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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIACONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 301105 – TECNOLOGIA DE LACTEOS

TABLA DE CONTENIDO

Pag.

UNIDAD I. CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD DE LA LECHE 6

Objetivos 10

Autoevaluación inicial 11

Capítulo 1. Definición, composición, estructura de la leche 12

Lección 1 . Definición legal y dietética 12Lección 2 . Definición física y propiedades 13Lección 3 . Definición química y propiedades 16Lección 4. Otras propiedades importantes en la leche 18Lección 5 . Fases de la leche 23

Capítulo 2. Propiedades físicas y químicas de los componentesde la leche 27

Lección 6 . Lípidos 27Lección 7 . Proteínas 30

Lección 8 : Carbohidratos 35Lección 9 . Sales y minerales y Vitaminas y Enzimas 37Lección 10 : Efectos en los tratamientos térmicos de la leche 40

Capítulo 3: Microbiología y Calidad de la leche 43

Lección 11 . Principales grupos de bacterias en la leche 43Lección 12 . Levaduras y mohos 46Lección 13 . Aseguramiento de la calidad lechera: Medidas higiénicas

ARYCPC (HACCP) 46

Lección 14 . Calidad de la leche cruda 51


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Lección 15 . Estandarización de la leche 56

LECTURA COMPLEMENTARIA 58―Algunas reflexiones sobre la calidad de la leche en Colombia‖

UNIDAD II Tecnología de los productos lácteos: leche cruda 65

Leche evaporada- leche fermentada

Capitulo 1. Tratamiento de la leche para consumo directo 69

Lección 16 . Enfriamiento 69Lección 17. Almacenamiento 69Lección 18. Higienización 70Lección 19 . Descremado 72Lección 20. Pasteurización

73LECTURAS COMPLEMENTARIAS 80

Capítulo 2: leches concentradas y evaporadas 83

Lección: 21 Descripción general 83Lección 22 . Proceso de elaboración de la leche evaporada 84Lección 23. Defectos en la leche evaporada 92Lección 24 . Leche condensada azucarada 94Lección 25 . Leche en polvo 98

Capitulo 3. Leches fermentadas 107

Lección 26 . Generalidades y Valor nutritivo107

Lección 27 Características de las bacterias lácticas109

Lección 28: Tipos de cultivos 111

Lección 29. Clasificación de los productos fermentados 112Lección 30. El yogurt 115

LECTURAS COMPLEMENTARIAS 123

A. Transferencia de calor 123B. Ingeniería industrial de la leche 124


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C. Aplicación de calor en la industria lechera128

UNIDAD III. Tecnología de los productos lácteos: fabricación de136

Quesos y otros productos lácteos.

Capítulo 1. Tecnología de la fabricación del queso136

Lección 31. Aspectos nutricionales del queso 140Lección 32. Clasificación de los quesos 140Lección 33. Materias primas 145Lección 34. Materias primas secundarias 153Lección 35. Principios tecnológicos en la fabricación del queso

159

Capítulo 2. Tecnología de los quesos colombianos 185

Lección 36: Quesos frescos no ácidos 185

Lección 37. Quesos ácidos 197Lección 38: Quesos madurados 204Lección 39: Defectos de los quesos 210Lección 40: Aprovechamiento del suero lácteo y Equipos en 213La fabricación del queso

Capítulo 3. Otros productos derivados de la leche 218

Lección 41. La mantequilla 220Lección 42. Defectos de la mantequilla 227Lección 43. El helado 229Lección 44. Defectos del helado 238Lección 45. El Arequipe y el manjar blanco 240

BIBLIOGRAFIA 247

CIBERGRAFIA 248


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LISTADO DE TABLAS

1. Composición química de la leche en diferentes especies

2. Composición lípidos saponificables y no saponificables de la leche3. Efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche4. Tiempo de muerte térmica de algunas bacterias patógenas5. Conservación de los cultivos congelados6. Aminoácidos esenciales en la caseína7. Valor nutricional de algunos aminoácidos8. Clasificación de los quesos según la humedad

9. Clasificación de los principales quesos colombianos10. Características de las dos formas de coagulación de la leche11. Características fisicoquímicas de la cuajada12. Características fisicoquímicas del queso campesino13. Características fisicoquímicas del queso costeño14. Características fisicoquímicas del queso antioqueño15. Características fisicoquímicas del queso doble crema16. Características fisicoquímicas del quesillo huilense17. Características fisicoquímicas del queso pera18. Características fisicoquímicas del queso paipa19. Defectos de los quesos20. Utensilios y equipos de quesería


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LISTADO DE GRÁFICOS Y FIGURAS

1. Modificación de la leche a temperatura ambiente

2. Molécula de un triglicérido3. Membrana del glóbulo graso4. Aminoácido alfa amino carboxílico5. Cadena peptídicos6. Proteína Nativa7. Proteína desnaturalizada8. Micela de caseína9. Circulación en un intercambiador de calor10. Diagrama de Flujo para la elaboración de la leche evaporada11. Proceso de estandarización de la leche12. Elaboración de la leche condenada azucarada

13. Elaboración de la leche en polvo14. Diagrama de flujo para el proceso de elaboración del yogurt15. Adición del cuajo16. Corte de la cuajada17. Diagrama de liras y sistemas de corte de la cuajada18. Agitación de los granos de la cuajada19. Salazón20. Moldes para quesos21. Diagrama de prensa mecánica para quesos22. Cuajada23. Diagrama de Flujo para la elaboración de la cuajada

24. Queso campesino25. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso campesino26. Queso costeño27. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso costeño28. Quesito antioqueño29. Diagrama de Flujo para la elaboración del quesito antioqueño30. Queso doble crema31. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso doble crema32. Diagrama de Flujo para la elaboración del quesillo huilense33. Queso pera34. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso pera

35. Quesos madurados y queso paipa36. Diagrama de Flujo para la elaboración del queso paipa37. Diagrama de Flujo para la elaboración de la mantequilla


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INTRODUCCIÓN

La industria lechera en Colombia, ha tenido un gran auge en el país debido a laimplantación de tecnología en la producción de leche desde el manejo del ganadolechero, el ordeño y su elaboración de leche para el consumo directo, apareciendovarios tipos de leche como la pasterizada, la ultra pasterizada, leche larga vida yúltimamente la leche deslactosada, cada uno de estos tipos de leche presentansus ventajas con respecto a su tecnología, sus características físicas y químicaspero igualmente conservan su valor nutritivo y sus características organolépticas.

Sin embargo en algunas regiones del país todavía se comercializa la leche sinpasterizar, convirtiéndose en un gran riesgo para la población que la consume.

La leche es uno de los productos de gran valor proteico pero también bastanteperecedero por lo que la mayoría de las fábricas que producían leche para elconsumo directo, hoy en día transforman la leche en una gran variedad deproductos como, las leches concentradas (evaporadas y condensadas), la lecheen polvo, las leches fermentadas ( yogurt, Kumis, Kéfir, entre otras), una granvariedad de quesos, y otros productos como el helado, el arequipe, el manjar-blanco, y demás postres cuya materia prima principal es la leche. Con la

obtención de dichos productos se puede lograr una conservación por períodosmás prolongados de la leche y contribuir a la nutrición del hombre en la medidaque aportan los mismos nutrientes de la leche y mejor aún se logra una mejordigestibilidad de esos nutrientes.

El enfoque del presente material, es el de dar a conocer de una forma sencilla ycomprensible los principios científicos y técnicos que se involucran en losprocesos de elaboración de la leche para consumo directo como tal y de losproductos obtenidos de su transformación industrial. Para lo cual se inicia con uncapítulo dedicado a describir los diferentes aspectos de la ciencia de la leche, que

comprende desde sus características físicas, químicas, y bioquímicas. Sedescriben las características de sus componentes mayores, para que el estudiantepueda comprender más adelante los efectos que los tratamientos térmicosocasionan en los diferentes componentes de la leche y las diferentes cambios quesufre la leche en las etapas de la elaboración de los productos que se obtienen apartir de la misma.


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Se sabe que actualmente existen en el país grandes industrias que se dedican aproducir y comercializar la leche pasterizada, con sus diferentes variedades (bajaen grasa, de larga duración, deslactosada, entre otras) y los productos derivadosde su transformación industrial, pero dichas fábricas se encuentran concentradas

principalmente en las siguientes ciudades del país como: Bogotá (Algarra, Alpina,Colanta, Nestlé, Alquería, Parmalat, Colácteos, Proleche entre otras); Palmira (productos lácteos andina Ltda.) Medellín ( Prolácteos y Colanta), de las cuales semencionan las marcas de mayor consumo, pudiéndose asegurar, que dichasempresas cuentan con gran tecnología en su producción y por ende ofrecenproductos de buena calidad, que le permite competir en el mercado nacional einternacional.

Como se puede observar la producción tecnológica de la leche y sus productosderivados, está bastante centralizada, pero existe una gran mayoría de pequeños

productores, que requieren de profesionales que los asesoren para darle a suproducto la calidad óptima que se requiere, aún si contar con un buen desarrollotecnológico y es el Ingeniero de alimentos, quien debe ser el profesionalpreparado para asesorar a los pequeños empresarios, por los conocimientosobtenidos sobre los fundamentos tecnológicos de la industria láctea, será quienpodrá adoptar, adaptar tecnología que apunten a desarrollar nuevos productos omejorar los que actualmente se ofrecen en el mercado. Además de poder trabajaren cualquier industria láctea.

Por lo anterior el propósito de este material no es que los estudiantes, aprendan

recetas ni procedimientos técnicos para obtener un producto, sino que a través delconocimiento y comprensión de los principios de transferencia de masa y calorque ocurren en los diferentes procesos tecnológicos que abarca la industria de laleche, de los cambios físicos y químicos que ocurren en las diferentes etapas delproceso para obtener un determinado producto, de los defectos que puedenocurrir en los productos en proceso y terminado, cuando no se cumplen con losparámetros adecuados; al terminar su estudio, sean capaces de producir cualquiertipo de producto derivado de la leche, de desarrollar nuevos productos o productosmejorados, con la calidad exigida tanto desde el punto de vista técnico comonutricional y microbiológico.

Este material abarca el estudio de los siguientes aspectos: En su primera unidad se dedica al estudio de la ciencia de la leche, desde el estudio de suscomponentes químicos, sus propiedades físicas y químicas y la microbiología ycalidad de la leche. La segunda Unidad trata sobre los principios tecnológicos deen la elaboración y estandarización de los productos lácteos como: leche cruda – leche concentrada y evaporada y leche fermentada . La tercera unidad trata los


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principios tecnológicos en la producción quesera y especialmente en laproducción de los quesos colombianos y finalmente se dedica otro capítuloespecíficamente a la tecnología de otros derivados de la leche.

Este material cuenta además con una guía didáctica, con la cual se apoyará alestudiante durante el estudio de los diferentes capítulos a través de la propuestade diferentes actividades de aprendizaje y de evaluación, que le permitiránobtener una mejor comprensión de las diferentes temáticas y el desarrollo decompetencias como las cognitivas, comunicativas, valorativas y contextuales paralograr finalmente, una formación integral a través del estudio del curso. Tambiénse cuenta con la Guía para el desarrollo del componente práctico, en donde sedarán instrucciones precisas sobre las prácticas mínimas a desarrollar, asimismolos análisis mínimos de control de calidad que se le deben hacer a la materiaprima, productos en proceso y producto terminado, que se pueden desarrollar enlas Plantas piloto y laboratorios de la UNAD.


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OBJETIVOS DEL CURSO

General: Lograr que los estudiantes sean capaces de aplicar los principios

científicos y tecnológicos relacionados con la leche y los productos derivados de lamisma para que propongan y desarrollen proyectos que implique elaprovechamiento de la leche como materia prima y den soluciones a problemasespecíficos que se detecten en su entorno relacionados con el la producciónlechera.

Objetivos específicos:

Comprender lo relacionado con la ciencia de la leche, teniendo en cuentaDefinición, estructura, características físicas químicas bioquímicas ymicrobiológicas.

Conocer los diferentes efectos de los tratamientos térmicos en la leche Reconocer la importancia de la leche y sus productos en la alimentación

humana Conocer los diferentes etapas que se realizan sobre la leche para su

industrialización Conocer los procesos tecnológicos para la obtención de: leches concentradas,

leche en polvo, mantequilla, leches fermentadas, quesos, y helados. Conocer los diferentes defectos que se presentan en cada uno de los

productos obtenidos a partir de la leche, identificar sus causas y la forma decorregirlos o evitarlos

Aprender los cálculos matemáticos que se requieren en cada uno de losprocesos para la estandarización de los diferentes productos Reconocer los principios de transferencia de calor y masa que ocurren en los

procesos para obtener los productos Reconocer los principios sobre el balance de materia y energía como

herramienta importante para la determinación del rendimiento del proceso y delcálculo del costo de energía respectivamente

Conocer los aspectos generales de la calidad en la industria


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UNIDAD I. CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD DE LA LECHE

En esta primera unidad se tratará todo lo relacionado con la ciencia de la lechedesde sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas con el propósito de quelos estudiantes comprendan los cambios físicos, químicos y organolépticos quesufre la leche ante los diferentes tratamientos a que es sometida para suindustrialización como leche para el consumo directo y como los productos que sederivan a partir de diferentes procesos de transformación. Se trata los aspectosrelacionados con la calidad de la leche cruda, enfocado en el sistema deaseguramiento de calidad, desde las medidas higiénicas, estudio de lamicrobiología de la leche, estudiando las bacterias que pueden estar presentes enla leche cruda, o que pueden contaminar la leche por un mal manejo. Asimismo setrata el sistema de control de los puntos críticos o análisis de los riesgos quepueden presentarse en las diferentes etapas del proceso de producción de laleche para consumo directo, tomando como referente el sistema HACCP.

Justificación

Para poder entender los principios tecnológicos en todos los tratamientos de laleche desde la leche cruda para obtenerla como producto de consumo directohasta todos los tratamientos a que es sometida la leche para obtener todos losproductos derivados es necesario conocer la ciencia de la leche enfocado alestudio de sus propiedades físicas y químicas de los diferentes componentes de laleche y los efectos que sobre sus propiedades causan todos los tratamientostérmicos para conservarla. Por otra parte la calidad de la leche fresca y de todossus productos es fundamental para que los productos que se obtiene de la lechesean aptos para el consumo humano.

Objetivo general

Conocer y comprender todos los aspectos relacionados con la ciencia de la lechedesde sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas, las características desus componentes y los diferentes cambios físicos, químicos, bioquímicos,

microbiológicos que sufre la leche desde su obtención como materia prima (en elordeño), su almacenamiento y en los procesos de industrialización.

Objetivos específicos

1. Conocer y comprender las diferentes definiciones de la leche desde sucalidad nutricional, sus propiedades físicas y químicas.


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2. Conocer y comprender otras características de la leche como: variabilidad,complejidad y alterabilidad.

3. Conocer y comprender algunas modificaciones que sufre la leche desde elordeño, almacenamiento y transformación, hasta el consumo final.

4. Conocer y comprender las diferentes fases de la leche5. Conocer y comprender las propiedades físicas y químicas de los diferentescomponentes de la leche.6. Conocer y comprender los efectos en los tratamientos térmicos de la leche7. Entender todo lo relacionado con la microbiología de la leche: bacterias,

mohos y levaduras.8. Conocer y comprender las diferentes medidas que se deben tomar para

evitar el crecimiento de microorganismos causantes de alteraciones de laleche.

CONTENIDO

Capítulo 1. Definición, composición, estructura de la leche 12

Lección 1 . Definición legal y dietética 12Lección 2 . Definición física y propiedades 13Lección 3 . Definición química y propiedades 16Lección 4. Otras propiedades importantes en la leche 18Lección 5 . Fases de la leche 23

Capítulo 2. Propiedades físicas y químicas de los componentesde la leche 27

Lección 1 . Lípidos 27Lección 2 . Proteínas 30

Lección 3 : Carbohidratos 35Lección 4 . Sales y minerales y Vitaminas y Enzimas 37Lección 5 : Efectos en los tratamientos térmicos de la leche 40

Capítulo 3: Microbiología y Calidad de la leche 43

Lección 1 . Principales grupos de bacterias en la leche 43Lección 2 . Levaduras y mohos 46Lección 3 . Aseguramiento de la calidad lechera: Medidas higiénicas

ARYCPC (HACCP) 46Lección 4 . Calidad de la leche cruda 51Lección 5 . Estandarización de la leche 56

LECTURA COMPLEMENTARIA 58―Algunas reflexiones sobre la calidad de la leche en C olombia‖


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AUTOEVALUACIÓN INICIAL

Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, primero que todo

debe consultar la guía didáctica y desarrollar las actividades de reconocimientoplanteadas.

También es importante que usted trate de contestar las siguientes preguntas, paraque analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber.

1. Defina con sus propias palabras ¿Qué es la leche?2. ¿Cuáles son las propiedades físicas y químicas de la leche?3. ¿Considera usted que la composición de la leche depende de la especie de

donde provenga? ¿En qué componentes serían esas diferencias?4. ¿Cuáles son los factores que causan la variabilidad de la leche en sucomposición y propiedades?

5. ¿En qué consiste la complejidad de la leche?6. ¿cuáles son las modificaciones que sufre la leche desde su ordeño,

cambios de temperatura y durante su proceso tecnológico?7. ¿Describa brevemente las diferentes fases de la leche?8. ¿Cuáles son los componentes principales de la leche? Descríbalos

brevemente.9. Describa brevemente cuáles son los efectos que causan los tratamientos

térmicos sobre la leche.

10. ¿Cuáles son las principales bacterias que se pueden encontrar en la leche¿11. ¿Cuáles son las levaduras y los mohos que se pueden encontrar en la

leche o en los productos obtenidos de los procesos de industrialización?12. ¿Qué medidas se deben tener en cuenta para evitar la contaminación de

microorganismos en la leche?


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CAPITULO 1. DEFINICIÓN, COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA Y PROPIEDADES

DE LA LECHE

Este capítulo abarcará el estudio de las siguientes temáticas:

Lección 1. Definición legal y dietéticaLección 2. Definición física y propiedadesLección 3. Definición química y propiedadesLección 4. Otras propiedades importantes en la lecheLección 5. Fases de la leche

LECCIÓN 1. Definición Legal y Dietética de la leche

1.1 Definición legal

―Leche es el producto íntegro y fresco de la ordeña de una o varias vacas, sanas,bien alimentadas y en reposo, exenta de calostro y que cumpla con lascaracterísticas físicas y microbiológicas establecidas‖ 1

La características principales que se tienen en cuenta para medir la calidad de laleche son.: densidad, índices crioscópicos y de refracción, acidez, grasa y sólidosno grasos, cantidad de leucocitos, gérmenes patógenos y presencia deantisépticos, antibióticos y sustancias alcalinas.

El calostro, es el producto segregado por la glándula mamaria inmediatamentedespués del parto de la vaca, es una sustancia que presenta una composiciónmuy diferente a la leche y contiene una cantidad de proteínas en el suero,especialmente inmunoglobulinas que son necesarias para la nutrición del ternero,pero que su presencia daña la calidad de la leche en la medida que se gelifica conel calentamiento de la leche por ejemplo a uno 80 0C, produciendo la coagulaciónde la leche.

1.2 Definición dietética

La leche es uno de los alimentos más completo que se encuentra en lanaturaleza, por ser rica en proteínas, grasas, vitaminas y minerales, necesariaspara la nutrición humana. La proteína de la leche, contiene una gran cantidad deaminoácidos esenciales necesarios para el organismo humano y que no puede

1 Manual de composición y propiedades de la leche. FAO,


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sintetizar, la proteína que se encuentra en mayor proporción en la leche es lacaseína. Entre la vitaminas que contiene están: la Vitamina B 12 (riboflavina) la B1 (tiamina), y las vitamina A, D, E y K liposolubles. Entre los minerales de mayorcantidad están el calcio y el fósforo. Su contenido de grasa se debe principalmentea los triglicéridos.

La grasa de la leche está conformada principalmente por la combinación física detriglicéridos y éstos a su vez están formados por un alcohol (glicerol) y 14 o másácidos grasos que en su mayoría son saturados excepto el ácido oleico que esinsaturado y se encuentra en mayor cantidad. La combinación de éste ácido con ellinoléico, el butírico y caproico es lo que hace que la grasa de la leche tenga unbajo punto de fusión.

LECCION 2. Definición Física y sus propiedades

La leche es un líquido de color blanco opalescente característico debido a larefracción de la luz cuando los rayos de luz inciden sobre las partículas coloidalesde la leche en suspensión. Cuando es muy rica en grasa, presenta una coloracióncremosa, debido al caroteno que contiene la grasa, la leche baja en grasa toma uncolor ligeramente azulado.

2.1 Características organolépticas

El olor o aroma, de la leche fresca es ligeramente perceptible, sin embargola leche está ácida o contienen bacterias coniformes, adquiere el olorcaracterístico de un establo o a estiércol de las vacas, por lo cual se le da elnombre de ―olor a vaca‖

Sabor : la leche fresca tiene un sabor medio dulce, neutro debido a lalactosa que contiene.

2.2 Otras propiedades físicas son:

Gravedad específica : oscila entre 1.028 – 1.034 expresada en grados dedensidad. Al determinar la densidad de la leche con el lactodensímetro, esevalor debe ajustarse para una temperatura de 15 0C, adicionando o restandoel factor de corrección de 0.0002 por cada grado centígrado leído porencima o por debajo de los 15 0C.

Densidad de la leche: esta relacionada con la combinación de susdiferentes componentes: el agua (1.000 g/ml); la grasa (0.931g/ml); proteína(1.346g/ml); lactosa (1.666 g/ml) minerales (5.500 g/ml) y Sólidos no grasos(S.N.G. =1.616 g/ml).


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Por lo anterior la densidad de una leche entera sería aproximadamente de1.032 g/ml, una leche descremada de 1.036 g/ml y una leche aguada tendríauna densidad aproximada de 1.029 g/ml.

PH (concentración de hidrogeniones ). El pH es el logaritmo del inversode la concentración de iones de hidrógeno. Cuando la concentración deiones de hidrógeno es de 10 -1 a 10 -7, corresponde a un pH de 1 a 7 esdecir, medio ácido. Si la concentración de iones de hidrógeno es de 10 -7 a10-14 (pH 7 a 14) el medio será alcalino (el pH =7 es neutro). Dichasvariaciones depende del estado de sanidad de la leche y de losmicroorganismos responsables de convertir la lactosa en ácido láctico.

Acidez: la leche cruda presenta una acidez titulable resultante de cuatroreacciones, de las cuales las tres primeras corresponden a la acidez naturalde la leche cruda y la cuarta reacción corresponde a la acidez que se vaformando en la leche por acción de las bacterias contaminantes.

Acidez natural se debe a:

1. Acidez de la caseína anfótera, constituye cerca de 2/5 partes de la acideznatural

2. Acidez de las sustancias minerales, del CO 2 y de ácidos orgánicosnaturales, aproximadamente las 2/5 partes de la acidez natural.

3. Reacciones de los fosfatos, cerca de 1/5 parte de la acidez natural.

La determinación de la acidez de la leche es muy importante porque puede darlugar a determinar el grado de alteración de la leche. Regularmente una lechefresca debe tener una acidez de 0.15 a 0.16%, valores menores pueden indicarque es una leche proveniente de vacas con mastitis, aguada o que contienealguna sustancia química alcalina. Porcentajes mayores del 0.16%, indican quela leche contiene bacterias contaminantes.

Potencial de oxidorreducción : El potencial de oxidorreducción (Eh), midelas propiedades oxidantes (+) o reductoras (-) de una solución, el cual sevisualiza en la corriente eléctrica entre dos electrodos sumergidos en lasolución. La leche tiene un Eh (+) entre los valores de 0.20 a 0.30 voltios. ElEh de la leche se debe al contenido de: oxígeno, sustancias reductorasnaturales (reductasa aldehídica, ácido ascórbico y tratamientostecnológicos).

La contaminación por bacterias incrementa el poder reductor de leche, ya quecuando las bacterias se multiplican hay un mayor consumo de oxígeno yproducción de sustancias reductoras, reduciéndose el Eh, hasta valoresnegativos. Este fenómeno se utiliza para el análisis que se le hace a la leche


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con azul de metileno y la resarzurina. La reducción del azul de metilenoproduce el leuco azul de metileno ( incoloro) a un Eh de +0.054V y con lareducción de la resarzurina (azul pizarra) se produce la resofurina (rosada) y ladihidrorresofurina (incolora), a un Eh de +018 y +0.19 V, la resarzurina,reacciona antes que el azul de metileno y detecta la presencia de leucocitos.Mediante este método se podrá evaluar los cambios en la calidad de la leche.

Viscosidad. La viscosidad de la leche indica la resistencia que se opone alfluído. La viscosidad es inversamente proporcional a la temperatura ydepende de la composición del líquido, del estado físico de las sustanciascoloidales dispersas, y del contenido de materia grasa. la leche es másviscosa que el agua y ello se debe al contenido de grasa en emulsión y alas proteínas que contiene en su fase coloidal. La viscosidad de la lecheoscila entre 1.7 a 2.2 centipoises, siendo la de la leche completa de 2.2 y lade la leche descremada de 1.2. La leche homogenizada presenta unaumento en la viscosidad, entre 1.2 a 1.4 centipoises. La viscosidad de laleche y sus productos es un dato importante en ingeniería para el cálculode bombas que se requieren en el proceso, pero también es importante enla comercialización dado que el consumidor relaciona la viscosidad con elcontenido graso de la leche.

Punto de congelación : Es una característica importante porque permitedetectar la adición de agua en la leche. El punto de congelación de la lechedebe oscilar entre un rango de – 0.5130C a – 0.565 0C. Los componentesque influyen en el punto de congelación de la leche son la lactosa y lassales coloidales. El aumento de la acidez de la leche reduce la viscosidadde la leche.

Calor específico: Es el número de calorías necesarias para elevar en ungrado centígrado la temperatura de una unidad de peso de la leche. Dichovalor es más alto que el del agua.

Calor específico ( en cal / g. 0C) de:

Leche completa....................................................... 0.93 – 094Leche descremada.................................................. 0.94 – 0.96Suero de queso........................................................0.97Grasa........................................................................ 0.40 – 0.60

Punto de ebullición. La ebullición de la leche se inicia a partir de los100.170C, pero cuando se reduce la presión del líquido, la ebullición ocurrea una temperatura menor. Este efecto es aplicado en la producción deleches concentradas al evaporar la leche mediante la reducción de lapresión utilizando el vacío, lográndose evaporar parcialmente la leche atemperaturas entre los 50 a 70 0C, sin causar ningún deterioro a loscomponentes de la leche.


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Índice de refracción. Este valor expresa el fenómeno de desviación de laluz cuando atraviesa el aire e incide sobre la leche. Su valor oscila entre1.3440 y 1.3485, siendo el resultado de la suma de los índices derefracción individual de los solutos o fase discontinua y del agua o fasecontinua de la leche. Cuando el valor de algunos de estos componentes sealtera, cambia el valor del índice de refracción. Por ejemplo si se cambia laconcentración de los solutos debido al aguado, el valor del índice derefracción se acercará al del agua, detectándose de esta manera el fraude.

Para la determinación del índice de refracción se utilizan instrumentos como elrefractómetro de Abbé que se utiliza para productos descremados y lechesconcentradas azucaradas o refractómetros de inmersión como el lactómetro―Bertuzzi‖ para medir el índice de refracción del suero obtenido de lacoagulación de la caseína.

Propiedades ópticas : El color de la leche se debe a los efectoscombinados de la caseína, sales coloidales, pigmentes y otroscomponentes. La caseína y las sales coloidales le imparten el color blancoy opaco de la leche, en la medida que refleja totalmente la luz. Lospigmentos debido a los carotenos le imparte a la leche un color ligeramenteamarillento y los pigmentos de la riboflavina son los que le dan un coloramarillo – verdoso al suero producido en la elaboración del queso.

Resumen de las propiedades físicas de la leche

Densidad de la leche completa........................... 1.032 g/mlDensidad de la leche descremada........................ 1.036 g/mlDensidad de la materia grasa.............................. 0.940 g/mlCalorías por litro................................................. 700 caloriasPH....................................................................... 6.6 – 6.8Viscosidad absoluta............................................. 1.6 –2.15Índice de refracción 1.35Punto de congelación......................................... -0.55 0CCalor específico.................................................. 0.93 cal /g 0C

LECCION 3. Definición química y propiedades

Es un fluido bastante complejo, formado por aproximadamente el 80 a 87.5% deagua y el 12 a 12.5% de sólidos o materia seca total.

3.1 Agua. Es la fase continua de la leche y es el medio de transporte para suscomponentes sólidos y gaseosos. Se encuentra en dos formas, el agua libre y elagua de enlace. El agua libre es la de mayor cantidad y en ella se mantiene ensolución la lactosa y las sales. El agua libre es la que sale en el suero de la


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cuajada. El agua de enlace, es la formada por la cohesión de los diferentescomponentes no solubles, se encuentra en la superficie de estos compuestos yno forma parte de la fase hídrica de la leche por lo cual su eliminación es bastantedifícil.

3.2 Materia seca de la leche . Está formada por los compuestos sólidos de laleche pueden determinarse por el método directo mediante la evaporación de lafase acuosa de la leche, o por el método indirecto, mediante la relación de ladensidad y su contenido de grasa y a partir de estos datos la cantidad de materiaseca se puede calcular mediante las siguientes fórmulas:

Richmond:

%S.T. = (0.25 x D) + (1.21 x % G) + 0.66

De donde D es la densidad de la leche y para la cual se utilizan solo los valoresdecimales como enteros. Ejemplo si la densidad es de 1.033 entonces se debeusar como D el 33.

Queensville:

Gramos/lt S.T. = (10.6 x %G) +2.75 (D – 1000)

En este caso se utiliza el dato de la densidad D como una cifra entera o sea 1033.

Fleischmann:

%S.T. = (1.2 x%G) + 2.665 x (D – 1000) x 100D

En este caso también la densidad D se usa como número entero, o se igual a1033.

Gilibaldo y Pelufo:

%S.T.= 282 (D – 1) + (%G x 1.19) de donde la densidad D es exactamente el

valor leído, para el ejemplo será 1.033.

3.3 Comp os ición de la leche de diferentes especies

La composición de la leche varía según la especie, tanto en la proporción en quese encuentra sus componentes como también en su estructura en algunos casos.


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Se puede decir que existen:

- Leches caseinosas. Son las que contienen un contenido mayor de caseínaque de albúmina y globulina, como la leche de vaca, oveja y cabra.

- Leches albuninosas, que tienen un contenido de albúmina y globulinaproporcional al de la caseína, como la leche de la mujer, yegua y burra.

Esta calificación tiene importancia en el sentido que las leches albuminosasproporcionan una mayor digestibilidad para los lactantes que la leche caseinosacomo la de la vaca, por ello la necesidad de que el niño se alimente en losprimeros meses de vida con leche materna.

LECCION 4. Otras características importantes de la leche

Existen diferentes factores que influyen notablemente en las característicasfísicas, químicas y de estructura de la leche y que determinan su variabilidad , sucomplejidad y alterabilidad.4.1 Variabilidad

Como la leche es un producto netamente biológico es susceptible de variación ensu composición y propiedades por diferentes factores como son.

- Factores genéticos. La leche tiene diferente composición de acuerdo a laespecie o raza del mamífero que provenga, se sabe que existe cerca de 150especies y se observa que el contenido de extracto seco varía entre el 8 y el65%, la materia grasa entre el 1 y 19%, los carbohidratos entre el 0,1 y el 10%y las cenizas entre el 0.1 y 2.0%. Las únicas especies que se críanespecialmente para la producción de leche son los las especies de losrumiantes (vaca, cebú, búfalo, cabra y oveja).en el cuadro 1 se presenta elcuadro comparativo de composición de la leche según las especie. Deacuerdo a los datos que se presenta en el cuadro, se observa que la leche debúfala y cabra, son las de mayor contenido de grasa y las de mayor contenidode caseína son las de oveja y búfala; las de mayor contenido de carbohidratosson las de asna y de yegua.

Con respecto a la raza se sabe que existen razas para producción de leche yde carne, muy resistentes a condiciones climatológicas y de acuerdo a estas

diferencias de raza, se tienen diferente rendimiento de leche y de sucomposición. Por ejemplo entre la Frisona (de Holanda), la Frisona en otraszonas, la Pardo Suiza y la Jersey, esta última es la que presenta un mayorporcentaje en extracto seco, grasa, proteína total y en lactosa.


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Tabla 1: Composición media aproximada de la leche procedente dediferentes especies (%p/p)

Origen Estractoseco

Materiagrasa

Caseína Proteínasdel suero

Carbohidratos Cenizas

VacaYegua

AsnaCabraOvejaCebúBúfala

12.7

10.8

10.8

13.3

18.8

13.5

17.5

3.91.71.54.57.54.77.5

2.61.31.03.04.62.63.6

0.61.21.00.61.00.60.7

4.66.06.74.34.64.94.8

0.70.50.50.81.00.70.8

Fuente. Alais Charles Alais. Ciencia de la leche y tecnología de losproductos lácteos. 2000

- Factores fisiológicos. Como la etapa y el número de lactaciones, por ejemploal inicio se presenta el calostro que tiene propiedades diferentes a la de laleche normal; Las etapas de lactación es un factor relevante, teniendo encuenta que el número de lactaciones influye en la composición de la leche,especialmente en la grasa, proteína, lactosa, calcio, sodio y potasio.

- Efectos patológicos de la vaca, en especial la mastitis, que comoconsecuencia de las bacterias patógenas disminuye considerablemente elrendimiento lechero, ocasionando un aumento en las células somáticasespecialmente leucocitos, además se aumenta la actividad enzimática. Lamastitis aunque no causa mucho problema en la producción lechera sí escausante de grandes pérdidas en el hato ganadero.

- Factores ambientales y de manejo , como la alimentación, el clima y elsistema de ordeño. Estos factores influye principalmente en el rendimientolechero pero es poco perceptible en la composición de la leches. Sin embargola ración alimenticia puede modificar el contenido y la composición de grasa.Una dieta pobre en proteínas ocasiona una disminución en el contenidoproteico, pero una dieta rica en proteínas aumenta el porcentaje de nitrógenono proteico.

También es posible que la leche sea contaminada por sustancias extrañas comolos antibióticos, pesticidas y otras sustancias contaminantes, ocasionandoproblemas en el proceso de la leche y también en la salud a los consumidores.

Algun as variaciones imp ortantes


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Las variaciones en la composición de la leche, son importantes en la medida quepuede ocasionar problemas de índole tecnológica, entre los cuales los másimportantes se mencionan a continuación:

Variaciones en el rendimiento de los procesos de elaboración, por ejemplo elrendimiento de la mantequilla depende del contenido graso de la leche, el delqueso del contenido de caseína y el de la leche en polvo del extracto seco singrasa.

La composición de los productos está relacionada directamente con lacomposición de la leche, es así como en la estandarización del queso esimportante la relación entre la proteína y la grasa y en la producción de leche enpolvo se debe manejar la relación entre la proteína y la lactosa.

La cristalización de la grasa de la leche por acción del frío, depende del contenidode grasa y afecta la dureza de la mantequilla.La estabilidad del calor es una variable importante en la fabricación de la lecheevaporada. Se presume que la precipitación de proteínas, la composición desales, el contenido de inmunoglobulinas como el calostro son los causantes deformación de depósitos en los intercambiadores de calor que ocasionan problemasen la calidad microbiológica de la leche y en el adecuado funcionamiento delequipo. .

La capacidad de coagulación depende de la actividad del calcio. El contenido deaglutininas de la leche, decrece en la lactación, ocasionando variaciones en eldesarrollo de los microorganismos presentes; el contenido de manganeso (Mn),afecta la fermentación del ácido cítrico por causa de algunos cultivos iniciadores.

El flavor de la leche depende de las cantidades de sales disueltas en la lactosaque tiene que ver con el sabor salado de la leche. La actividad de la lipasa y laauto-oxidación aumenta al avanzar la etapa de la lactación.

El color de la leche y en especial del de la mantequilla y del queso se debe adiferentes cantidades de B-caroteno en la grasa cuya cantidad depende de lospastos con los que se alimentan las vacas, pero también de la aptitud de la vacade transformar el B-Caroteno en Vitamina A. Se sabe que la leche de la raza

Jersey de las vacas contiene una grasa de pigmentación muy amarilla encomparación con la de la leche de búfala, oveja y cabra que es casi blanca.

4.2 Complejidad

La leche es una sustancia bastante compleja debido a su composición química encompuestos como la lactosa, glicéridos de ácidos grasos, caseínas, albúminasentre otras y su equilibrio físico entre sus componentes. Desde el punto de vista


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físico coexisten varios estados, la emulsión, suspensión y solución. Se consideraque la leche es una emulsión formada con la materia grasa globular disuelta enuna solución acuosa y cuyo especto es muy parecido al plasma sanguíneo. Lasolución acuosa contiene también material proteico en suspensión en un suerocuyo contenido principal es la lactosa y sales minerales. Su Heterogeneidad sedebe a que cuando la leche es expuesta a temperatura ambiente se separaprogresivamente en tres partes (fig 1)

La crema que es una capa de glóbulos grasos integrados por efecto de lagravedad

La cuajada, caseína coagulada por la acción microbiana El suero, que contiene los productos solubles y que se separa de la

cuajada, la cual se contrae a una velocidad que depende de la microflorapresente.

Fig. 1. Representación esquemática de las modificaciones de la leche atemperatura ambiente

Leche fresca Leche descremada Cuajada Lacto- suero(Blanco mate)

Fuente. Charles Alais. Ciencia de la leche. 2000

4.3Alterabilidad

Debido a las características nutricionales de la leche, se pueden desarrollar unagran cantidad de microorganismos entre los cuales están los que producen lafermentación de la lactosa obteniéndose el ácido láctico que conduce a lafloculación debido al componente proteico, que en términos caseros se ledenomina ―leche cortada‖

La leche fresca tiene un período de duración muy corto por lo que se considera unalimento de alta perecibilidad, ello obliga a tener especiales medidas sanitarias yde Buenas prácticas de manufactura (B.P.M.) para evitar la proliferación demicroorganismos patógenos que afecten su calidad así mismo permitir lainactivación de enzimas, durante su procesamiento.

Leche

(blancoazulado)

Coágulo

(ho-

mogé-neo)

Lacto

suero

CremaCrema

Crema

Cuajada


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4.4 Modificaciones importantes de la leche. Por ser la leche un sistemainestable, está sujeta a sufrir cambios desde que se encuentra en la ubre, duranteel ordeño, con los cambios de temperatura y durante el proceso tecnológico. Losprincipales cambios que tienen lugar en la leche son:

Cambios físicos . Por la incorporación del aire durante el ordeño, lo cualocasiona la incorporación de oxígeno y nitrógeno. También se puedendeteriorar los glóbulos grasos, al dañarse su membrana, paro también porla acción del frío los glóbulos grasos se aglutinan. Al enfriarse la leche seproduce la cristalización de la materia grasa y se puede llegar adesestabilizar la emulsión.

Cambios químicos . Por acción del oxígeno muchos de los componentesde la leche se oxidan actuando la luz como catalizador de muchasreacciones que producen aromas indeseables en la leche.

Cambios bioquímicos . Debido a las enzimas que contiene la leche seproduce la lipólisis por acción de la lipasa, la proteólisis por acción de laproteasas y la hidrólisis de los ésteres fosfóricos por la acción de lasfosfatasas.

Cambios microbiológicos . El más frecuente es la fermentación de lalactosa con la producción de ácido láctico, acompañado de la disminucióndel pH. Ciertos microorganismos también actúan sobre las proteínasproduciendo la proteólisis y sobre las grasas produciendo lipólisis.

Cambios en el proceso . Evidentemente las operaciones tecnológicas aque es sometida la leche producen cambios en la composición ypropiedades de la leche, de acuerdo al producto que se quiere obtener,pero algunas veces se producen efectos indeseables tal es el caso de unflavor poco deseable que se produce ante un tratamiento térmico severo,debido a la desnaturalización de las proteínas.

Tratamientos térmicos a los cuales se somete la leche, dependiendo de latemperatura y tiempo utilizado, producen cambios físicos, químicos ymicrobiológicos. Por ejemplo en el caso de:

La pasterización lenta, donde se somete la leche a una temperatura de 72 –

740C durante 15 segundos, se destruye la mayoría de los microorganismosy se inactivan algunas enzimas, sin embargo no se efectúan cambios

significativos en las propiedades de la leche.

La pasterización alta donde se somete la leche a temperaturas de 90 0C,durante 15 segundos destruye todas las formas vegetativas de losmicroorganismos, parte de las proteínas del suero se desnaturalizanquedando sus grupos SH- disociados.


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La esterilización es un tratamiento todavía más severo donde se utiliza latemperatura de 118 0C durante 20 minutos lográndose la destrucción de losmicroorganismos, incluyendo sus esporas, se inactivan las enzimas y selogra cambios químicos como las reacciones de pardeamiento y laproducción de ácido fórmico. Para evitar estos efectos y lograr una mejorcalidad de la leche tanto de índole microbiológica como de suscaracterísticas físicas y químicas, se utiliza el tratamiento UHT (Ultra-High-Temperature), donde se somete la leche a una temperatura de 145 oCdurante uno o dos segundos con el propósito de esterilizar la leche, sinocasionar mayores modificaciones químicas ni bioquímicas.

La centrifugación es una operación que se utiliza para el desnatado de laleche, que se lleva a cabo en una desnatadora o centrifugadora deoperación continua, para producir una leche con poca cantidad de grasa(0.05 – 0.08%).

La homogenización , donde se somete la leche a altas presiones en unhomogenizador, reduce de tamaño los glóbulos grasos de la leche. Engeneral todos los productos lácteos son sometidos a la homogenización.

La evaporación de la leche se realiza para eliminar parte del agua yobtener una leche más concentrada, con características diferentes a las dela leche fresca, con mayor cantidad de sólidos totales y un pH menor.

La fermentación mediante la cual se cultiva la leche con bacterias lácticas,ocasiona cambios significativos en la leche, debido a que la lactosa seconvierte en ácido láctico, disminuyendo su pH y aumentando la viscosidadde la leche.

LECCION 5. Las fases de la leche

La leche se considera como un medio homogéneo formado básicamente detres partes o fases:

La emulsión del material graso en forma globular La suspensión de la caseína ligada a sales minerales La fase hídrica o solución como el medio general continuo

5.1 La emulsión de materia grasa

Los lípidos de la leche, los fosfolípedos y otras sustancias insaponificables, seencuentran dispersos en forma globular en estado inestable. El grado dedispersión de la materia grasa forma una superficie que representaaproximadamente 80m2 en un litro de leche.


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El tamaño de los glóbulos grasos varías entre 1.5 y 10 (1 = 0.001 mm),esta variación se debe a factores como la raza y la etapa de lactancia. Lasleches obtenidas de vacas de raza Jersey y Guernsey contiene losglóbulos de mayor tamaño que las leches de la raza Holstein y Ayshire.Cuando más avanza la época de lactancia el tamaño de los glóbulos grasosdisminuyen. Este hecho tiene gran importancia en la elaboración deproductos grasos como la mantequilla, puesto que el tiempo de batido esmayor cuando los glóbulos grasos son de menor tamaño.

El tamaño de los glóbulos grasos disminuye en la operación dehomogenización hasta llegar a un tamaño de 0.002 mm produciéndose unaemulsión más estable.

La separación de la fase globular se debe a la diferencia de densidad quetienen los glóbulos grasos y la del líquido en que están emulsionados,siendo menor la densidad de los glóbulos grasos. Esta diferenciaocasionada por la fuerza de gravedad, hace que los glóbulos grasosasciendan y ocurra la separación de la crema. Esta fuerza es la que actúaen el descremado por la acción centrífuga.

Para calcular la velocidad teórica en que asciende un glóbulo graso seutiliza la fórmula de Stokes:

V = 2 r 2 (dm – dl) g9

Donde:

v = velocidad de ascensor = radio del glóbulodm = densidad del mediodl = densidad de la grasag = aceleración por la fuerza de gravedad

= viscosidad

Con esta fórmula se puede calcular que un glóbulo graso de 5 micrones dediámetro ascenderá 2 mm aproximadamente en una hora. La aglutinación de losglóbulos grasos en racimos explica la diferencia entre la velocidad de descremadopromedio calculada con la fórmula de Stokes y la velocidad real de separación dela crema.

Las temperaturas entre 7 – 8oC ayudan al descremado espontáneo por causa dela aglutinación de los glóbulos grasos y temperaturas mayores de los 60 oCocasionan problemas en la aglutinación porque modifica la proteína soluble, laaglutinina, que es la que produce la agregación de los glóbulos grasos. La acideztambién influye en la aglutinación de los glóbulos grasos acelerándola al reducir


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las cargas eléctricas del glóbulo graso. Por lo anterior en el descremado seprefieren temperaturas entre32 – 35oC por ser la más adecuada para separar lagrasa al ser mayor la diferencia entre el dm y dl y menor el coeficiente deviscosidad.

La separación de la materia grasa de la crema mediante la operación de batido, enla elaboración de mantequilla, se debe a la incorporación de aire enmicroburbujas, que ocasionan el agrupamiento de los glóbulos grasos en lasuperficie de las burbujas, comprimiéndolos a medida que aumenta el batido. Esasí como los granos de la mantequilla se separan del plasma o suero de lamantequilla produciéndose una inversión de la emulsión inicial ―grasas en agua a―agua en grasa, específica de la mantequilla.

Cuando la leche se encuentra sin los glóbulos grasos se forma e l plasma lácteo que es un líquido donde se encuentra en emulsión los glóbulos de grasa.

5.2 La suspensión de la caseínaContiene el complejo de fosfocaseinato de calcio como partículas que sedenominan ―micelas‖ las cuales tienen un movimiento browniano.

La dispersión de las micelas de caseína en la leche es bastante estable yresistente a operaciones de concentración, congelación, secado y reconstitución.Dicha estabilidad es de suma importancia en la industrialización de la leche.

El complejo caseinato contiene el 8% de calcio y fósforo inorgánico,aproximadamente, además de otras sales como los citratos. Se cree que existeun equilibrio entre la caseína de la fase dispersa y de la fase hídrica, pero tantoeste equilibrio como la estabilidad del complejo depende de las concentracionesde sales de las leches y del pH, observándose que las concentraciones mayoresde Ca disminuye la solubilidad del complejo de caseinato y la reducción de Ca++ logra el efecto inverso. También se observa que la estabilidad es máxima a un Phde 6.6 – 6.7 y mínima a un pH de 6.7 – 6.9- .

La leche que está desprovista de glóbulos grasos y de micelas de caseína, sellama lactosuero y es la sustancia donde están dispersas las micelas. La proteínadel suero se encuentra en forma molecular y en forma de agregados muypequeños.

Se han encontrado tres clases de Caseína las caseínas Alfa ( )y Beta( ) que sonsensibles al calcio y las caseínas Kappa ( ), insensibles al calcio. Las célulasque se encuentran en mayor cantidad en la leche son los leucocitos,representando el 0.01% del volumen de la leche procedente de vacas sanas.


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5.2 La fase hídrica

El agua de la leche se encuentra en forma libre y en forma ligada, en la primeraactúa como disolvente y en la segunda nó, porque está atrapada por sustanciasinsolubles. El agua ligada por la caseína cambia por efecto de la temperatura, delpH y por la concentración de sales que la reducen considerablemente. El efecto delas caseínas es bastante significativo en las cuajadas descremadas o queprovienen de leches pasterizadas, siendo difíciles de desuerar. Las cuajadasgrasas retienen del 12 al 15% menos de agua.

En el agua libre, la fase hídrica está formada por un grupo de sustancias disueltasen el agua entre las cuales se encuentra aproximadamente un 6% de proteínas,sales (fosfatos), cloruros, sulfatos y bicarbonatos de calcio, magnesio, sodio ypotasio y lactosa. En la fase hídrica se presenta en mayor proporción las -lactoglobulinas y las - lactoalbúminas junto a otras proteínas menores yenzimas. Las sales presentes están en equilibrio entre la fase coloidal y lasolución, excepto con los cloruros y sulfatos. El calcio, magnesio, sodio y potasioestán combinados con los grupos aniónicos de la caseína.

CAPITULO 2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICA DE LOS COMPONENTESDE LA LECHE

Este capítulo abarca el estudio de los siguientes temas:

Lección 6. LípidosLección 7. ProteínasLección 8. CarbohidratosLección 9. Sales y minerales, vitaminas y enzimas-Lección 10. Efectos en los tratamientos térmicos de la leche.

LECCIÓN 6. Lípidos

Se clasifican en sustancias saponificables y no saponificables. Las sustanciassaponificables comprenden principalmente los triglicéridos y los fosfolípedos. Lassustancias insaponificables comprenden las vitaminas y carotenoides. Suproporción en la leche se presenta en la siguiente tabla:

Tabla 2.Composición de lípidos saponificables y no saponificables en laleche.

Lípidos Porcentaje del total

SaponificablesTriglicéridosDiglicéridosMonoglicéridos

97.0 –98.00.25-0.480.016-0.038


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Los ésteres de los ácidos grasos, pueden descomponerse por hidrólisis, en ácidosgrasos y en glicerol, esta hidrólisis puede ser causada por la lipasa produciéndoseel enranciamiento de la materia grasa. Esta enzima puede ser inactivada durantela pasterización de la leche, pero cuando la lipasa es originada por bacteriaspsicotrópicas, puede ocurrir la rancidez en la leche así esté pasterizada, ya quedichas bacterias son resistentes a los tratamientos térmicos. Por otra parte larancidez de la leche depende de otros factores como la alimentación del animal,ya que una mala dieta alimenticia potencia el deterioro de la leche por rancidez.

En el caso de los quesos la lipólisis es un proceso normal debido a las lipasas demicroorganismos como las bacterias y hongos que actúan en el proceso,aumentando el contenido de ácidos grasos libres de la leche alrededor de un 0.25a 6%, tal es el caso de los quesos tipo Camembert y Roquefort.

Teniendo en cuenta el porcentaje de los ácidos grasos que se encuentran en laleche se puede determinar a través de un análisis de éstos si el producto ha sidoadulterado, para lo cual se tienen como referencia los valores de las siguientesvariables:

Punto de fusión 29 – 32oCPunto de solidificación 19 - 23 oCIndice de refracción 40.5 - 46 (en 40 oC)Índice de yodo 26 – 40.

Como ya se mencionó anteriormente la composición de la materia grasa de laleche depende de factores como la alimentación, el estado de lactancia, entreotros y está asociado a la variación en el punto de fusión de la grasa. En la tabla 2se presentan algunas de las características de la materia grasa de las leches dediferentes especies comparada con la de otras grasa comunes.

Fosfolípedos o fosfátidos.

Los fosfolípedos, son grasas que contienen fósforo y aminas y son los lípidoscompuestos más abundantes en la leche. La mayoría presentan dos gruposcargados, uno ácido y otro básico por lo tanto son bastante polares y por ende,hidrófilos, es decir que tienen la capacidad de absorber agua y comoconsecuencia de ello hincharse, sin embargo no son totalmente solubles. Por seragentes altamente emulsionantes, influyen en la estabilidad de la materia grasa.

Son bastante tensoactivos y se asocian con las proteínas para formar laslipoproteínas, las cuales algunas se encuentran en la membranas de los glóbulosgrasos y otras se encuentran en el plasma de la leche formando ―los microsomasde la leche‖.

En el batido de la crema para producir la mantequilla gran parte de losfosfolípedos se quedan en el suero proporcionándole un sabor fuertecaracterístico.


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LECCION 7. Proteínas

Las sustancias nitrogenadas de la leche se pueden clasificar den tres grupos:caseínas o sustancias que forman el queso propiamente, las llamadas proteínasdel suero, y las sustancias nitrogenadas no proteicas. El grupo de las caseínasconforman del 78 al 80% de las proteínas de la leche. Las proteínas del suero quecontienen fracciones de globulina y albúmina no pueden obtenerse en forma dequeso sino como su nombre lo indican se encuentra en el suero y constituyen elotro 20% del contenido de la leche.

Las proteínas están constituidos por cadenas de aminoácidos o másconcretamente por los ácidos L - - amino carboxílicos. A partir de un número deaminoácidos se forma una cadena peptídica linear, que si es corta, se llamapéptido y si es larga se denomina polipéptido, la unión de los polipéptidos formanlas proteínas. La mayoría de la proteína contiene por lo menos 100 radicales deaminoácidos.

Existen 20 aminoácidos diferentes y por lo tanto 20 tipos diferentes de cadenaslaterales, además los grupos de estas cadenas. Pueden presentar diferentesmodificaciones a continuación se presenta la estructura de un aminoácido y la deuna cadena peptídica.

Fig.4 Acido L - - amino Fig 5. Cadena peptídicaCarboxílico

NH2R1 H Rn

R-----C------CO2H NH2 ----C – CO--NH—C—CO……..NH— C--COOHH R2

H

Fuente. FAO. Manual técnico de composición y propiedades de la leche. 2000. Estructura de las proteínas

Las proteína de la leche tienen una estructura definida pero cuando la leche essometida a diferentes tratamientos esta estructura puede cambiar.


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La estructura primaria está conformada por el ordenamiento de la cadenapeptídica y su estabilidad se debe al enlace peptídico o de covalencia entre losaminoácidos de la cadena.

La estructura secundaria o espacial constituye las cadenas de aminoácidos quese unen formando una especie de hélice, su estabilidad se debe en parte a lasuniones con los átomos de hidrógeno.

La estructura terciaria está conformada por varias cadenas replegadas sobre símismas. Su estabilidad se debe a los puentes de bilsufuro existentes entre losaminoácidos sulfurados como la cistina y las fuerzas hidrofóbicas.

La estructura cuaternaria es una unión muy frágil de monómeros o pequeñasunidades moleculares, con enlaces poco energéticos.

La desnaturalización de las proteínas se debe a una modificación limitada de laestructura secundaria y terciaria de las proteínas, sin rompimiento de sus enlacescovalentes, ni separación de fragmentos lo que hace que se reagrupen lascadenas dando lugar a una estructuración diferente de la proteína. Un ejemplo deeste se puede observar en la desnaturalización o inactivación de las enzimas porefecto del calor y la separación o precipitación de las proteínas del suero. Veresquema de una proteína nativa y una desnaturalizada.

Fig. 6. Proteína nativa Figura 7. ProteínaDesnaturalizada

Fuente. FAO. Manual técnico de composición y propiedades de la leche. 2000..

La caseína. Este componente proteico está conformado por diferentes claseso tipos de caseína que se denominan con letras griegas, las más importantesson las caseínas , , y , así como la caseína Kappa. Las caseínas , , y ,reaccionan con el calcio formando compuestos que precipitan produciéndose lacoagulación de la leche, pero como la leche en forma natural contiene calcio,ocurriría en cualquier momento la coagulación, sin embargo para que estaprecipitación no suceda la caseína K que es insensible al calcio, forma unespecie de revestimiento protector en torno de las caseínas , , y , e impiden


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que reaccionen con el calcio, manteniendo de esta manera la estabilidad de laproteína de la leche.

Estructura de la caseína . Las caseínas , , y , ocupan el centro de unaformación esferoidal, cuyo exterior está formado por la capa protectora de lacaseína K, que tiene una parte hidrófila ( que atrae y fija el agua) cargadanegativamente llamado ―glucomacropéptido‖, orientado hacia fuera. Debido a ellolas micelas de la caseína están en condiciones normales rodeadas por una capade agua que se constituye en una capa protectora. Dicha capa de agua y la partenegativa de la caseína K son las responsables de la fina distribución de la caseínaen la leche. Por estar todas las micelas de las caseínas rodeadas de cargasnegativas y repelerse entre sí, la caseína, es decir la proteína estápermanentemente en suspensión.

Fig.8. Micela intacta de caseína rodeada de calcio.

FAO. Manual técnico de composición y propiedades de la leche. 2003

Estabilidad de las proteínas

El sistema coloidal de las proteínas de la leche se debe a dos grandes fuerzas queson: las cargas eléctricas y el agua de hidratación.

La principal fuerza de estabilidad de la caseína se debe a las cargas eléctricas delradical ácido COO- y básico (NH3) de los aminoácidos. Los cuales ayudan amantener separadas las micelas de la caseína. En el pH normal de la leche lascargas negativas del aminoácido son las que predominan.

H

CH3 -- C -- (C-- H2) n --- COO-

+NH3

Ca Ca Ca

Ca Ca K


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Las p rop iedades anfóteras de los amin oácido s

H+ OH-R-CH –COOH R—CH---COO- R –CH—COO- +H2 O

NH3+ NH3+ NH2

pH más ácido que el puntoIsoeléctrico pH 4.6 pH: 6.6 – 6.7

La caseína como sustancia coloidal asociada a un complejo de calcio y fósforo secoagula por acción de los ácidos, el cuajo o el alcohol.

Cuando la leche se acidifica ocurre la disminución de las cargas eléctricas y delagua de hidratación, reduciendo así mismo la capacidad de las micelas de caseínapara separarse y es cuando la leche se coagula. La caseína puede ser coaguladapor acción del ácido cuando se baja a un pH de 4.6 a 4.7. Cuando la leche hasufrido previamente, alguna acidificación puede ser coagulada por acción delalcohol que en este caso actúa como deshidratante. Es en este fenómeno, que sebasa la prueba de estabilidad de la leche. Al precipitar la caseína por acción delácido se ocasiona su desmineralización y entonces el calcio coloidal migra hacia lasolución. Produciéndose las siguientes reacciones:

Caseinato de calcio + 2 Ac. Láctico Caseína + lactato de calcio(Insoluble) (Soluble)

Fosfato tricálcico + 2 Ac. Láctico Lactato de calcio + fosfato monocálcico(Coloidal) (Soluble) (Soluble)

La lactoalbúmina y lactoglobulina permanecen en solución frente a la acción delácido y del cuajo debido a una fuerza estabilizadora que se debe al agua dehidratación, sin embargo, cuando se le agrega alcohol o se somete al calor, estasproteínas coagulan debido a su acción deshidratante. A ello se debe que estasdos proteínas se encuentren en el suero de las leches obtenido después de sucoagulación. La caseína coagula por acción del calor a una temperaturas de 130 a138oC, ligeramente acidificada pero, la lactoglobulina coagula a temperaturas

alrededor de 72oC.

Coagulación po r cuajo

La coagulación de la caseína por acción del cuajo se debe a una reacciónproteolítica parcial donde la caseína actúa como sustrato de la enzima separandola llamada ―proteasa de Hammarsten‖ que constituye cerca del 6% de la caseína.Dicha reacción se puede representar así:


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Fosfocaseinato de Ca +cuajo Fosfoparacaseinato de Ca + Proteasa(soluble) (Insoluble, cuajada) (soluble)

La coagulación de la leche por el cuajo es una acción bastante compleja dondeocurren los siguientes fenómenos:

Hidrólisis enzimática parcial de la Kappa caseína, esta ocurre entre losaminoácidos fenil alanina y metionina. Esta reacción puede ocurrir tambiéna bajas temperaturas.

Modificación de las micelas y su posible degradación por acción del fosfatode calcio.

Enlace de micelas y formación del coágulo o fase secundaria bajotemperaturas de 20 oC o más. La cantidad de calcio iónico que se requierepara la coagulación es inversamente proporcional a la de fosfato cálcico.

Sinéresis del coágulo por retracción del retículo e inicio de la separación delsuero.

Proteólisis lenta de los componentes de la caseína o fase terciaria.

La acción del cuajo depende principalmente de la temperatura y del pH . Eltiempo de coagulación se prolonga a temperaturas de 20 oC y es menor atemperaturas entre 40 - 42

oC. A pH superiores de 7.5 la coagulación no ocurrepero a medida que desciende del pH 6.7 normal el tiempo de coagulación se

acorta.

El cuajo es un preparado de una enzima que contiene microfactores proteolíticos,que en condiciones adecuadas producen la coagulación de la caseína K (Kappa)de la leche. El cuajo o la enzima más antiguo, es la quimosina que se utiliza en lafabricación del queso y es obtenida de los terneros lactantes por lo que se conocecon el nombre de ―cuajo de ternero‖ en capítulos posteriores, sobre la elaboracióndel queso, se tratará más ampliamente este tema.

LECCION 8. Carbohidratos El carbohidrato principal de la leche es la lactosa, éste es un glúcido neutro, cuyafórmula general es (CH2O)n. También se pueden encontrar además de la lactosaotros glúcidos como los nitrogenados entre los cuales se encuentran laglucosamina N – acetilada, que se encuentra ligada a los glúcidos neutros y losglúcidos ácidos como el ácido siálico, ligado a los glúcidos neutros o nitrogenados.


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La lactosa

Representa el 97.5% de los glúcidos de la leche. Es un disacárido formado porglucosa y galactosa. Se encuentra totalmente en solución en la fase acuosa de laleches.

C12 H22 O11 + H2 O C6 H12 O6 + C6 H12 O6Lactosa Glucosa Galactosa

El poder reductor de la lactosa se debe a la presencia de un grupo aldehido libreen la mitad de la glucosa. La lactosa reduce el reactivo de Fehling, lo cual es unade las reacciones que permite la identificación de la lactosa.

Hidrólisis y fermentación de la lactosa. La lactosa por acción de un enzima, lalactasa, que puede encontrarse en el intestino o producirla una bacteria, actúasobre la lactosa desdoblándola en galactosa y glucosa, estas por acción debacterias lácticas (Streptococcus, lactobacillus y leuconostoc) es fermentadaproduciendo ácido láctico principalmente.

C12 H22 O11. H2 O 4 C H 3 CHOH -COOH

En la fermentación de la lactosa, además del ácido láctico se producen algunoscompuestos aromáticos y volátiles como el acetil – metil carbinol y el diacetilo; elácido láctico a su vez puede ser transformado por algunas bacterias como: elPropiobacterium Shermanii (en queso Gruyere) a ácido propiónico, ácido acético yCO2.

3 C H 3-- CHOH – COOH 2C H3 - CH2 - COOH + CH3 – COOH +H2 O + CO2

Las sustancias volátiles que se producen en la fermentación le imparte el oloragrio a la leche.

El ácido láctico puede también transformarse en ácido butírico por acción de lasbacterias anaerobias esporuladas (Clostridium butyricum) que causa la hinchazón

tardía del queso.

2 CH2 -CHOH – COOH C H3 - CH2 - CH2 - COOH + 2 CO2 + 2 H2 O.

Solubilidad de la lactosa. Es poco soluble en agua, su máxima solubilidad es de16.9 gramos en 100 gramos de agua a 15 oC. Uno de los defectos de arenosidad


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en las leches azucaradas y en helados se debe a que la cantidad de la lactosasobrepasa en nivel de saturación, formándose los cristales que se detectan alpaladar. En la leche una concentración de volumen mayor de 3:1 producirá lacristalización espontánea de la lactosa.

Existen dos formas químicas de la lactosa: la Alfa lactosa (37%) y la Beta lactosa(63%), la cristalización ocurre cuando se sobrepasa en contenido de la Betalactosa, transformándose la diferencia en alfa lactosa que es la que se cristalizapropiamente.

Pardeamiento. El calor afecta a la lactosa a temperatura por encima de 110 oC,Ocurriendo la pérdida de agua de la Alfa lactosa para transformarse en unalactosa anhidra. A temperaturas superiores a los 130 oC se produce lacaramelización, al combinarse con los compuestos nitrogenados de la leche, estefenómeno de conoce con el nombre de ―Reacción de Maillard‖ que se produceprincipalmente en las leches esterilizadas y en los dulces de leche. En estareacción ocurre la destrucción de aminoácidos como la lisina y la histidina.Dulzor de la lactosa . La lactosa tiene un poder edulcorante menor que lasacarosa, mientras que el de la sacarosa es de 100 el de la lactosa es de 15,siendo una ventaja muy grande para la elaboración de leches concentradas consabor moderadamente dulce.

Refractometría. Una propiedad física de la lactosa es su índice de refracción cuyovalor medido en el suero de la leche varía proporcionalmente a la concentraciónde la lactosa. Esta propiedad permite determinar el aguado de la leche . Deacuerdo a la lectura del refractómetro se puede determinar el porcentaje delactosa en el suero de la leche y si este porcentaje resulta menor al normal,entonces se puede detectar el fraude por aguado.

LECCION 9. Sales, minerales, vitaminas y enzimas

Las sales de la leche se encuentran en dispersión iónica en una proporción entre0.6 - 1.0%... las que se encuentran en mayor cantidad son:

Fosfato de potasio, calcio y magnesio................ 0.33%Cloruros de sodio y potasio................................. 0.20%

Citrato de sodio, potasio, calcio y magnesio........ 0.32%Sulfato de potasio y sodio..................................... 0.018%Carbonatos de potasio y sodio...............................0.025%

Entre los minerales que contiene la leche unos están en mayor cantidad yrepresentan los constituyentes mayores entre los cuales están: calcio, fósforo,potasio cloro y sodio que tienen una gran importancia nutricional y a nivelindustrial. Los minerales que se encuentran en menor cantidad o constituyentes


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menores son: zinc, cobre, hierro, yodo y manganeso, estos aunque están enmenor cantidad son también importantes en la dieta alimenticia y algunos como elcobre y el zinc actúan como catalizadores en la reacciones de oxidación de lasgrasas.

Los minerales se encuentran en la leche en una proporción entre 0.6 – 0.8% delpeso de la leche. Estos se pueden determinar mediante las cenizas obtenidas dela incineración de la leche a temperaturas muy altas. Sin embargo los compuestosobtenidos después de la incineración sufren una reacción de oxidación que haceque cambien su forma química natural, lo que se demuestra, reacción alcalina delas cenizas y en la reacción ácida de la leche. Otro ejemplo es que el fósforo en laleche se encuentra en formas de fosfatos, o fosfolípedos como el de la lecitina y elde la ceniza está en forma de anhídrido fosfórico (P 2O5).

Los minerales que se encuentran en mayor cantidad en las cenizas son:

K2 O................................... 25.02%P2 O5..................................................... 24.30%CaO......................................20.00%Cl..........................................14.30%Na2O................................... 10.00%

El contenido de calcio es necesario para la coagulación de la leche con el cuajo,reacción que ocurre en la elaboración del queso.

Vitaminas.La leche contiene todas las vitaminas importantes para la vida, cada una en mayoro menor cantidad. Estas vitaminas se clasifican en:

Liposolubles como:

A............................................. (100 - 500 mg/lt)Provitamina D3....................... (1mg/lt)E.............................................. (500 - 1000 mg/lt)K.............................................. (Trazas)

Hidrosolubles:

B1………................................................................... (400 - 1000mg/lt)B2……… ……………………………. (800 - 300 mg/lt)B12……… ……………………… (Trazas)C…….. ………………………… (10 - 20 mg/lt)


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Las vitaminas de la leche tienen la tendencia a destruirse debido a diferentesfactores entre los cuales los más importantes son: los tratamientos térmicos, laacción de la luz, las oxidaciones entre otros. Las vitaminas como la Vitamina C, A,procarotenos, y E o tocoferol tienen un gran poder antioxidante y por lo tanto esutilizado en la industria como agentes antioxidantes de la grasa de la leche.

Las Enzimas.

Las enzimas son sustancias orgánicas, complejas de naturaleza proteica y queactúan como iniciadoras de reacciones químicas permaneciendo intactas despuésde producir las reacciones.

Entre las enzimas existentes en la leche se encuentran:

Las hidrolasas: lipasa, fosfatasa, amilasa y lactasa Las oxidoreductasas: peroxidasa y catalasa.

La acción de cada una de las enzimas es específica y actúan a un pH y unatemperatura óptima.

Lipasas

Esta enzima produce la hidrólisis de la grasa descomponiendo los glicéridos englicerol y ácidos grasos. La liberación del ácido butírico es una de las causas delsabor rancio en la leche La lipasa nativa de la leche es termosensible y se inactivacon la pasterización lenta a bajas temperaturas, pero la lipasa que producen lasbacterias como las Pseudomonas, Alcalígenes y Bacillus, principalmente, sontermorresistentes y solo se inactivarán sometiendo la leche a altas temperaturas,tal es el caso de la alta pasterización.

Las lipasas están ligadas fuertemente a la caseína de la leche y se puede extraerde la cuajada formada por el cuajo, tratándola con soluciones tampones.

Fosfatasas

La leche dos enzimas que hidrolizan los ésteres fosfóricos, la fosfatasa alcalina

cuyo máxima actividad es a un pH de 8 y las fosfatasa ácida cuya actividadmáxima es a un pH de 4. La fosfatasa alcalina es la de mayor importancia por susensibilidad al calor. Esta es una metaloproteína que contiene en su molécula Zinc(Zn) y esta ligada a la materia grasa. La resistencia al calor de esta enzima es unpoco superior a la de las bacterias patógenas que pueden existir en la leche por loque se usa en la industria para el control de la pasterización de la leche, así sea lapasterización alta o lenta. Cuando la Fosfatasa se destruye lo hacen también las


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bacterias patógenas. La prueba fosfatasa consiste en valorar colorimétricamenteel fenol que se libera del fenilfosfato - disódico por la acción de la enzima.

C 6H5 –O – PO3Na2 + H2O = C6 H5 OH + PO4 Na2 H

Amilasa

La acción principal de esta enzima es la sacarificación del almidón cuya reacciónse puede identificar con la prueba del yodo. 100 ml de leche normal a 25oChidrolizan 22.5 g de almidón soluble. Si se calienta a 60 oC por 1 hora o a 65 oCpor 30 minutos la enzima se destruye.

Lacto – peroxidasa

Fue la primera enzima que se descubrió en la leche, su contenido en la lecherepresenta un 0.2% del total de contenido proteico. Es una proteína hémica porcontener en su molécula un átomo de hierro. Es bastante resistente al calor puessolo se destruye sometiéndola a 70 oC por 30 minutos o a 80 oC por 30 segundos.Es una enzima de oxidación indirecta, porque libera el oxígeno atómico de losperóxidos como el agua oxigenada (H2O2).

Catalasa

Esta enzima reacciona con el peróxido de hidrógeno liberando agua y oxígenomolecular. Debido a que los leucocitos producen catalasa se utiliza para detectarel origen de leches mastíticas ya que el volumen de oxígeno producido esproporcional a la cantidad de leucocitos en la leche. Se encuentran tablas querelacionan ambos factores. Sin embargo esta prueba no se puede utilizar enleches muy contaminadas porque los resultados podrían confundirse con el efectoproducido por la catalasa de las bacterias. Así mismo la cantidad de catalasa varíasegún la raza, la alimentación y el momento de ordeño de la vaca, por lo que eluso de esta prueba ha disminuido apreciablemente.

LECCION 10. Efectos de los tratamientos térmicos en la leche

El calentamiento es el tratamiento más importante al que se somete la leche y losproductos lácteos, las variables principales son tiempo y temperatura, y se

cambian de acuerdo a diferentes propósitos tales como:Mejorar la calidad higiénica de la leche y su conservación debido a la dest5rucciónde bacterias y enzimas a partir da la esterilización y pasterización de la leche, dela crema, mezcla de helados, entre otros.

Eliminar el agua por concentración o desecación de la leche del lactosuero, entreotros, obteniéndose productos con alta capacidad de conservación.


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En los diferentes procesos tecnológicos, por ejemplo en la obtención de lacuajada a temperaturas moderadas, para la fa bricación de quesos de ―pasta dura‖,fusión del queso con sales, preparación del aceite de mantequilla, modificacionesde las propiedades físicas (viscosidad y color) de las leches concentradas, entreotros.

Sin embargo debido a la gran complejidad química y física de la leche lostratamientos térmicos también ocasionará otras modificaciones que producenefectos desfavorables, que se deben conocer previamente antes de iniciarcualquier tratamiento térmico, para tomar las precauciones del caso.

Cambios en sus componentes termolábiles: Cuando la leche es sometida adiferentes temperaturas sus componentes termolábiles como las proteínas y elestado fisicoquímico de sus sales sufren cambios de acuerdo a la intensidad delos tratamientos térmicos, afectando su estabilidad, pH, poder de oxidorredución,características organolépticas y nutritivas.Efectos sobre las proteínas. Cuando la leche se somete a unas temperaturamáxima de 85o C por 30 minutos, las proteínas se deshidratan, efecto que esfavorable para la producción de las leches en polvo descremado en la medida queaumenta su conservación de almacenamiento y en las leches descremadas yazucaradas aumenta su viscosidad.

A temperaturas de 75 o C, por 30 minutos se producen efectos negativos sobre eltiempo de coagulación por cuajo, efecto, que va acompañado de un sabordesagradable a cocido, al producir la precitación de proteínas solubles de lacaseína perjudicando su acci�

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