciadores utilizados en la elaboración, ya sean mesófilos o termófilos, desempeñan un papel fundamental en la creación en el medio de las condiciones más favorables para el desarrollo del flavor y de la textura. Además de los fermentosm hay otros microorganismos concentrosque se emplean para impartir características específicas de aroma, sabor y textura a un queso o tipo de quesos, por ejemplo, los suizos o las variedades maduradas por mohos. La actividad de los microorganismos y de las enzimas que intervienen en la fabricación del queso, también depende de las condiciones en las que se lleva a cabo la maduración. Factores como la duración del periodo madurativo, la temperatura a la que se mantiene el queso y la

humedad relativa del aire en la cámara de maduración regulan la actividad microbiana.

1.4

CLASIFICACIÓN

Las modificaciones en los procesos de elaboración y de maduración de los fabricantes han ido realizando durante cientos de años en distintos lugares del mundo como han generado una amplísima gama de quesos. Aunque se han descrito hasta 900 variedades distintas (Campbell-Platt, 1987; Sandini y Elliker, 1970), como la mayoría de los autores coinciden en señalar un número Superior a las 400 (Chapman y Sharpe,1981; Scott, 1986). Sin embargo, muchos de estos casos sólo se diferencian en su tamaño, sistema de envasado, lugar de origen o denominación, pero el sistema de fabricación y su textura y flavor son muy similares. Las distintas variedades pueden clasificarse según su aspecto, características de maduración y composición química. Se han propuesto muchas clasificaciones distintas (Davis, 1965; Burkhalter, 1971, 1981; Scott; 1986) y las ventajas de cada uno de ellos han sido recientemente revisadas por Fox (1993) Un amplio estudio sobre las variedades de queso encargado por la IDF y realizado por Burkhalter en 1971, concluyó con la clasificación de 395 variedades distintas según el tipo de leche como las características del aspecto interno y externo y la composición química de los quesos. Se presentan algunas de estas variedades. Scott (1986) clasificó los quesos teniendo en cuenta las líneas generales del proceso de elaboración y agrupó las variedades en función de su contenido en humedad, el calentamiento de la cuajada durante la elaboración y el tipo de maduración. En la tabla 3.5 se presenta la clasificación de algunos quesos en base a estas características. También se ha propuesto la clasificación según el método de coagulación (Fox, 1993) tabla 3.6. La utilización de los perfiles químicos fue utilizada por primera vez por David, 1965 y probablemente se aplicará mucho en un futuro próximo. Fox (1993) sugirió que los productos resultantes de la proteólisis pueden ser de Gran utilidad como sistema para clasificar los quesos. La validez de Esta técnica depende de la mejora de los métodos analíticos para la

determinación cuantitativa de los péptidos que se liberan durante la maduración una de las principales dificultades para la clasificación es que la diferencias en el contenido de humedad entre las distintas variedades, son tan amplias que incluyen varias categorías en muchas de las clasificaciones propuestas. Por ejemplo Aunque la mayoría de los autores clasifican los quesos en duro, muy duros o semi duros, semiblandos o blandos los contenidos en humedad para cada grupo son muy variables según los autores en la tabla 3.7, lo que hace que aparezcan importantes diferencias en la clasificación más básica de las principales variedades el amplio rango que se afecta en la composición de algunos quesos tandil origina muchos problemas de clasificación las normas internacionales de composición para las variedades más importantes son publicadas de vez en cuando por la FAO/WHO ‘’Food Standards Commitee’’. Las normas para el Cheddar (FAO/WHO, 1984) incluyen las especificaciones sobre algo sobre la leche de fabricación como la principal característica de la textura y el aspecto, algunos parámetros composicionales y el sistema de fabricación.

1.5

ELABORACIÓN DEL QUESO

Las distintas variedades de queso son el resultado del tipo y composición de la leche de partida, del proceso de elaboración y del grado de maduración. Así, el queso maduro se origina por una interacción compleja de procesos bioquímicos y microbiológicos que modifican los distintos componentes de la leche, dando como resultado la consistencia, el sabor y el aroma del queso. Los quesos están formados en lo fundamental por la cafeína coagulada, que retiene grasas otras proteínas sales y otros componentes y otros del suero, además contienen compuestos aromáticos típicos producidos en procesos fermentativos microbianos que son específicos de cada una de las numerosas clases de queso que ofrece el mercado. El proceso de fabricación del queso es el siguiente:     

Pasteurización de la leche Inoculación con la flora microbiana específica Coagulación de la caseína Separación del suero Salado

 Maduración Antes de la precipitación, se ajusta la composición de la leche a las características necesarias para cada tipo de queso (grasa, proteína y Ca+2 principalmente), mediante las adiciones necesarias o por desnatado. En este punto se añaden también, en algunos casos, colorantes que suelen ser carotenoides; uno muy usado es Annato extraído de la semilla de Bixa Orellana componente principal es la bixina. Mediante la inoculación de la leche pasteurizada se introducen los microorganismos y las enzimas padres a desarrollar los aromas típicos, producidos ácidos que baja el pH y modificar en algunos casos, la textura; estos cultivos bacterianos son cuidados por cada fábrica como garantes de calidad de sus productos. La flora usada es muy diversa; bacterias acidófilas, hongos lipolíticos y proteolíticos, etc., por ejemplo, el Penicillium Roqueforti, el Penicillium Camemberti. La coagulación se produce al añadir a la leche la rennina (quimosina) o proteasas análogas. La separación del suero se produce por exudación de la masa coagulada cuando se corta, se agita y se completa con prensado. Entre los quesos duros y los blandos hay grandes diferencias en cuanto al contenido de agua con una escala desde el 45 al 85%. La retención de agua es menor cuando hay menos calcio o el Ca+2 está secuestrado, lo cual rompe puentes de calcio de la red del coágulo y suelta agua; este efecto se produce por adición de citrato sódico y otros secuestradores. En la textura y en la retención de agua influye también el grado de proteólisis debida a enzimas microbianas o del suero. La maduración se produce durante un tiempo que varía entre pocas semanas y meses durante la más durante la maduración se produce durante un tiempo que varía entre pocas semanas y meses. Durante la maduración se producen reacciones enzimáticas muy diversos como:



La lactosa es metabolizada por las

bacterias lácticas dando ácido láctico que baja el pH a 5 - 5,5 

luego aparte del ácido láctico se

transforma en propiónico acético por las enzimas de las bacterias propiónicas 

otras bacterias forman ácido butírico

diacetilo, acetoína y 2-butanal y todos estos compuestos contribuyen a los aromas y sabores típicos 

las lipasas hidrolizan la grasa láctea

retenida y de ácidos grasos libres como ésta es rica en ácidos de cadena corta (butírico y caproíco) la lipólisis contribuye a los aromas fuertes de algunos quesos. Algunos hongos inoculados como el Penicillium Roqueforti son muy productores de lipasas. 

Por Beta oxidación y descarboxilación

de los ácidos grasos se forman metilcetonas que también contribuyen al perfil aromático.

1.6

TIPOS DE QUESO

1.6.1 Quesos frescos: son obtenidos tras el escurrido, sin maduración. Contienen gran cantidad de agua (70-80%). Poco aporte de calcio cada 100 g. Queso blanco o ricota.

1.6.2 Quesos madurados: según el contenido final de humedad se clasifican en blandos (fresco y mantecoso), semiduros (Mar del Plata, Fimbo, etc.) y duros (tipo provolone, sardo, etc.) Cuanta más consistencia, mayor contenido de calcio, de proteínas y de sodio. 1.6.3 Quesos fundidos: se fabrican a partir de quesos diversos, triturados y fundidos, hasta formar una pasta homogénea. Existen de distinto contenido graso, que va desde 60% a tan descremados como 10% o menos. Los quesos semiduros y duros son la principal fuente de calcio en nuestra alimentación: con tan solo 30 gramos, ingerimos el calcio que aportan un vaso (200 cc) de leche o yogur.

2. YOGUR Es un producto lácteo obtenido mediante la fermentación bacteriana de la leche.

Si bien se puede emplear cualquier tipo de leche, la producción actual usa predominantemente leche de vaca. La fermentación de la lactosa (el azúcar de la leche) en ácido láctico es lo que da al yogur su textura y sabor tan distintivo.

+H2O

A menudo, se le añade chocolate, fruta, vainilla y otros saborizantes, pero también puede elaborarse sin añadirlos. La galactosa se convierte en glucosa que es el substrato inicial para la fermentación. La glucosa forma el piruvato que posteriormente puede ser transformado en ácido láctico por la enzima deshidrogenasa láctica y en

acetaldehído por una serie de enzimas entre las cuales se encuentra la piruvato descarboxilasa.



Las vitaminas más importantes contenidas en el yogur son la vitamina A (Protege contra enfermedades y mantiene la piel), B1, B2, B6, B12, C, D (Ayuda a absorber el calcio). los principales minerales son el calcio (Regula el corazón, ayuda a los nervios, y hace huesos y dientes fuertes), el fosforo, el potasio y el sodio.

La elaboración de yogur se describe esquemáticamente en la figura 10.20

Cultivos: Los cultivos de yogur constan de bacterias acidolácticas termófilas simbióticas (streptococcus thermophilus y lactobacillus bulgaricus), responsables de la fermentación de la leche. Se incuba a 42-45°C tras la adición de 1.5 – 3% de cultivo durante 3 horas. El yogur recién obtenido tiene un PH de 4 – 4.2 aprox y contiene 0.7 – 1.2% de ácido láctico. Un yogur especial obtenido con Lactobacillus acidophillus (37-38°c), la leche acidofila. Contiene 0.5 – 0.7% de ácido láctico. La adición de frutas o de pulpas de frutas y azúcar da productos especiales (yogur de frutas) que contribuyen al notable aumento del consumo de yogur. Una parte importante del aroma especifico del yogur es debido a compuestos carbonilicos entre los que predomina el acetaldehído.

El yogur es un derivado lácteo gelificado y acido, con componentes aromáticos típicos, que se obtiene por fermentación de la leche con microorganismos acidificantes; es la fermentación láctica. La materia prima es la leche, parcialmente desnatada y enriquecida en materias no grasas por adición de leche en polvo desnatada; el proceso es el siguiente: Pasteurización  inoculación del cultivo microbiano para la fermentación  incubación a 40-45°C  envasado. No hay esterilización final y las bacterias acidofilas están vivas en el yogur. Los microorganismos más usados son el lactobacillus delbrueckii, subesp. Bulgaricus, el streptococcus thermophilus, el L. bifidus y otros análogos. Las enzimas bacterianas hidrolizan la lactosa, transforman galactosa en glucosa y producen la glicolisis con formación de ácido láctico; los pasos de esta pauta

metabólica pueden verse en la figura 10.19.

El pH baja mucho durante la fermentación, lo que elimina la flora patógena con proliferación de la flora acidofila y termófila. La caseína se coagula parcialmente y se forma un gel constituido por una red de micelas unidas; este gel da la consistencia típica al yogur. Por otra parte, la fermentación acida genera una serie de compuestos aromáticos que dan los sabores característicos a cada tipo de yogur; los más importantes son: diacetilo, etanal, acetona, ácido propinoico, acético, etc. Para aumentar las ventas, algunas empresas lácteas han lanzado productos análogos al yogur que son azucarados, con sabor a frutas y, en algunos casos, con trozos de frutas y espesantes; muchos de estos productos están pasterizados, en su forma final, para prolongar el periodo de conservación y no tienen bacterias vivas, que son importantes para el enriquecimiento de la flora intestinal y una de las más importantes virtudes de los yogurs. Tipos de yogur Yogur batido: la inoculación de la leche pasteurizada se realiza en tanques de incubación, donde se produce la coagulación. Luego se bate y se envasa. Puede presentarse en un estado líquido y semisólido. Yogur coagulado o aflanado: la leche pasteurizada se envasa inmediatamente después de la inoculación, la coagulación se produce en el envase. Yogur natural: no contiene saborizantes, azucares ni colorantes. Solo se permite la adición de estabilizadores y conservadores. Yogur frutado: contiene fruta procesada en trozos y aditivos permitidos por la autoridad sanitaria. Yogur saborizado: contiene saborizantes naturales y/o artificiales y otros aditivos permitidos.

3. MANTEQUILLA la mantequilla es la emulsión de agua en aceite (emulsión W/O) que se forma por inversión de fase cuando se bate la nata. Dependiendo del proceso de elaboración se diferencian la mantequilla acida, procedente de crema acidificada, y la mantequilla dulce, procedente de crema sin adificar. En los procesos nizo y booser se produce una adificacion suplementaria. Ambos procesos tienen interés comercial debido al mejor aroma de la mantequilla acida y al mejor aprovechamiento de la mazada dulce. La mantequilla contiene 81-85% de grasa, 14-16% de agua y 0,5-2% de sustancia seca magra. La composición esta, en general, regulada legalmente. La fase continua está formada por la fracción liquida de la grasa

láctea, en la que se encuentran englobados gránulos de grasa, goticulas de agua y pequeñas burbujas de aire. La figura 10.21

muestra

una

imagen de microscopia electrónica de criofractura en la que se ve la fase grasa continua que incluye glóbulos de grasa y goticulas de agua.

La consistencia de la mantequilla depende de la relación entre grasa liquida libre y grasa sólida, como consecuencia de la variación anual del contenido en ácidos grasos insaturados de la grasa láctea, la relación grasa solida/ grasa liquida oscila a temperatura ambiente entre 1 en verano y 1,5 en invierno. Es posible alcanzar un equilibrio utilizando una temperatura adecuada durante el proceso de maduración, batido y malaxado que determina la magnitud de la inclusión de grasa liquida en el corpúsculo graso.

La figura 10.22 muestra la cubierta cristalina de un corte del glóbulo de grasa, del que se ha eliminado la grasa liquida al hacer la preparación.

La figura 10.23 presenta un resumen de las principales fases de la elaboración de mantequilla.

4. CREMA NATA (CREMA) La leche se descrema casi totalmente (contenido residual de grasa 0,03 – 0,06%) mediante desnatar adoras en proceso hermético, autolimpiable o hermético/autolimpiable. Los productos a base de crema se estandarizan a continuación volviendo a mezclar (contenidos grasos mínimos, crema para el café 10%, nata para batir 30%, nata para hacer mantequilla 25-82%). La nata sirve para el consumo directo en diversas formas o para fabricar mantequilla y helados. Exigencias de la nata para batir son la “batibilidad” y la estabilidad del producto batido. Para productos de primera calidad se requiere un aumento de volumen ≥ 80% y la penetración de 3cm de profundidad de un cuerpo estándar de 100 gr en un tiempo > 10 s. al cabo de 1 hora a 18°C no debe separarse suero. Durante el batido se produce primero la acumulación de corpúsculos grasos en la superficie de burbujas de aire de gran tamaño. Al aumentar la formación de burbujas de aire más pequeñas y romperse las membranas de los glóbulos se consigue un aumento de la interfase grasa, que tiene como consecuencia finalmente la gelificacion de la película que envuelve las burbujas de aire. La nata acida se consigue si la fermentación láctica progresa todavía más.

Separación de la nata Tras calentar la leche a unos 40°C (aumento de la separación de la nata por disminución de la viscosidad), la nata se separa de la leche desnatada en una desnatadora. Las desnatadoras trabajan a 4.700 – 6.500 rpm con rendimientos nominales de hasta 2500 l/h. mediante la adición adecuada de nata se regula a voluntad el contenido de grasa deseada.

Desnatadora

5. HELADO DE CREMA El helado es una masa congelada formada a base de leche, productos lácteos, azúcar, grasa vegetal, ovoproductos, frutas o partes de las mismas, café, cacao, sustancias aromáticas y colorantes. Una composición típica es por ejemplo 10% de grasa láctea, 11% de leche en polvo desnatada, 14% de sacarosa, 2% de jarabe de glucosa (referida a peso seco), 0,3% de emulgentes, 0,3% de espesantes, 62% de agua. Los espesantes, normalmente polisacáridos, aumentan la viscosidad y los emulgentes desestabilizan los glóbulos de grasa y favorecen su agregación durante la congelación. Para fabricar helados, se congela una mezcla de los componentes después de su pasteurización a alta temperatura durante un tiempo corto (80-85°C,

20-30s), homogenización a alta presión (150-200bar) y refrigeración a unos 5°C a temperaturas

de hasta -10°C inyectando aire (60-100% vol.),

endureciendo el producto finalmente a temperaturas de -15°C a -25°C. los congeladores que se utilizan tienen básicamente forma cilíndrica, están refrigerados por amoniaco, son rotatorios, con un funcionamiento similar a los utilizados en la fabricación de margarina. En el interior del cilindro se inyecta aire para favorecer la formación de espuma. Los elementos estructurales del helado son cristales de hielo (~50 um), burbujas de aire (60-150 um), goticulas de grasa (