módulo de lácteos
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Módulo de Lácteos
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PRESENTACIÓN
La leche es el producto obtenido de la secreción de las glándulas mamarias de las vacas
sin calostro, el cual debe ser sometido a tratamientos térmicos que garanticen la
inocuidad del producto ya que la calidad de la leche comercial y de sus derivados en una
industria láctea depende directamente de la calidad del producto original, proveniente de
la zona de producción y de las condiciones de transporte, conservación y manipulación en
general hasta la planta. Por lo tanto, el éxito y buen nombre de la industria y en última
instancia la calidad del producto que llega al consumidor, dependen del control que se
lleve sobre la leche cruda.
Tradicionalmente, la leche y sus derivados lácteos ha sido uno de los componentes
básicos de la alimentación humana ya que es uno de los alimentos más completos y
nutritivos al proporcionar tanto macro como micronutrientes esenciales.
OBJETIVOS
Analizar y comprender la importancia de aplicar el control de calidad a la leche
como materia prima y como producto terminado, así como que diferencie y
aplique adecuadamente las pruebas de campo, plataforma y laboratorio en el
control de calidad en la leche bronca y pasteurizada.
Aprender a operar y familiarizarse con el funcionamiento del pasteurizador
Armfield FT43A y comprenda la importancia de la relación tiempo-temperatura
de los tratamientos térmicos aplicados a la leche fluida, así como la necesidad
del control de éstos parámetros en el proceso de pasteurización.
Conozcer y manejar el proceso de elaboración de los principales derivados
lácteos (cajeta, yogurt, queso, entre otros).
Identificar el efecto que implica la variación de las condiciones de proceso
sobre el producto fina
El módulo de lácteos consta de la siguientes sesiones:
TEMA DURACIÓN
Sesión 1: Calidad de Leche 2 días
Sesión 2: Pasteurización 3 días
Sesión 3: Elaboración de Yogurt 2 días
Sesión 4: Elaboración de Quesos 2 días y seguimiento
Sesión 5: Elaboración de Cajeta 1 día y seguimiento
Sesión 6: Elaboración de Mantequilla 1 día
Sesión 7: Descremado 1 día
Sesión 8: Homogenización 1 día
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SESION 1
CONTROL DE CALIDAD EN LECHE
ANTECEDENTES
Dentro del control que se realiza en las industrias lácteas con el propósito de
establecer la calidad sanitaria de la leche cruda, están las pruebas de: campo,
plataforma y las de laboratorio. Algunas de estas pruebas pueden realizarse en el
campo o en la recepción de la planta (1.1); tal es el caso de la determinación de
temperatura, caracteres organolépticos (sabor, olor, color), sedimento y de las
pruebas lactométricas, evitando que dañen a otras de buena calidad, al mezclarse
en camiones “Thermos” o en tanques de almacenamiento. Otras, como la prueba
del alcohol, las determinaciones de acidez, pH y las pruebas de reducción, son
realizadas en el laboratorio con el objeto de determinar la calidad de leches
sospechosas o como pruebas rutinarias de control (1.2).
A las referidas pruebas de calidad sanitaria es necesario sumar las
determinaciones crioscópicas para reconocer la adulteración por adición de agua,
los análisis de contenido de grasa total, sólidos totales y otros análisis químicos o
microbiológicos que requieren de equipos especiales y personal más
especializado.
MUESTRAS
Leche cruda obtenida de un establo
Leche entera y pasteurizada en bolsa
Leche entera y pasteurizada en caja
Leche UHT
1. METODOLOGÍA
Colocar cada muestra en una probeta de 250 mL y rotular adecuadamente.
Verificar que la temperatura de las muestras esté entre 10 y 20 ºC antes de
realizar los análisis.
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1.1. PRUEBAS DE PLATAFORMA.
1.1.1. TEMPERATURA.
La leche debe refrigerarse después del ordeño y mantenerse entre 0-4ºC hasta su
procesamiento. La determinación de la temperatura de la leche cruda o bronca al
ser entregada a la planta es por consiguiente un buen indicio (aunque no
necesariamente) del cuidado que se ha tenido en los ranchos o durante su
transporte para tratar de conservarla en óptimas condiciones.
Para las determinaciones de la temperatura de la leche debe observarse las
siguientes condiciones:
a) Los termómetros deben estar debidamente calibrados y graduados de tal
manera que cubran aproximadamente de -10 a +100ºC, con divisiones de 1
ºC.
b) Debe dejarse suficiente tiempo para que la temperatura del termómetro se
estabilice a la temperatura del producto y cuando no pueda leerse
directamente el termómetro introducido en la muestra, debe retirarse y leerse
con rapidez.
c) Los termómetros deben estar limpios y libres de contaminación; al hacer la
lectura deben insertarse convenientemente en la muestra.
d) No debe medirse la temperatura directamente en muestras destinadas a
análisis microbiológicos; en este caso debe hacerse en un recipiente por
separado.
e) Verificar periódicamente el buen funcionamiento de los termómetros.
1.1.2. CARACTERISTICAS SENSORIALES
En la planta, el determinar los caracteres sensoriales de la leche constituye una
prueba de plataforma que permite la segregación de las leches de mala calidad. La
prueba más común consiste en oler el contenido de un recipiente o tanque,
inmediatamente después de haber sido destapado. Algunas personas bien
entrenadas mediante esta prueba pueden detectar leches que han sido mal
refrigeradas, que han estado en contacto con utensilios sucios y hasta leches
mastíticas o mamíticas.
En el laboratorio los alumnos determinarán los caracteres sensoriales de las
muestras de leche cruda, fórmula láctea y leches pasteurizadas de las diferentes
marcas producidas en la localidad, oliendo la muestra directamente del recipiente
en donde fue trasladada anotando los resultados, posteriormente probarla cuando
la tengan en un vaso de precipitados.
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1.1.3. PRUEBA LACTOMÉTRICA (PESO ESPECÍFICO)
Un lactómetro es un areómetro especialmente diseñado para determinar el peso
específico (Pe) de la leche a una determinada temperatura (60ºF/60ºF ó
15.6º/15.6ºC), el cual está dotado de una escala especial dividida en grados
Quevenne (ºQ) ó en grados de la Junta de Salud Pública de N. Y. (º NBH). Los
grados Quevenne corresponden a la 2a y 3a cifras decimales del valor del Pe y
equivalente a los grados NBH multiplicados por 0.29.
1000
100061 5
cC
QPe
.
NB HQ 2 90.
El lactómetro de Quevenne está constituido por un areómetro de bulbo voluminoso
y vástago delgado para lograr mayor sensibilidad. El vástago está graduado para
dar lecturas comprendidas entre 15 y 40ºQ con divisiones de 0.5 ó 1ºQ. El
lactómetro de la Junta de Salud de N.Y. (NBH) posee la escala graduada de 0 a
120º NBH en divisiones 1ºNBH. Algunos de estos aparatos presentan termómetros
incorporados que miden la temperatura a la cual se hace la lectura lactométrica,
facilitando la correspondiente corrección de temperatura en tablas especiales
(AOAC, 1970; Lampert, 1965) (cuadro 1.1).
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Para corregir las lecturas lactométricas (°Q) a 15.6°C (°Qc) pueden
interpolarse los datos en la tabla anterior o substituir los datos correspondientes en
la ecuación siguiente:
22 QTQTQ cc dcbaQ 0
donde:
T° = temperatura [°C]
°Q = lectura lactométrica [°Q]
°Qc0 = 3.0992×10–00
a = –0.2089×10–00
b = 1.0068×10–00
c = 3.7262×10–05
d = –6.5504×10–05
Materiales y Aparatos:
Lactómetro de Quevenne ( 1 por equipo )
Probeta graduada ( 1 para cada leche)
Termómetro ( 1 por equipo )
Procedimiento
a) Transferir la muestra a una probeta de 250 mL, evitando la formación de
burbujas.
b) Introducir el lactómetro en la muestra dejándolo flotar libremente por 30
segundos, teniendo cuidado de que no se adhiera a las paredes del recipiente
y de que no permanezcan burbujas en la superficie del líquido, tomar la lectura
lactométrica leyendo la división de la escala más alta que alcanza el menisco
de la leche.
c) Tomar al mismo tiempo la temperatura de la muestra (debe de estar entre 10
y 20ºC).
d) En caso de que la lectura se tome a una temperatura diferente a la graduación
del lactómetro, deben hacerse las correcciones correspondientes empleando
cuadros especiales (AOAC, 1970 p. 951, ó Cuadro 1.1).
e) Convertir la lectura lactométrica a Pe y reportar los resultados obtenidos.
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1.2. PRUEBAS DE LABORATORIO
1.2.1. ACIDEZ TITULABLE.
Existen diversos métodos para determinar la acidez en la leche. En México y en
los Estados Unidos se emplea el sistema de expresión en términos de ácido láctico
y en Europa se usan diversos sistemas como son los grados Soxhlet-Henkel (SH)
(mL NaOH N/4 por 100 mL) o los grados Dornic (ºD) (mL de NaOH N/9 por 100
mL). La conversión de % de ác. Láctico a ºSH o a ºD pueden hacerse en base a
las siguientes relaciones:
100.
láctico ácido %
muestra
NaOHNaOH
mL
lácticoacdelmeqpesoNmL
X mL de NaOH 0.1N gastados en 100 mL de muestra = 2.5 ºSH
X mL de NaOH 0.1N gastados en 100 mL de muestra = 1.1 ºD
Donde X es la cantidad en mL de NaOH gastados a una normalidad distinta de
0.1N, por ejemplo a 0.0988N.
Materiales y aparatos:
Equipo Individual
Reactivos
NaOH 0.1N (Exacta o titulada hasta la cuarta cifra decimal)
Solución alcohólica de fenolftaleína al 1% (20 mL por equipo)
Procedimiento:
a) Medir 9 mL de la muestra homogénea a 20ºC, transferirla a un matraz
Erlenmeyer de 125 mL.
b) Adicionar 2-3 gotas de la solución indicadora de fenolftaleína.
c) Titular con la solución de NaOH 0.1N colocada en una bureta hasta la
aparición del primer tinte rosado persistente durante 20 segundos,
comparándolo con un matraz con la misma alicuota de leche sin indicador.
d) Expresar la acidez de la muestra en términos de ácido láctico, en grados
Soxhlet-Henkel y en grados Dornic.
1.2.2. pH
El pH normal de la leche fresca es de 6.5-6.7. Valores superiores generalmente se
observan en leches mastíticas, mientras que valores inferiores indican acidificación
posiblemente por fermentación de la lactosa. La medición del pH de la leche puede
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hacerse por método colorimétrico utilizando indicadores, pero éste método resulta
un tanto inexacto por la opacidad de la leche que interfiere el color y además, sólo
da valores aproximados. El método más adecuado es empleando un electrodo de
vidrio en combinación con un electrodo de referencia de calomel. El potencial se
mide directamente en términos de pH en la escala de un potenciómetro calibrado
con una solución buffer de pH conocido.
Procedimiento
a) Preparar el potenciómetro de acuerdo con las instrucciones del aparato y
haciendo la calibración contra la solución buffer de pH conocido.
b) Ajustar el control de temperatura del aparato a la temperatura de la
muestra.
c) Medir el pH de las muestras y anotar los resultados.
1.2.3. PRUEBA DEL ALCOHOL Y PRUEBA DE NEUTRALIZANTES.
la leche fresca tiene una acidez entre 15.5-19 mL de NaOH 0.1N por 100 mL de
leche, o bien de 0.14 a 0.17 % de ác. Láctico y un pH de 6.5-6.7. Valores
superiores de la acidez con la consiguiente disminución de pH, se deben
generalmente a descomposición bacteriana propia de leches de baja calidad. Esta
condición puede demostrarse mezclando la leche con igual volumen de etanol de
68º ya que el alcohol a esa concentración produce floculación o coagulación del
producto cuando la acidez es equivalente o superior a 22.5 mL NaOH 0.1N/100.
Una prueba del alcohol positiva indica también poca estabilidad de la leche
al calor.
Reactivos
Alcohol etílico de 68º v/v. (Se utiliza también para la determinación de
neutralizantes). 35 mL por equipo
Procedimiento
a) En un tubo de ensayo colocar 5 mL de la muestra homogénea y deslizar
lentamente por la pared del tubo 5 mL de etanol de 68º v/v. Tapar el tubo.
b) Mezclar suavemente los líquidos volteando 2 ó 3 veces el tubo, sin
agitación.
c) Observar a contraluz e inclinando el tubo en varias direcciones si ha
ocurrido floculación ó coagulación de la mezcla. Anotar las observaciones.
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Nota. A estos mismos tubos añadirle 2 gotas del reactivo de coralina, calentar en
el puño por unos segundos y observar la coloración, si es rosa palido la prueba
es negativa y si es rosa fuerte es positiva a la presencia de neutralizantes.
(Realizar un control positivo andaiendo unas gotas de NaOH 0.1N a un tubo con
5ml de leche ).
1.2.4. PRUEBA DE REDUCCIÓN DEL AZUL DE METILENO
En la leche, por existir un pH menor de 7 (6.5–6.7) la reducción completa del azul
de metileno ocurre a un Eh más positivo, habiéndose demostrado que esto tiene
lugar a un Eh entre + 0.075 y + 0.225. El tiempo en horas que tarda en pasar el
azul de metileno de su forma oxidada (azul) a la reducida (incolora) bajo
condiciones controladas es inversamente proporcional a la calidad sanitaria de la
leche y aunque no es posible establecer con exactitud el número de
microorganismos, es factible clasificar el producto dentro de ciertos grados
aceptables o no aceptables. El cuadro 1.2 presenta una clasificación de las leches
en base al tiempo de reducción del azul de metileno y el número aproximado de
microorganismos por mL que corresponde a cada tiempo.
Cuadro. 1.2. Clasificación de las leches en base al tiempo de reducción del
azul de metileno.
CLASIFICACIÓN DE
LA
LECHE
TIEMPO DE
DECOLORACIÓN
NÚMERO
APROXIMADO DE
MICROORGANISMO
S POR mL
Buena a excelente Más de 8 horas Menos de 500 000
Regular a buena 6-8 horas 1 000 000 – 4 000
000
Aceptable 2-6 horas 4 000 000 - 20 000
000
Mala Menos de 2 horas Más de 20 000 000
Debe tenerse presente que los números indicados en el cuadro anterior de
ninguna manera son exactos ya que además de la población microbiana, existen
otros factores que pueden afectar el tiempo de reducción, entre ellos, el tipo de
microorganismos, el número de leucocitos, el periodo de exposición a la luz, la
cantidad de oxígeno disuelto y la tendencia de la leche a elevar los
microorganismos hacia la superficie a medida que se va separando la crema en el
tubo de prueba. Es así como ciertos microorganismos (Streptococcus lactis) son
más activos en su capacidad reductora que otros, mientras que existen algunas
especies que son muy poco activas en este sentido (Streptococcus agalactiae,
Bacillus subtilis, microorganismos termodúricos y termofílicos). A medida que
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aumenta el número de leucocitos en la leche y su exposición a la luz natural o
artificial, el tiempo de reducción tiende a disminuir, mientras que la agitación (al
aumentar la cantidad de oxígeno disuelto) y la tendencia de la crema al ascender a
la superficie (arrastrando los microorganismos) son factores que tienden a retardar
el tiempo de reducción.
Materiales y aparatos:
1 Baño a temperatura constante de 37°C
1 Gradilla
7 Pipetas de 10 mL (estériles)
1 Pipeta de 1 mL (estéril)
14 Tubos de ensayo con tapones de goma (estériles)
1 Cronómetro
1 Baño de agua fría.
Reactivos:
Solución de azul de metileno: en un frasco ámbar disolver 4.45 mg de azul de
metileno en 100 mL de agua destilada estéril (hervida) aún caliente; enfriar rotular
y guardar bajo refrigeración al abrigo de la luz. Esta solución tiene una
concentración aproximada de 1:20,000 y se puede utilizar por un tiempo no mayor
de una semana.
Procedimiento
a) Colocar los tubos de ensayo estériles con sus tapones en la gradilla y adicionar
a cada uno 1 mL de la solución de azul de metileno, con pipeta estéril.
b) Con pipeta estéril colocar 10 mL de cada muestra a analizar en cada uno de
los tubos, sin mezclar. Rotular.
c) Durante la preparación de las diferentes muestras, los tubos pueden
mantenerse en un baño de agua fría (0-4ºC) pero nunca por más de dos horas.
d) Una vez preparados todos los tubos, llevarlos al baño María regulado a 37ºC
junto con un patrón (leche sin indicador). Cuando la temperatura de las
muestras alcance 37ºC 0.5, mezclar el contenido de los tubos por inversión
(3 veces) para obtener perfecta distribución de colorante y de la muestra. Tapar
el baño para mantener los tubos al abrigo de la luz.
e) Comenzar a contar el tiempo de reducción (decoloración) en el momento en
que se invierten los tubos y observar su color frecuentemente durante la
primera media hora, sin agitarlos. Una muestra se considera reducida
cuando presenta 4/5 partes decoloradas.
f) Si una muestra se decolora durante un periodo de incubación de 30 minutos,
registrar el resultado “tiempo de reducción 30 minutos”.
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g) Posteriormente puede observarse el color de los tubos a intervalo de 1 hora,
pero se registran los resultados en horas enteras, así por ejemplo: si a las
2.5 horas se observa decoloración, el resultado se registra “tiempo de
reducción 2 horas”.
h) Anotar los resultados obtenidos, calificando la muestra según el cuadro 1.2
1.3. PRUEBA DE LACTOFERMENTACIÓN
Cuando una muestra de leche se incuba a la temperatura de 37ºC sufre un
proceso de descomposición ocasionado por la flora presente en dicha muestra.
Cuando esa flora está integrada exclusivamente por bacterias lácticas
homofermentadoras de la flora que se considera “normal” el producto sufre un
proceso de fermentación de la lactosa que determina la aparición de caracteres
organolépticos típicos. Por el contrario la presencia de organismos
heterofermentadores con capacidad gasógena o de bacterias indeseables
determina la aparición de otras características como son cuajada con aspecto
gelatinoso, grumos con presencia de gas, cuágulo con gas y suero separado.
Estas características en el producto, después de la incubación, permiten, en cierta
forma establecer la calidad del producto original y clasificarlo dentro de ciertas
categorías como son las siguientes:
Líquida. La leche se mantiene en estado líquido después de 24 horas de
incubación a 37ºC. Corresponde a una leche con bajo contenido microbiano,
especialmente de gérmenes lactofermentadores como el Streprococcus lactis y
St. cremoris. Se considera de óptima calidad.
Gelatinosa. Presenta un aspecto de coágulo gelatinoso, homogéneo.
Corresponde a una leche rica en gérmenes capaces de fermentar la lactosa con
producción de ácido láctico (homofermentativos) con predominio de los
Strptococcus lactis y St. cremoris. El coagulo puede ser homogéneo y sin gas o
bien puede contener pequeñas burbujas de gas. Este tipo de leche se considera
de calidad aceptable.
Con Cuajada Definida. Se caracteriza por la formación de una cuajada bien
definida, con separación completa de suero. Corresponde a una leche rica en
bacterias que producen gran cantidad de enzimas tipo cuajo. Se considera
aceptable, especialmente para la elaboración de quesos.
Grumosa con gas. Corresponde a una leche que ha experimentado un proceso
de coagulación por gérmenes heterofermentativos, con actividad considerable de
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gérmenes gasógenos del grupo coliaerógenes y se considera un producto de mala
calidad, impropio para la fabricación de quesos.
Gaseosa con suero separado. Corresponde a una leche que ha sido coagulada
por gérmenes homofermentadores, incluyendo gérmenes gasógenos del grupo
coliaerógenes y con la intervención de enzimas de tipo cuajo. Se considera una
leche de mala calidad.
Esta prueba puede realizarse aprovechando las muestras utilizadas para la prueba
de reducción de azul de metileno, continuando la incubación de estas por 24 horas
a 37ºC. Es conveniente anotar que la prueba de lactofermentación es sólo un
“indicio” de la “posible” calidad de la leche, pero carece de valor concluyente, a no
ser que se acompañe del recuento total de microorganismos y si es posible de una
observación microscópica.
Materiales y aparatos
Los mismos empleados en 1.2.4.
Procedimiento
a) Colocar en tubos de ensayo rotulados 10 mL de cada muestra de leche.
b) Tapar los tubos y llevarlos a una estufa a 37ºC durante 24 horas.
c) Pasado el tiempo de incubación observar las características de cada muestra
y anotar las observaciones. Clasificar las muestras según se indica en el
fundamento.
1.4. DETECCIÓN DE INHIBIDORES EN LA LECHE. PERÓXIDO DE
HIDRÓGENO.
La leche puede contaminarse con substancias de diferente naturaleza capaces de
actuar como inhibidores del crecimiento bacteriano. Esta contaminación puede ser
accidental, como consecuencia de negligencia en la producción e industrialización
o intencional, con el propósito de impedir su descomposición. En el primer caso se
incluyen los residuos de antibióticos o drogas a base de sulfonamidas empleadas
con fines terapéuticos en el ganado, los pesticidas, residuos de detergentes y
derivados clorados y en el segundo caso de los conservadores más comunes
adicionados intencionalmente están el agua oxigenada, el formaldehído, el ácido
benzoíco, el ácido bórico y los boratos.
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La detección de substancias inhibidoras en leche es por tanto de singular
importancia desde el punto de vista de su control sanitario.
El H2O2 es un poderoso agente oxidante de acción bacteriostática, su empleo en
leche se ha permitido en algunos países ya que mantiene su cuenta bacteriana
aún sin refrigeración durante 12-24 horas, después de este tiempo la mayor parte
del conservador desaparece por la acción de la catalasa propia de la leche y se
descompone completamente por la acción del calor durante el procesamiento. Sin
embargo su uso no es aceptado en la mayoría de los países pues no destruye
todos los microorganismos patógenos y enmascara procesos deficientes.
Materiales y Reactivos
Tubos de ensayo
Pipetas de 10 mL
Reactivo de V2O5: Disolver 1 g de V2O5 en una dilución conformada por ác.
Sulfúrico y agua, en proporción de 6 mL del ácido y 94 mL de agua destilada
Procedimiento
a) Colocar en un tubo de ensayo 10 mL de la leche problema.
b) Adicionar a cada tubo 15 gotas del reactivo. Mezclar bien.
La aparición de un anillo de color rosa o rojo y un precipitado de color marrón es
indicativo de la presencia de H2O2.
1.5. GRASA. MÉTODO DE GERBER.
El método de Gerber, perfeccionado por el químico Suizo Dr. N. Gerber en 1892,
está fundamentado al igual que el de Babcock, en el empleo de H2SO4 y la fuerza
centrífuga para separar la grasa de la leche o sus derivados; por lo tanto, sus
principios fundamentales son los mismos, diferenciándose en el tipo de recipientes
que se emplea para la reacción, las cantidades de la muestra y ácido, así como el
procedimiento empleado. Sin embargo en este método se utiliza además del ácido
sulfúrico, alcohol isoamílico; este último reactivo al disminuir la tensión interfacial
de la grasa, favorece la ruptura de la emulsión, la separación de esa grasa y
previene la sulfonación y carbonización de la misma. El alcohol isoamílico no
afecta los resultados ya que reacciona con el H2SO4 formando un éster que es
completamente soluble en el ácido.
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El método Gerber tiene las siguientes ventajas sobre el de Babcock: es más
rápido pues involucra una sola centrifugación, requiere menor cantidad de ácido y
sus resultados no son afectados por la homogeneización, sin embargo, tiene las
desventajas de necesitar otro reactivo ( alcohol isoamílico ), tapones especiales
que deben ser reemplazados con el uso y además es más peligroso. Los
resultados obtenidos con este método son ligeramente mayores que los del
método de Babcock y sus modificaciones.
La determinación del porcentaje de grasa en la leche y sus derivados por el
método de Gerber se efectúa en recipientes especiales denominados butirómetros,
cuyas características varían según el producto a analizar.
Materiales y Aparatos
Butirómetros de Gerber para leche con tapones y llave.
Centrífuga para Gerber
Pipeta volumétrica de 10 mL
Pipeta volumétrica de 1 mL
Pipeta volumétrica de 11 mL para Gerber.
Trapo o Jerga pequeña
Reactivos
Ácido sulfúrico preparado para Gerber ( P.e. l.82 ), colocar 36 mL de agua
destilada en un vaso de precipitados de 500 mL, colocarlo en baño de hielo y
añadir lentamente dejando resbalar por las paredes con la ayuda de un
agitador 200 mL de ácido sulfúrico concentrado. Recordar que es una
reacción exotérmica peligrosa y que hay que añadir el ácido al agua,
realizarlo en la campana con protección)
Alcohol isoamílico ( P.e. 0.810 - 0.812 a 20 º C )
Procedimiento
Hacer dos determinaciones en paralelo de acuerdo con el siguiente procedimiento:
a) Transferir 10 mL de ácido sulfúrico, enfriado a no más de 15 º C, a un
butirómetro de Gerber ( No rotular los butirómetros con masking tape,
marcar con lápiz en el centro esmerilado ).
b) Adicionar cuidadosamente 11 mL de leche previamente agitada a no más de
15 º C (lentamente al principio para evitar la mezcla) y 1 mL de alcohol
isoamílico. Nunca debe adicionarse el alcohol directamente al ácido.
c) Insertar el tapón y sujetar el butirómetro por el cuello con el trapo, mezclar los
líquidos invirtiendo 3 veces el butirómetro, teniendo cuidado de no quemarse,
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hacer esta mezcla lejos de los compañeros de trabajo para evitar posibles
proyecciones de la mezcla ácida caliente. Cuando la cuajada se haya disuelto
por completo continuar la agitación por 10-15 segundos para asegurar la
digestión. En caso de leche homogenizada la agitación debe ser un 50% más
prolongada.
d) Llevar los butirómetros invertidos a la centrífuga Gerber y centrifugar por 5
minutos.
e) Cumplido el tiempo de centrifugación, sacar los butirómetros y leer de
inmediato el porcentaje de grasa sobre la escala, haciendo coincidir la base de
la columna degrasa con el 0, por medio del ajuste con el tapón.
f) En caso de que el número de butirómetros resulte muy grande estos pueden
colocarse en un baño de agua caliente (55-60ºC ) hasta el momento de
efectuar las lecturas. De resultar difícil la separación de la grasa se
recomienda calentar los butirómetros hasta aproximadamente 65ºC y repetir la
centrifugación.
1.6. SÓLIDOS TOTALES Y SÓLIDOS NO GRASOS EN LA LECHE Y SUS
PRODUCTOS.
El porcentaje promedio de sólidos totales en la leche es de 11.5 -12.5%
representados por componentes lípidos o liposolubles (vitaminas) en emulsión,
proteínas en suspensión coloidal y glúcidos, vitaminas hidrosolubles, sales y otros
componentes orgánicos e inorgánicos en solución. Los componentes sólidos no
grasos corresponden a un promedio de 8.5-9.0%.
1.6.1. SÓLIDOS TOTALES Y SÓLIDOS NO GRASOS EN LECHE O
LECHE DESCREMADA. (Método lactométrico).
El peso específico de la leche aumenta proporcionalmente con el porcentaje de
sólidos no grasos y disminuye a medida que aumenta el contenido de grasa. El
aguado y la adición de crema tienden a disminuir esta propiedad, mientras que la
separación de la grasa láctea la aumenta. La leche descremada, por lo tanto, tiene
mayor densidad que la leche integral.
En base a las relaciones mencionadas, se han establecido fórmulas especiales
que permiten calcular el porcentaje de sólidos totales y de sólidos no grasos en la
leche a partir de la lectura lactométrica corregida (1.1.3.) y el porcentaje de grasa.
A continuación se presentan las fórmulas simplificadas de Babcock:
% ST = 0.25 L + 1.2G
% SNG = 0.25L + 0.2G
En donde:
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% ST : Porcentaje de sólidos totales
L : Lectura lactométrica en ºQ, corregida (60ºF ó 15.6ºC).
G : Porcentaje de grasa.
%SNG: Porcentaje de sólidos no grasos.
Cuando el porcentaje de grasa es mayor del 4% es necesario adicionar una
corrección de 0.14 para %ST.
Para simplificar los cálculos pueden utilizarse tablas especiales como las de la
AOAC (1995), reglas de cálculos especiales, o nomogramas como los propuestos
por Lampert (1968), o tablas como las propuestas por Shaw y Eckles que permiten
calcular el contenido de sólidos totales a partir de cualquier densidad y porcentaje
de grasa (cuadro 1.3.).
Materiales y Aparatos
Para la prueba lactométrica: los mismos utilizados en 1.1.3.
Para la determinación de grasa Gerber: los mismos utilizados en 1.5.
Procedimiento
a) Determinar el peso específico de la muestra en grados Quevenne (L) a la
temperatura del laboratorio por el procedimiento indicado en 1.1.3. Hacer
la corrección de temperatura correspondiente.
b) Determinar el porcentaje de grasa de la muestra (G) por el procedimiento
indicado en 1.5.
c) Calcular el porcentaje de sólidos totales y de sólidos no grasos a partir de L
y G, utilizando el cuadro 1.3.
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1.7. PRUEBAS PARA DETECCIÓN DE ADULTERACIÓN DE LECHE POR
ADICIÓN DE AGUA.
Uno de los fraudes más frecuentes en la producción e industrialización de la leche
es la adición de agua con el objeto de aumentar su volumen.
Los métodos que se aplican a la detección de agua adicionada en la leche se basa
en la medición de una propiedad física que varía proporcionalmente con el
porcentaje de agua incorporada, tal como ocurre con el punto de congelación, el
índice de refracción, el peso específico y la conductividad eléctrica, de donde
derivan respectivamente los métodos crioscópico, refractométrico y
conductimétrico.
1.7.1. MÉTODO LACTOMÉTRICO.
Se fundamenta en el hecho de que el peso específico de la leche (1.028-1.032 o
28º - 32ºQ), disminuye proporcionalmente con el porcentaje de agua agregada.
Este método no es muy preciso cuando el porcentaje de agua adicionada no es
muy alto (15%); ya que la leche por causas fisiológicas puede presentar un peso
específico hasta de 1.026 por lo cual no es un método concluyente en un
laboratorio lactológico; pero es un recurso en lugares donde no se disponga de los
aparatos especiales requeridos en los métodos más confiables. En la práctica se
recomienda determinar el peso específico de la muestra con un lactómetro,
calcular el porcentaje de sólidos no grasos (2.2); este valor es más constante que
los sólidos totales, considerándose como límites máximos una variación de 7.5-
9.5%. Resultados menores a 7.5% pueden indicar adulteración por adición de
agua.
Proceder como en el punto 1.6.2. y conocido el % de sólidos no grasos, indicar si
la muestra ha sido adulterada con agua.
DATOS QUE DEBE REGISTRAR
Identificar correctamente cada una de las leches por analizar.
Anotar los datos obtenidos durante la realización de la práctica a las 4 leches
en el cuadro de la página siguiente.
19
RESULTADOS
DATOS DE LAS PRUEBAS REALIZADAS A LAS MUESTRAS DE LECHE
PRUEBA LECHE
1
LECHE
2
LECHE
3
LECHE
4
INTERVALO
NORMAL DE LA
PRUEBA (NOM)
Temperatura de llegada
ºQ
ªQ corregidos
Densidad
pH
mL de NaOH
% acidez
ºD
ºSH
Alcohol
Neutralizantes
Azul de metileno
Lactofermentación
Peroxido
% ST lacto.
% SNG
% Grasa
% Agua añada
Conclusión sobre la
calidad de la leche
Comparación con
Normas oficiales
REPORTE.
Concluya de acuerdo a los objetivos establecidos en el protocolo y los elaborados
por el equipo.
20
TRATAMIENTO DE RESIDUOS GENERADOS EN LA PRÁCTICA
21
22
23
24
Bibliografía:
Alais, C. (1992). “Ciencia de la leche” Ed Continental, México.
Amiot, J. (1991). Ciencia y Tecnología de la Leche. Acribia, Zaragoza, España.
AOAC. (1995). “Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists”. 11th. edition.
Early Ralph. (1998). “The Technology of Dairy Products”. 2a Ed. Thomson Science. Great-Britain
Hart F., Fisher H. (1971). “Análisis Moderno de los Alimentos” Cap. VI Productos Lácteos. Acribia, Zaragoza, España..
Pearson. D. (1973). “Laboratory Techniques in Food Analysis”. John Wiley and Sons. New York.
Robinson, R. K. (1986). “Modern Dairy Technology” Advances in Milks Products Vol I y II. Editado por R.K. , Elsevier Publishers, London and New York.
Spreer Edgar. (1998). “Milk and Dairy Product Technology”. Mariel Dekkper, Inc. New. York. Basel
Walstra, P. (Ed.) (1999).”Dairy Technology”. Principles of Milk Propierties and Processes. Food Science and Technology, Vol. 90 Mariel Dekker, Inc. New York. Basel
25
SESION 2
PASTEURIZACIÓN EN LECHE
DÍA 1: OPERACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL PASTEURIZADOR ARMFIELD
FT43A
MATERIAL
1 Adaptador para conector de corriente
1 Cronómetro
Probetas graduadas de 100 ml, 500 ml y 1 L
1-2 Cubetas para recolectar el agua y utilizarla para lavar material
Nota: Para esta práctica se utiliza agua como líquido de proceso.
PROCEDIMIENTO
1. Verificar que el tanque del agua caliente contenga agua destilada hasta el nivel
superior.
2. Verificar que el tanque de alimentación contenga agua suficiente (3-4 litros).
3. Encender la unidad de control mediante el interruptor de encendido ubicado en
la parte posterior derecha.
4. Oprimir el botón “MAINS” para encender el sistema eléctrico del
pasteurizador.
5. Ajustar el flujo de la bomba de alimentación a “cero” utilizando la perilla que se
encuentra en el lado derecho de la unidad de control.
6. Oprimir el botón “PUMP” para el encendido de la bomba de alimentación.
7. Girar la perilla de control de flujo a la graduación 4.
8. Ajustar la temperatura de pasteurización (Set Point, SP) con las teclas .
Para esta práctica, fijar una temperatura de 25°C ya que únicamente se
calibrará la bomba.
9. Ajustar la temperatura de alarma oprimiendo el botón de “SETUP” hasta
visualizar la palabra “ALARMS” en la pantalla de la unidad de control.
10. Oprimir la tecla “FUNCTION” y ajustar la temperatura de alarma con las teclas
a un valor de 1°C por debajo de la temperatura de pasteurización. Este
valor de alarma indicará a la válvula de desviación de flujo que recircule el
producto hacia el tanque de alimentación mientras la temperatura del producto
se encuentre por debajo de la temperatura de alarma. Una vez alcanzada la
temperatura de alarma, la válvula de desviación permitirá el paso del producto
hacia las secciones de regeneración, enfriamiento y descarga del producto
pasteurizado.
11. Una vez seleccionada la temperatura de alarma, oprimir la tecla “DISPLAY”.
12. Encender el sistema de calefacción oprimiendo el botón “HEATER”.
26
13. Hacer fluir el agua caliente en el sistema de pasteurización girando la perilla
“HOT WATER” (ubicada en el sistema de pasteurización) en el sentido
contrario a las manecillas del reloj y regule el caudal a 1000 ml/min.
14. Hacer fluir el agua fría en el sistema de pasteurización abriendo primero la
llave de la toma de agua corriente donde se encuentra conectada la manguera
hacia el pasteurizador. Ajustar el flujo de agua girando la perilla “COLD
WATER” en sentido contrario a las manecillas del reloj y regule el caudal a
1000 ml/min.
15. Una vez alcanzada la temperatura de pasteurización (Process Value, PV), el
líquido de proceso comenzará a fluir hacia el tubo de descarga. En este
momento se podrán recolectar los datos para trazar la curva de calibración
como la que se muestra en la Figura 1.
ajuste de la perilla
Figura 1. Curva de calibración
16. Recolecte en la probeta durante 1 minuto el agua de descarga para las
graduaciones de perilla 4, 8, 12 y 16 permitiendo que se estabilice el flujo
después de cada cambio de perilla por aproximadamente 30-40 segundos
antes de tomar mediciones. Realice cada medición por triplicado y obtenga el
promedio en unidades de ml/min para cada graduación de perilla.
Nota: Dependiendo del flujo de la bomba, se puede reducir el tiempo de
recolección a 30 segundos y hacer los ajustes correspondientes para obtener
unidades de ml/min.
17. Trace la curva de calibración como se muestra en la Figura 1 y realice una
regresión lineal para obtener una ecuación de la forma . La curva
de calibración obtenida nos permitirá calcular:
I. El caudal o flujo de la bomba a diferentes ajustes de perilla.
II. El tiempo de retención a diferentes caudales.
III. El ajuste de perilla necesario para obtener un tiempo de retención
deseado.
27
I. CÁLCULO DEL CAUDAL A DIFERENTES AJUSTES DE PERILLA
1. Obtener la ecuación de la recta a partir de los datos utilizados para trazar la
curva de calibración.
2. La ecuación de la forma permitirá calcular el caudal (y) a partir de
cualquier ajuste de perilla (x).
II. CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETENCIÓN A PARTIR DE UN CAUDAL DADO
1. Obtener el área transversal del tubo de retención a partir del diámetro interno,
el cual, de acuerdo con el fabricante del pasteurizador de laboratorio FT43A, es
de 10.872 mm.
2. Dividir el caudal (m3/s) entre el área transversal del tubo de retención (m2) para
obtener una velocidad lineal (m/s).
3. Obtener la longitud del tubo de retención dividiendo el volumen reportado por el
fabricante (volumen= 75.8 cm3) entre el área transversal obtenida en el paso 1.
4. Obtener el tiempo de retención despejando de la fórmula:
en donde,
v es la velocidad lineal (m/s)
d es la longitud del tubo (m)
t es el tiempo de retención (s)
III. CÁLCULO DEL AJUSTE DE PERILLA PARA OBTENER UN TIEMPO DE
RETENCIÓN DADO
1. Obtener la velocidad lineal a partir de la longitud del tubo de retención (d) y el
tiempo de retención deseado, utilizando la fórmula:
Area transversal
28
2. Obtener el caudal multiplicando la velocidad lineal por el área transversal del
tubo de retención.
3. Utilizando la ecuación de la línea recta obtenida a partir de la curva de
calibración, determinar el ajuste de perilla correspondiente al caudal obtenido
en el paso 2.
REPORTE
Presentar e interpretar la gráfica de caudal (ml/min) vs ajuste de perilla así
como los datos de regresión lineal obtenidos.
Utilizando la ecuación obtenida a partir de la gráfica de calibración de la
bomba, obtener los tiempos de retención (segundos) así como los caudales
(ml/min) para los ajustes de perilla mostrados en la Tabla 1. Mostrar un
ejemplo de cada cálculo realizado incluyendo unidades y conversión de
unidades.
De acuerdo con los resultados de la Tabla 1, explica la relación que existe
entre el tiempo de retención y el ajuste de perilla.
Presentar conclusiones de acuerdo con los objetivos planteados así como los
resultados obtenidos.
Tabla 1. Relación entre ajustes de perilla, caudales de la bomba y tiempos de
retención del pasteurizador FT43A.
Ajuste de perilla Caudal (ml/min) Tiempo de
retención (segs)
0
2
4
8
12
16
20
24
Bibliografía
Armfield. (2004). Instruction Manual FT43A Laboratory Pasteuriser. Issue 17.
29
Brennan, J. G., Butters, J. R., Cowell, N. D. y Lilly, A. E. V. (1980). “Las operaciones de la ingeniería de los alimentos”. Ed. Acribia. Zaragoza.
Geankoplis, C. J. (1998). “Procesos de transporte y operaciones unitarias”. 3ª Ed. CECSA. México.
Hart, F. L. Fisher, H. J. (1991). “Análisis moderno de los alimentos”. Ed. Acribia. Zaragoza.
Singh, R. P. Heldman, D. R. (1993). Introduction to Food Engineering. 2nd Ed. Academic Press.
30
DÍA 2. COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR
DISPOSICIÓN DEL EQUIPO
MATERIAL
1 Adaptador para conector de corriente
Colorante vegetal para distinguir entradas y salidas de agua de proceso vs
agua de calentamiento
1-2 Cubetas para recolectar el agua de descarga
Cloro para la limpieza del equipo
Nota: Para esta práctica se utiliza agua como fluido de proceso.
Tanque de
alimentaci
ón
Bomba de
alimentació
n
Válvula
de
desviació
n
Bomba de
agua caliente
Tanque de
agua
caliente
Entrada
de agua
fría
Intercambiad
or de calor
Salida de
producto
Salida
de
agua
fría
31
ANTECEDENTES
A partir de la ley de Fourier, se puede demostrar que,
Q = UATm (1)
Donde Q es la rapidez de flujo del calor (W), A es el área de transferencia (m2), U
es el coeficiente global de transferencia de calor (W/m2 ºC) y Tm es el logaritmo
de la diferencia media de temperaturas (ºC). Suponiendo que se cumple el
balance de calor
Q = MCp T (2)
Donde
cambio de temperatura (ºC), donde:
TC = TCout – T Cin (cambio de temperatura para el líquido frío)
TH = THin – THout (cambio de temperatura para el líquido caliente)
Por lo tanto
UATm = MCp T (3)
y
mTA
TM CpU
(4)
Ahora
A = Na (5)
Donde N es el número total de placas térmicas, a es el área superficial
desarrollada por la placa (m2); a = 5.676 x 10-3 m2 para el intercambiador de calor
de placa Armfield y
(6)
Donde 3) y V es el caudal.
Para el flujo en contracorriente.
T1 = THout – TCin (7)
T2 = THin – TCout (8)
THout
1
TCin
)9(
l n2
1
21
T
T
TTTm
TH = temperatura del líquido caliente (ºC)
THin
T2
TCout
32
TC = temperatura del líquido frío (ºC)
PROCEDIMIENTO
La realización de esta práctica asume que previamente se ha calibrado la
bomba de alimentación y se dispone de la curva de calibración correspondiente.
Existen nueve puntos donde se puede medir la temperatura en el sistema de
pasteurización pero solamente seis pueden ser registradas de manera simultánea.
Para el propósito de este experimento no se toma ninguna medida de las
temperaturas en la sección de enfriamiento ya que el experimento investiga la
sección de calentamiento solamente.
1. Asegúrese que haya suficiente agua (3-4 litros) en el tanque de alimentación.
2. Agregue 3-5 gotas de colorante vegetal con el fin de distinguir las entradas y
salidas de agua de proceso (TC) a la sección de calentamiento y no
confundirlas con las entradas y salidas de agua de calentamiento (TH).
3. Encienda el equipo.
4. El controlador de temperatura se debe fijar a 50°C, el ajuste de la válvula de
desviación debe estar a 49°C de modo que el agua vuelva simplemente al
tanque de alimentación a través de la válvula de desviación hasta que se
alcanzan los 49°C.
5. Encienda la bomba de producto y regule el flujo a 250 ml/min.
6. Habrá aire entre las placas inicialmente que será bombeado en gran parte
hacia fuera delante del agua después de encender la bomba de alimentación.
Asegúrese de que todo el aire salga, con este fin, puede incrementar la rapidez
de bombeo. El tubo flexible entre el intercambiador y el tubo de retención
causan momentáneamente una presión intermitente, observe las burbujas de
aire en el tubo. Cuando el aire ha salido completamente regrese la perilla para
obtener un caudal de 250 ml/min.
7. Encienda el circuito de calefacción y regule el caudal de agua caliente a 1000
ml/min. Al principio se observa que el sistema calienta gradualmente; observe
el registrador y la lectura digital del controlador de temperatura. Eventualmente,
cuando se alcanza el punto de ajuste del desviador (49°C), la válvula de
desviación cambiará y, en vez de la recirculación de nuevo al tanque de
alimentación, el agua atravesará la sección de regeneración. Después de la
sección de regeneración, se incorpora a la sección de enfriamiento y
finalmente sale del intercambiador de calor y se dirige por la manguera flexible
al drenaje. Colecte esta agua de descarga en una cubeta para ser reutilizada
en el tanque de alimentación conforme vaya disminuyendo el nivel de agua.
8. La temperatura del agua a la salida de la sección de calentamiento continuará
elevándose, hasta que el controlador module la entrada de calor del agua
caliente que circula, para mantener la temperatura requerida de 50°C.
9. El tanque de alimentación se vaciará lentamente. Es importante que el tanque
de alimentación no se vacíe completamente porque si no entrará aire y se
llenará con aire y agua fría la succión de la bomba y se encerrará en el
33
cambiador de calor, reduciendo su eficiencia. Conforme el agua fría atraviesa
la sección de precalentamiento/regeneración, toma calor del agua caliente que
se dirige a la sección enfriamiento y descarga.
10. Una vez establecida la temperatura en el controlador a 50°C anote todas las
temperaturas del sistema como se muestra en la Tabla 2 en la sección de
“Reporte”.
11. Aumente el flujo de la bomba de alimentación a 350, 500 y 600 mL/min y tome
nota de las temperaturas como se hizo anteriormente.
12. Aumente la temperatura de proceso a 70°C reduciendo el flujo nuevamente a
250 ml/min, asegurándose que el desviador esté ajustado por debajo (69 °C).
Deje que el sistema se equilibre después repita las lecturas para todos los
flujos anteriores.
13. Una vez concluidas las mediciones, realice la limpieza CIP (Cleaning-In-Place)
o automatizada del equipo como se indica a continuación:
a. La limpieza se lleva a cabo inmediatamente después de procesar
alimentos en el pasteurizador mientras que la sanitización se lleva a
cabo antes de cada corrida.
b. Una vez que el tanque con agua de color esté casi vacío, añada 3 litros
de agua fría.
c. Ajuste el desviador a 15°C y apague el sistema de calefacción.
d. Aumente la perilla que controla el flujo de la bomba a 15.
e. Espere a que el agua pase a través del equipo hacia el drenaje.
f. Una vez que el agua aparezca completamente clara (sin residuos de
colorante), adicione tres litros de una solución de hipoclorito al 1%.
g. Una vez que la solución de hipoclorito haya recorrido el sistema,
enjuague con tres litros de agua.
h. Apague el equipo dejando el tanque de alimentación con 1-2 litros de
agua.
REPORTE
Calcule Tm con la ecuación (9) para cada flujo y para cada temperatura
de pasteurización y utilice la ecuación (4) para calcular el coeficiente global
de transferencia de calor, U.
Presente e interprete las gráficas de U (W/m2°C) vs caudal de la bomba
(ml/min) para cada temperatura de pasteurización (50 y 70°C).
Compare los valores de U obtenidos para cada temperatura de
pasteurización utilizada (50 y 70°C) y explique las diferencias.
Elabore sus conclusiones de acuerdo con los objetivos planteados y los
resultados obtenidos.
34
Tabla 2. Resultados de la sección de calentamiento
Temperatura No. de
termopar en el
pasteurizador
Flujo de la bomba
de alimentación
(mL/min)
Temperatura de
Pasteurización (°C)
50 70
TCout
T1
250
350
500
600
THin
250
350
500
600
TCin
250
350
500
600
THout
250
350
500
600
DÍA 3. EFECTO DE LA RELACIÓN TIEMPO-TEMPERATURA EN
TRATAMIENTOS TÉRMICOS APLICADOS A LA LECHE
ANTECEDENTES
El tiempo durante el cual la leche se sostiene a la temperatura de pasteurización
(tiempo de retención) debe ser lo suficientemente largo como para destruir a todos
los organismos Mycobacterium tuberculosis manteniendo la calidad del producto.
El proceso por lotes desarrollado originalmente con fines comerciales requería que
la leche se mantuviera a temperaturas no menores a 62.8°C y no mayores a
65.6°C por al menos 30 minutos y que de inmediato fuera enfriada a no más de
12.8°C. También se demostró que se obtenían resultados de inactivación similares
a temperaturas mayores y tiempos más cortos. Esto último permitió el desarrollo
35
de sistemas de flujo continuo como lo es el sistema de pasteurización HTST (High
Temperature Short Time). Las regulaciones en el Reino Unido establecen un
tratamiento a la leche de 71.7°C por 15 segundos seguido de enfriamiento a
temperaturas no mayores a 10°C.
El sistema HTST ha superado al sistema por lotes debido a sus ventajas prácticas
para operaciones a gran escala.
El pasteurizador de laboratorio Armfield FT43A ha sido diseñado para reproducir
con precisión el proceso industrial HTST requiriendo solo pequeñas cantidades de
material para llevar a cabo experimentos significativos.
Al diseñar los tubos de retención, la viscosidad, la densidad y el caudal de la leche
deben ser tomados en cuenta. Esto permite calcular la longitud y el diámetro del
tubo además de decidir si la leche estará en el flujo laminar o turbulento. En el flujo
laminar la leche unida a las paredes del tubo sigue estando casi inmóvil, mientras
que la parte interna de leche fluye a una velocidad mucho mayor (ver Figura 2).
Bajo estas condiciones las partículas internas de leche son las más rápidas a
través del tubo a una velocidad mucho mayor que la mayor parte de la leche, y por
lo tanto para asegurarse de que las partículas más rápidas estén el tiempo
suficiente requerido, la mayor parte de la leche se debe sostener por un tiempo
considerablemente mas largo, existiendo un mayor sobrecalentamiento.
Figura 2. Patrones de flujo dentro de una tubería
Flujo laminar
Eficiencia de
retención = 50%
Flujo Turbulento
Eficiencia de
retención = 80%
Velocidad
promedio
Velocidad
máxima (flujo
turbulento)
Velocidad máxima (Flujo laminar)
36
Si la leche está en flujo turbulento, sin embargo, la diferencia de velocidad entre
las partículas más rápidas y el promedio no es tan grande, y el tubo de retención
se puede dimensionar menos largo que el de flujo laminar. La relación inversa
entre la velocidad de la partícula más rápida y la velocidad media teórica de la
leche a través del tubo de retención se conoce como “eficiencia de retención” y se
expresa generalmente como porcentaje. La eficiencia de retención para un tubo en
el cual el flujo es laminar será cerca de 50%; pero donde el flujo es turbulento la
eficiencia puede ser tan alta como 80%.
MATERIAL Y EQUIPO
2 litros de leche cruda por equipo de trabajo. Indicar el nombre del establo
o colonia donde fue adquirida, así como fecha de compra. Un litro se
utilizará para pruebas de pasteurización discontinua por equipo y el otro
litro se mezclará (luego de realizar las pruebas de calidad) con la leche de
los otros equipos de trabajo para utilizar en el pasteurizador (total 7-8 litros
dependiendo del número de equipos).
Descremadora
Estufa a 80°C
Manta de cielo para filtrar la leche y eliminar materia extraña
1 Olla de peltre de 4 litros
Recipientes de plástico de 250 mL aprox.
Matraz aforado de 1 L
Matraz aforado de 500 ml
5 vasos de precipitados de 500 ml
4 vasos de precipitados de 250 mL ó 4 matraces Erlenmeyer de 300 mL
5 tubos de ensayo
5 tubos de ensayo con tapón, libres de fenol o residuos de detergente
1 baño a temperatura constante regulado a 40°C
Dos cuadros de papel filtro de filtración rápida de 10 x 10 cm, a peso
constante.
1 gradilla
REACTIVOS
Solución de NaOH 0.1 N titulada hasta la cuarta cifra decimal
Solución alcohólica de fenolftaleína al 1 %
Solución amortiguadora de Na2CO3 / NaHCO3 (pH 9.65): Disolver 3.5g de
Na2CO3 anhidro y 1.5 g de NaHCO3 en 500 mL de agua destilada (si se
requiere para una mejor disolución calentar a 50ºC ) y vaciar en un matraz
aforado de 1 L, ajustar el pH a 9.65, aforar al volumen.
37
Solución de sustrato amortiguado: Disolver 0.5 g de fenil–fosfato
disódico en agua destilada, adicionar 25 ml de solución amortiguadora y
diluir hasta 500 ml en matraz aforado.
Reactivo CQC: Disolver 30 mg de 2.6 dicloroquinona–cloroimida en 10
ml de etanol absoluto, guardar en frasco ámbar en condiciones de
refrigeración, sólo debe abrirse cuando se encuentre a temperatura
ambiente para evitar condensación de la humedad.
Solución catalizadora. Disolver 50 mg de CuSO4 en 25 ml de agua
destilada. Colocar en frasco gotero.
Alcohol n–butílico neutralizado: Prepararlo agitando 5 ml de alcohol con 5
ml de agua destilada, dejar reposar para que se separen las fases y
determinar el pH en la fase acuosa.
Solución de guayacol al 10 % en acetona, ó solución acuosa saturada de
guayacol (2%). Preparadas con 2 días de anticipación.
Agua oxigenada al 10%.
PRUEBAS A LA LECHE CRUDA
A la leche cruda se practicarán análisis de: sedimento, sólidos totales,
densidad, acidez, pH y evaluación de color y olor, a fin de detectar posibles
modificaciones en la leche al ser sometida a los diversos tratamientos térmicos.
Así mismo se hará la determinación de las enzimas peroxidasa y fosfatasa (ver
Tabla 4).
Los métodos para medir eficiencia de la pasteurización se basan en la detección
de la inactividad de la enzima fosfatasa alcalina, y para determinar si hubo un
sobre–calentamiento se determina por la detección de la enzima peroxidasa, la
cual se inactiva a 80°C por 15 segundos.
PROCEDIMIENDO PARA PASTEURIZACIÓN CONTINUA (PASTEURIZADOR
ARMFIELD FT43A)
1. Antes de pasteurizar la leche utilizando el pasteurizador Armfield FT43A, se
debe descremar la leche bronca calentándola a 37-40°C y pasándola por una
descremadora. Colectar la leche desnatada en una olla de peltre de 4 L y
colectar la crema en un vaso de precipitados de 500 ml.
2. Determinar acidez, pH y grasa de la leche descremada.
3. Determinar acidez a la crema.
4. Pasteurizar la crema a 95°C por 15-20 segundos para que pueda ser
consumida.
5. Lleve a cabo la sanitización del equipo de pasteurización como se indica a
continuación:
a. Llene el tanque de alimentación con 3 litros de una solución de
hipoclorito al 1%. El efecto corrosivo del cloro se ve acelerado por el
38
incremento en la temperatura, por lo que la solución debe aplicarse
cuando el equipo está frío.
b. Para desinfectar el equipo, ajuste la temperatura de la válvula de
desviación a 30°C y la temperatura de pasteurización a 72°C.
c. Encienda el sistema de calefacción con un flujo de 1000 ml/min.
d. Encienda la bomba de alimentación y ajuste la perilla de control a 15
con el fin de remover el aire de la tubería.
e. Permita que la solución de hipoclorito circule y que sea descargada
cuando se alcance la temperatura de 30°C.
f. Una vez expulsada la mayor parte de la solución de hipoclorito, llene el
tanque con 3 litros de agua.
g. Ajuste la temperatura del desviador a 50°C y permita que el agua
circule y sea expulsada una vez alcanzada la temperatura antes
mencionada.
h. Llene el tanque de alimentación con 1 litro de agua destilada y ajuste la
temperatura del desviador a 71°C.
i. Ajuste el flujo de la bomba a 167 ml/min y permita que el agua circule y
sea descargada cuando alcance 71°C.
6. Calcule los ajustes de perilla necesarios para obtener tiempos de retención de
10, 15 y 30 segundos (ver Sesión I. Operación y Funcionamiento del
Pasteurizador Armfield FT43A).
7. Adicione al tanque de alimentación 3 litros de leche cruda previamente filtrada
y descremada justo cuando el tanque esté casi vacío. La leche perseguirá al
agua a través del sistema y se observará en la descarga como el agua clara
cambia a agua turbia y finalmente leche, de la cual se recolectarán muestras
de 250 ml por equipo y por condición de trabajo.
8. Llevar a cabo la pasteurización de la leche a 72°C a los tres diferentes tiempos
de retención y realizar las pruebas de fosfatasa y peroxidasa para evaluar la
eficiencia de la pasteurización en cada caso (ver Tabla 3).
9. Al finalizar la práctica, limpiar el equipo como se indicó en la Sesión II.
Coeficiente global de transferencia de calor.
Tabla 3. Tratamientos térmicos para pasteurización continua
Lote Núm. 1 2 3 4
Volumen del lote 200 ml 100 ml 100 ml 100 ml
Tipo de
tratamiento
Relación t–T°
Nulo
§
72°C
10 segs
72°C
15 segs
72°C
30 segs
Determinación
Fosfatasa (F) F F F F
Peroxidasa (P) P P P P
§ Lote control de leche cruda descremada
39
PARA PASTEURIZACIÓN DISCONTINUA
1. No es necesario descremar la leche.
2. Dividir la leche en lotes como se indica en la Tabla 4.
3. Cada lote será sometido a un proceso térmico diferente en el cual se
variará la relación tiempo y temperatura como se indica en la tabla, realizar
el calentamiento de los lotes 2 al 4 en baño María utilizando los vasos de
500 ml. Para el lote 5, calentarlos directamente con mechero. Agitar todos
los lotes continuamente durante el calentamiento.
4. El lote 3 corresponde al proceso de pasteurización discontinua o por lotes
más empleado en la industria láctea, por lo que en estos lotes se debe
realizar el proceso lo más cuidadosamente posible para posteriormente
medir la eficiencia
Tabla 4. Tratamientos térmicos para pasteurización discontinua
Lote Núm. 1 2 3 4 5
Volumen del lote 250 mL 150 mL 250 mL 150 mL 250 mL
Tipo de
tratamiento
Relación t–T°
Nulo
§
50°C
30 min
65°C
30 min
85°C
15 seg
P. e.
1 min
Determinación
Ev. Sensorial (O) O* O* O O O
pH pH --- pH --- pH
Densidad (D) D --- D --- D
Sólidos totales
(ST)
ST --- --- --- ST
Sedimento (S) S --- --- --- S
Acidez (A) A --- A --- A
Fosfatasa (F) F F F F F
Peroxidasa (P) P P P P P
§ Lote control de leche cruda o bronca
P. e.: Punto de ebullición
--- No se realiza la determinación
*Evaluar únicamente color y olor
ANÁLISIS DE MUESTRAS
Antes de realizar cualquier determinación, es muy importante verificar que la
temperatura de las muestras esté entre 10 y 20°C.
Evaluar características sensoriales, densidad, acidez, pH y sólidos totales como
se indica en la Práctica No. 1. Control de calidad en leche.
40
Realizar las determinaciones de sedimentos, fosfatasa y peroxidasa como se
indica a continuación.
Sedimento
Filtrar 10 ml de la leche de los lotes especificados (la leche deberá estar entre 10 a
20°C, previamente mezclada y libre de nata) sobre un papel filtro previamente
pesado, llevar a la estufa y secar a 80°C hasta peso constante. Reportar el
sedimento en por ciento.
Prueba de la Fosfatasa Alcalina (Método de Scharer)
1. Rotular los tubos de ensayo a utilizar para cada una de las muestras a
analizar tanto de la pasteurización continua como de la pasteurización
manual.
2. Colocar en cada tubo 5 ml de solución de sustrato amortiguado y 0.5 ml de
la muestra de leche correspondiente. Tapar los tubos con tapón de hule
libre de fenol y mezclar sus contenidos por inversión (correr un blanco sin
adicionar leche).
3. Incubar en el baño a 40°C durante 20 min.
4. Pasado ese tiempo, adicionar a cada tubo 10 gotas del reactivo CQC y 4
gotas de la solución catalizadora CuSO4.
5. Tapar, mezclar por inversión e incubar de 10 a 20 minutos a la misma
temperatura.
6. Enfriar los tubos con agua corriente hasta temperatura ambiente y adicionar
a cada uno 3 ml de butanol neutralizado, mezclar bien y dejar separar las
fases.
7. Comparar el color desarrollado en la fase butanólica (superior) con la curva
patrón de fenol para calcular el contenido de fosfatasa en cada muestra.
Nota : Asegurarse que los reactivos y el material se encuentren libres de (PO4)3+ ó
compuestos aromáticos, lave con la mezcla crómica y enjuague con agua
destilada según el procedimiento de laboratorio para la cristalería volumétrica.
Prueba de la Peroxidasa (prueba de Arnold)
1. Colocar en un tubo de ensayo 2 ml de la leche a examinar, adicionarle 2
ml de la solución de guayacol y 3 gotas de peróxido de hidrógeno al 10 %.
2. Agitar y mantener en la mano a una temperatura aproximada de 30ºC
durante 1 minuto. La prueba de Arnold se considera negativa si no se
observa ningún cambio de coloración. Un color salmón indica reacción
positiva.
41
REPORTE
Parte I. Pasteurización continua
Reporte los ajustes de perilla, caudales y tiempos de retención utilizados en
la práctica como se muestra en la Tabla 5.
Tabla 5. Relación entre ajustes de perilla, caudales de la bomba y tiempos de
retención para pasteurización de leche
Tiempo de
retención (s)
Caudal (mL/min) Ajuste de perilla
10
15
30
Calcule el número de Reynolds para los tres flujos utilizados en la práctica.
Esto permitirá saber si el flujo es laminar o turbulento dentro del tubo de
retención y así sabremos si la eficiencia es de 50 o de 80%.
Reporte los resultados de las pruebas de fosfatasa y peroxidasa como (+) o
(-) como se muestra en la Tabla 6.
Tabla 6. Resultados para pasteurización continua
Lote Núm. 1 2 3 4 Tratamiento HTST
óptimo según la
literatura
Volumen del
lote
250 ml 100 mL 100 mL 100
mL
Tipo de
tratamiento
Relación t–T°
Nulo
§
72°C
10 segs
72°C
15 segs
72°C
30
segs
Determinación
Fosfatasa
Peroxidasa
Elabore sus conclusiones de acuerdo con los objetivos planteados y
resultados obtenidos.
42
Parte II. Pasteurización discontinua
Informe los resultados como se muestra en la Tabla 7 y concluya sobre los
datos obtenidos experimentalmente y los datos esperados según la
bibliografía.
Trazar la gráfica de % de sedimento vs temperatura.
Concluir sobre la pasteurización y sus ventajas.
Tabla 7. Tratamientos térmicos para pasteurización discontinua
Lote Núm. 1 2 3 4 5
Volumen del lote 250 mL 150 mL 250 mL 150 mL 250 mL
Tipo de
tratamiento
Relación t–T°
Nulo
50°C
30
min
65°C
30
min
85°C
15
seg
P. e.
1
min
Determinación
Color
Olor
Sabor --- ---
pH --- ---
Densidad --- ---
%ST --- ---
% Sedimento --- ---
% Acidez --- ---
Fosfatasa
Peroxidasa
Bibliografía
Alais Charles. (1990). “Ciencia de la Leche”. Editorial Continental, S.A. España.
Alexeiev, V. N. (1975). “Semimicroanálisis Químico Cualitativo”, Editorial Mir Moscú
Anonymous (1963) “Normas para el Examen de Productos Lácteos” Organización Panamericana de la Salud, Washington, D. C.
AOAC. (1995). “Methods of Analysis of the AOAC”. Editorial Association Of Analytical Chemists, Washington, D. C.
Belitz, H. D. y Grosch W. (1988). “Química de los Alimentos”. Editorial Acribia, S. A., Zaragoza, España.
Boscan, L. (1974). “Determinación de la Eficiencia de la Pasteurización y Homogeneización”. Trabajo Práctico No. 7 Protocolos de Tecnología de Lácteos. Universidad de Zulia, Venezuela.
M. I. F. Laboratory Manual. (1963). “Methods of Analysis of Milk and its Products” Milk Industry Foundation, Washington, D. C.
43
SESION 3
ELABORACION DE YOGURT
ANTECEDENTES
La fermentación de la leche ha sido un medio de conservación desde tiempos
remotos. El yogurt es una de las formas más antiguas; en un principio se
desarrolló en lugares cálidos de Europa y Asia, en la actualidad goza de gran
valor comercial debido a sus características sensoriales, nutritivas y para algunos
hasta terapeúticas.
La calidad del producto final, depende en mucho de la calidad de la materia prima
y condiciones del proceso de elaboración. Es importante conocer las condiciones
óptimas así como los principales factores que tienen influencia en su manufactura
para lograr un producto de buena calidad con el sabor, aroma, viscosidad,
apariencia y consistencia requeridos.
MATERIAL
1 Estufa ó
1 Baño a temperatura constante (el mismo utilizado en las determinaciones de
densidad, acidez y % de grasa).
1 Vaso de precipitados de 1500 mL
2 Matraces de 500 mL estériles
1 Pipeta volumétrica de 10 mL estéril
1 Agitador de vidrio estéril
INGREDIENTES
1 L de leche Alpura Semidescremada, Pasteurizada y Homogenizada por
equipo.
Leche en polvo de preferencia descremada y sin lactofibras.
1 L de yogurt natural para todo el grupo, se usará como inóculo.
Cultivo láctico para Yogurt (con un título de 0.9 – 1.1 % de àc. láctico)
METODOLOGÍA
El profesor asignará a cada equipo las condiciones de trabajo y a qué equipo le
corresponde traer el litro de yogurt.
44
CUADRO DE CONDICIONES DE TRABAJO
Parámetros 1 2*** 3 4 5 6
% de sólidos
totales
Los que
tenga la
leche
descremad
a
18 18 18 18 18
Tratamiento
térmico previo 90ºC/5min 90ºC/5min -- 90ºC/5min 90ºC/5min 90ºC/5min
% de yogurt
10 10 10 10 5 20
% de inóculo 5 5 5 5 3 10
temperatura de
incubación en º C 42 42 42 37 42 42
***Condiciones ideales y se usará como patrón de comparación.
Las estufas de incubación ó el baño a temperatura constante deberán estar a las
temperaturas indicadas con anticipación (una a 42 y otra a 37 º C).
Cada equipo caracterizará su leche y una vez aceptada se mezclarán para que
todo el grupo tenga la misma calidad de materia prima. Se retira un lote para la
condición de trabajo (1) con los ST que contenga la leche descremada y el resto
de la leche se ajusta a 18 % de ST con leche en polvo (considere que tiene 4 %
de humedad). Ya estandarizada la leche se reparte a cada equipo para continuar
con la elaboración del yogurt como lo indican las condiciones del cuadro de
trabajo.
PROCEDIMIENTO
1.- Elevar la temperatura de la leche hasta 90ºC y mantenerla así durante 5
minutos en los casos que se requiera.
2.- Enfriar la leche a una temperatura de 2 º C mayor que la requerida para la
inoculación como lo indica el cuadro de condiciones de trabajo según sea el caso.
3.-Inocular en condiciones asépticas con la concentración de inóculo ò yogurt de
acuerdo a sus condiciones de trabajo.
4.- Agitar con un agitador estéril a fin de distribuir perfectamente el inóculo y dividir
la leche en 2 matraces de 500 mL estériles, taparlos con algodón y mantenerlos a
la temperatura de trabajo. Uno de los matraces se utilizará para tomar muestras y
verificar las variaciones de acidez, mientras que el otro permanecerá intacto.
45
5.- Llevar los matraces a la estufa de incubación de acuerdo a la temperatura de
trabajo y mantenerla constante durante toda la fermentación.
6.- Seguir el curso de la fermentación mediante la determinación de pH y acidez
cada 30 minutos, desde el momento de la inoculación ( tiempo cero ) hasta 4 horas
ó antes si se llega a las condiciones finales de pH de 4.2 y acidez de 0.9 a 1.1 %
como ácido láctico (mínimo 3 horas ).
7.- Cuando se lleguen a las condiciones óptimas mencionadas, enfriar el
yogurt con agua de hielo hasta 5-7 º C para detener la fermentación,
meterlo al refrigerador y mantenerlo así hasta su evaluación.
8.- Medir la viscosidad del producto con ayuda del Viscosímetro de Brookfield, por
medio de los métodos Brookfield y Mitschka. Determinar si es un fluido
dependiente o independiente del tiempo. (Ver Anexo).
9.- Presentar su yogurt en la siguiente sesión indicando las condiciones y
resultados de su producto para que los profesores los califiquen y todo el grupo
los evalúen sensorialmente (esto se debe hacer a temperatura de refrigeración),
concluyendo sobre el efecto de las diferentes condiciones empleadas tuvieron
sobre las características de los yogurts.
RESULTADOS
Informar los resultados del grupo en un cuadro sinóptico, considerando:
Características de la leche empleada.
Trazar una gráfica con los datos de pH y/o % de acidez contra tiempo durante
la fermentación con los datos de todo el grupo.
La evaluación sensorial de los yogurts, haciendo énfasis del efecto obtenido
sobre las características del yogurt (sabor, aroma, viscosidad, apariencia y
consistencia) de los parámetros estudiados.
Indicar todos los cálculos realizados para obtener la viscosidad del producto,
anexar todas las gráficas utilizadas y determinar el tipo de fluido analizado.
CONCLUSIONES
Concluir sobre lo obtenido, relacionándolo con lo que nos indica la literatura.
Realizar una grafica de % de ácidez como ácido lactico vs tiempo de cada una de
las condiciones de trabajo.
46
Bibliografía
Early Ralph. (1998). “The Technology of Dairy Products”. 2a Ed. Thomson Science. Great-Britain
Kosikowski F. (1990) “Cheese and Fermented Milk Foods” Ed Edwads Brothers 2ª Ed Michigan, U S A
Revista Lácteos y Cárnicos Mexicanos. (1999) Alfa Editores Técnicos S.A. de C.V. México
Spreer Edgar. (1998). “Milk and Dairy Product Technology”. Mariel Dekkper, Inc. New York. Basel.
Walstra P. (Ed.) (1999) .”Dairy Technology”. Principles of Milk Propierties and Processes. Food Science and Technology, Vol. 90 Mariel Dekker, Inc. New York. Basel.
47
Diagrama Ecológico
Elaboración y Control de Yogurt
LA-03
Determinar la calidad inicial de la materia
prima R-1.n
Ajustar Sólidos Totales con leche en polvo
Enfriar a Temperatura de trabajo
Llevar a 90ºC por 5
min.
Adicionar el % de inóculo o % de yogurt de trabajo y mezclar perfectamente
Dividir en 2 matraces la leche con inóculo
Matraz para controles MatrazTestigo
Cada 30 min determinar pH y acidez
hasta alcanzar 0.9-1.0 de acidez
Acondicionar y presentar
para evaluación
R 2
R1 a R1n: Se tratan como indican los diagramas de la práctica de calidad de la leche
R2: Se desecha neutro por drenaje, con abundante agua
48
SESION 4
ELABORACIÓN DE QUESOS
ANTECEDENTES
El queso es una forma de conservación de los componentes insolubles de la leche,
la caseína y la materia grasa, el cual se obtiene por la coagulación de la leche
seguida del desuerado, mediante el cual, se separa el suero de la cuajada. El
proceso de coagulación puede producirse por acidificación de la leche ó
enzimáticamente por la acción del cuajo o fermentos de acción semejante.
El conocimiento de los factores que modifican y regulan la coagulación es
importante, ya que de éstos dependerán las características y calidad del queso
elaborado.
Como primer paso en la elaboración de queso, se debe determinar la fuerza ó
título del cuajo sobre la leche a utilizar para regular la coagulación. Posteriormente
se elaborarán quesos frescos, en cuyos procesos se variarán diferentes
parámetros a fin de que el alumno observe las características propias de cada
producto.
La industria de la quesería se caracteriza por su variedad, según se afirma,
solamente en Francia existen más de 400 tipos de quesos. El consumo de este
producto es demandante a nivel mundial, y uno de los productos lácteos más
apreciados por el consumidor. Además, de que presenta un alto valor nutritivo.
METODOLOGÍA
Los tipos de quesos a elaborar de acuerdo al equipo con el que se cuenta en
nuestro laboratorio serán:
A.-Queso tipo Fresco
B.- Queso tipo Panela
C.- Queso tipo Ranchero
D.- Queso tipo Manchego
Material
Recipiente de peltre o acero inoxidable con tapa con capacidad de 5 ó 6 litros.
NO UTILIZAR RECIPIENTES DE ALUMINIO.
1 Termómetro
1 Vaso de precipitados de 250 mL
1 Mechero
1 Soporte universal
49
1 Tela de alambre con asbesto
1 Cronómetro
3 Matraces Erlenmeyer de 150 mL
1 Pipeta graduada de 1 mL
1 Pipeta graduada de 5 mL
1 Probeta de 10 mL
1 Probeta de 100 mL
1 Cuchara grande de cocina (tipo escurridora).
1 Cuchillo largo
1 Coladera grande de plástico
1 m2 de manta de cielo (lavada y exprimida) LOS ALUMNOS DEBEN
TRAERLA
1 Pesa de 3 Kg.
1 Agitador de vidrio
1 Molde de aluminio con tapa, canasto de mimbre, ó aro. (según tipo de
queso).
Control de calidad de la materia prima
Como rutina y control de todo proceso, la leche se deberá someter a un análisis
previo de caracterización, mediante las siguientes pruebas: Evaluación sensorial,
densidad, acidez, y grasa.
NOTA: Una vez que la calidad de las leches sea aprobada, se mezclarán,
posteriormente cada equipo tomará la cantidad de leche que aportó. Se procede
entonces a titular el cuajo y elaborar el queso correspondiente.
Titulación del cuajo por el método de los copos caseosos.
1 Tomar 1 mL de la solución de cuajo con pipeta volumétrica (ésta deberá estar
seca).
2 Calentar en Baño María l00 ml de leche a 37º C exactamente y añadir el mL
de cuajo de golpe, agitar inmediatamente por un instante, a partir de este
momento empezar a contar el tiempo.
Nota: la temperatura cambia dependiendo del tipo de queso a elaborar.
3 Con un agitador se hace deslizar suavemente la leche por las paredes del
vaso, se forma un velo lácteo que se adhiere a las paredes del vaso y en el
momento en que aparecen unos pequeños copos, se deja de contar el tiempo
(alrededor de 20 a 40 segundos).
4 Calcular la fuerza del cuajo según la siguiente fórmula:
100mL x 2400
Fuerza del cuajo = ------------------------
t
50
Donde: t = segundos transcurridos hasta la aparición de los copos caseosos.
La determinación de la cantidad del cuajo necesario para la elaboración del queso
según el volumen de leche a usar se obtiene con la siguiente fórmula:
L x S
mL. de cuajo concentrado = --------------
M x 6
En donde: L = cantidad de leche a cuajar en LITROS.
S = segundos transcurridos por la determinación de los copos
caseosos.
M = minutos en que el cuajado ha de realizarse (en el caso del queso
fresco es de 40 minutos).
Nota.- Esta es una fórmula práctica por lo que no requiere de ninguna
transformación de unidades.
51
A.- QUESO TIPO FRESCO.
Material
Equipo individual, el indicado al inicio de la práctica.
1 Olla de 4 a 5 L de capacidad con tapa, de peltre ó acero inoxidable.
1 m2 de manta de cielo lavada sólo con agua y exprimida.
Ingredientes
4L de leche Alpura descremada homogenizada y pasteurizada
(ÚNICAMENTE).
Cuajo líquido.
15ml de una solución de CaCl2 al 6% p/v en agua. (Prepararse una sesión
previa a la práctica).
Sal fina de mesa.
TABLA DE TRABAJO
Parámetros A B C D E
Temperatura
de
coagulación
en º C
37 37 37 37 40
Cloruro de
calcio
No añadir Añadir Añadir Añadir Añadir
Acidez en
º D
La de la
leche
La de la
leche
La de la
leche
La de la
leche
20 º D
Concentración
de cuajo
El
calculado
El calculado El doble del
calculado
El calculado El calculado
Procedimiento
1. La leche a utilizar es pasteurizada por lo que no requiere de ninguna
preparación especial; pero como rutina se debe caracterizar para aprobar su
calidad.
2. Los equipos que así lo requieran, ajustar la acidez.
3. Se pesa ó se mide la leche y se coloca en la tina de cuajado ( u olla de peltre ).
Se calienta lentamente a 37 º C. NO EXCEDER ESA TEMPERATURA ( o si
es el caso a 40º C
4. Adicionar la solución de cloruro de calcio ya ionizada, agitar y dejar en reposo
10 min.
5. La cantidad calculada de cuajo agregarlo a la leche diluido en 10 mL de agua
destilada y agitar durante 20 segundos para distribuirlo uniformemente. Dejar
la olla tapada y en reposo, manteniendo la temperatura constante, colocando
52
el mechero a 10 cm de distancia y girándolo alrededor de la olla. NO USAR
EL MECHERO DIRECTAMENTE SOBRE LA OLLA.
6. Después de 10 min de reposo, empezar a observar la evolución del cuajado,
haciendo un corte vertical sobre la misma, posteriormente colocar el cuchillo
perpendicularmente al corte y tratar de levantarlo suavemente, si la cuajada se
abre presentando aristas nítidas y el cuchillo sale limpio indica que la
coagulación esta completa.
7. Cuando la cuajada se despegue de la pared de la olla y el suero aparezca
límpio, anotar el tiempo de cuajado que deberá estar cercano a los 40 min.
8. Cortar la cuajada en cubos de 1 cm aproximadamente, subir lentamente la
temperatura 2º C arriba de la temperatura de cuajado, moviendo lentamente
para propiciar el desuerado, dejar reposar 10 min.
9. Decantar el suero en otro recipiente sobre la manta previamente lavada y
exprimida, para facilitar la salida del suero, sin explimirla hasta que se drene el
suero a través de la manta.
10. Cuando ya no tenga exceso de suero, añadir el 0.5% de sal fina con respecto
al volumen de leche empleada, distribuirla uniforme y lentamente.
11. La cuajada con la manta se coloca en el molde cuidando que no queden
arrugas en la superficie de la manta que ocasionarían arrugas en el queso, se
tapa conla misma manta y finalmente con la tapa.
12. Aplicar una presión ligera de 3 kg durante 1 hora 30 min manteniendo el queso
en un lugar fresco,
13. Retirar el queso del molde cuando ya no drene suero, quitar la manta,
envolverlo con papel encerado perfectamente, colocarle una segunda envoltura
de papael aluminio o de plastico para que no se oree y mantener en
refrigeración.
14. Realizar las pruebas correspondientes, al producto terminado. % de humedad,
% grasa.
53
Tabla de resultados.
Volumen de
leche
% de acidez
Temperatura
de
cuagulación
Adicion o no
de CaCl en %
% de cuajo
añadido
Tiempo de
cuagulación
Peso del
queso
% Humedad
% grasa
Rendimiento
en base
humeda
Rendimiento
en base seca
Atributos
sensoriales
54
B.- QUESO TIPO PANELA
Material
Equipo individual, el indicado al inicio de la práctica.
1 Olla de 4 a 5 L de capacidad con tapa, de peltre ó acero inoxidable.
1 m2 de manta de cielo lavada sólo con agua y exprimida.
Ingredientes
4L de leche Alpura descremada homogenizada y pasteurizada
(ÚNICAMENTE).
Cuajo líquido.
15mL de una solución de CaCl2 al 6% p/v en agua. (Prepararse una sesión
previa a la práctica).
Sal fina de mesa.
Variaciones del proceso general
Materia prima Leche Descremada
Temperatura de cuajado 32 º C
Tiempo de cuajado 120 min.
Corte de la cuajada No se hace
Salado Se adiciona en la leche antes de cuajar
Molde Canasto de mimbre o canasto de plástico.
Procedimiento
1. La leche a utilizar es pasteurizada por lo que no requiere de ninguna
preparación especial; pero como rutina se debe caracterizar para aprobar su
calidad.
2. Se pesa ó se mide la leche y se coloca en la tina de cuajado ( u olla de peltre ).
Se calienta lentamente a 32 º C. NO EXCEDER ESA TEMPERATURA
3. Adicionar la solución de cloruro de calcio ya ionizada, agitar y dejar en reposo
10 min.
4. Adicionar la sal en una proporción de 2.0 % respecto al volumen de leche.
Agitar.
5. Calcular la fuerza del cuajo y la cantidad de cuajo necesario para que la leche
cuaje en 120 min, a una temperatura de 32 º C, ya con el CaCl2 ionizado y la
sal.
6. La cantidad calculada de cuajo agregarlo a la leche diluido en 10 mL de agua
destilada y agitar durante 20 segundos para distribuirlo uniformemente. Dejar
55
la olla tapada y en reposo, manteniendo la temperatura constante, colocando
el mechero a 10 cm de distancia y girándolo alrededor de la olla. NO USAR EL
MECHERO DIRECTAMENTE SOBRE LA OLLA.
7. Después de 1 h de reposo, empezar a observar la evolución del cuajado cada
20 min como en la práctica anterior.
8. Cuando la cuajada se despegue de la pared de la olla y el suero aparezca
límpido, anotar el tiempo de cuajado que deberá estar cercano a los 120 min.
9. Cortar la cuajada en cubos grandes de 5x5 cm aproximadamente, subir
lentamente la temperatura 2º arriba de la temperatura de cuajado, moviendo
lentamente para propiciar el desuerado, dejar reposar 10 min. Decantar el
suero y tomar con la cuchara escurridora trozos de la cuajada e irlas
acomodando en el canasto de plástico previamente lavado. Colocan las capas
de cuajada hasta llenarlo completamente. Dejar desuerar en forma
espontánea.
10. A las 72 h si ya no hay salida de suero se retira el queso del molde y se
envuelve en papel encerado, se mantiene en refrigeración hasta la siguiente
sesión en la que deberá presentarse para su calificación en las mismas
condiciones de la práctica anterior.
11. Realizar las pruebas correspondientes, al producto terminado.
56
C.- QUESO TIPO RANCHERO
Material
Equipo individual, el indicado al inicio de la práctica
1 Molde circular de acero inoxidable sin tapa ni fondo.
1 m2 de manta de cielo lavada sólo con agua y exprimida.
Ingredientes
4L de leche ALPURA entera, pasteurizada y homogenizada (ÚNICAMENTE).
Cuajo líquido.
15ml de una solución de CaCl2 al 6% p/v en agua. (Prepararse una sesión
previa a la práctica).
Sal fina de mesa.
Variaciones del proceso general
Temperatura de cuajado 35º C
Corte de la cuajada Cubos de 1 x 1 cm y posterior molido.
Molde Sin tapa ni fondo( aro)
Salado Incorporación a la cuajada después del
molido.
Procedimiento
1. La leche a utilizar es pasteurizada por lo que no requiere de ninguna
preparación especial; pero como rutina se debe caracterizar para aprobar su
calidad.
2. Se pesa ó se mide el volumen de la leche y se coloca en la olla de peltre, se
eleva lentamente la temperatura hasta 35 º C. NO EXCEDER ESA
TEMPERATURA.
3. Adicionar la solución de CaCL2. Agitar y dejar en reposo 10 min.
4. Calcular la cantidad de cuajo para que su leche cuaje en 40 min a 35 º C,
determinarlo utilizando la leche en las condiciones como va a cuajar.
5. Adicionar el cuajo calculado, diluido en 10 mL de agua destilada. Agitar
durante 20 segundos para distribuirlo uniformemente. Dejar la olla tapada y en
reposo, manteniendo la temperatura constante, colocando el mechero a 10 cm
de distancia y girándolo alrededor de la olla. NO USAR EL MECHERO
DIRECTAMENTE SOBRE LA OLLA.
6. Observar la evolución del cuajado cada 20 min como en la práctica anterior.
7. Cuando la cuajada se despegue de la pared de la olla y el suero aparezca
límpido, anotar el tiempo de cuajado que deberá estar cercano a los 40 min.
57
8. Fraccionar la cuajada mediante un cuchillo largo, primero en sentido vertical,
luego en sentido diagonal a fin de reducir la cuajada en cubos de 1 cm de
arista y conservar el grano individualizado dando movimiento suave con la
ayuda de la pala de madera durante l0 min.
9. Transcurrido ese tiempo, elevar la temperatura 3 ºC a razón de 1ºC cada 5
minutos continuando con la agitación suave.
10. Al terminar el calentamiento y trabajo del grano, éste debe presentar una forma
más esférica y mayor consistencia, se deja reposar para que se deposite la
cuajada en el fondo del recipiente para así comenzar el desuerado.
11. Decantar el suero en otro recipiente mediante la ayuda de una coladera para
facilitar la salida del suero.
12. La cuajada desuerada se reduce a papilla mediante un molino de carne o en su
defecto se muele con los dedos dentro de la olla de peltre, se sala añadiendo
1.5% de sal con respecto al peso de la cuajada o 0.5% de sal fina con
respecto al volumen de leche empleada, amasar la cuajada a fin de que la sal
se incorpore bien.
13. Moldeado.- Los moldes para este tipo de queso son sin tapa ni fondo y no debe
utilizarse la manta; para llenar el molde se coloca sobre una mesa ó sobre una
charola y se va introduciendo la cuajada hasta llenar el molde y con la mano se
va haciendo presión hasta que quede la cuajada firme, el molde con la cuajada
y la charola se coloca en el refrigerador y a las 24 horas se desmolda.
14. Desmoldar el queso y envolverlo en papel encerado para que no se oree y
mantenerlo en refrigeración
15.- Pesar el queso para calcular los rendimientos.
16.- Realizar las pruebas correspondientes, al producto terminado.
58
D.- QUESO TIPO MANCHEGO
Material
Equipo individual, el indicado al inicio de la práctica.
1 Olla de 4 a 5 L de capacidad con tapa , de peltre ó acero inoxidable.
1 Molde de aluminio prensado con tapa.
1 m2 de manta de cielo, lavada con agua y exprimida.
1 Batidora eléctrica.
Ingredientes
400 g de crema butírica (35 - 40 % de grasa).
4 L de leche Alpura entera pasteurizada y homogenizada (ÚNICAMENTE).
Cuajo líquido.
15ml de una solución de CaCl2 al 6% p/v en agua. (Prepararse una sesión
previa a la práctica).
Sal fina de mesa.
*Inóculo para queso Manchego.
Variaciones del proceso general
Contendido de grasa en materia prima Normalización a 5 -6 % de
grasa
Adición de cultivo
Salado por frotación
Maduración
Procedimiento
1. Normalización de la leche.- La leche se divide en 2 partes, una parte
calentarla a 37º C y disolver la crema necesaria para que el volumen total de
leche quede a 5 - 6 % de grasa (aproximadamente 400 g de crema comercial
con 30 % de grasa) ayudarse de una batidora, ya disuelta la grasa mezclar con
el resto de la leche.
2. La leche adicionada con la crema se debe caracterizar para aprobar su
calidad.
3. Calcular la cantidad de cuajo para que su leche cuaje en 40 min a 37 º C
con la leche en las condiciones en que se va a cuajar (con cloruro de
calcio y con grasa).
4. Se pesa ó se mide el volumen de la leche y se coloca en la olla de peltre, se
eleva lentamente la temperatura hasta 37 º C. NO EXCEDER ESA
TEMPERATURA.
59
5. Se adiciona el inóculo para queso manchego en una proporción del 1 al 2 %
con respecto al volumen de leche y se deja actuar durante 40 min, cuidando
que la temperatura se mantenga constante.
6. Adicionar la solución de CaCL2. Agitar y dejar en reposo 10 min.
7. Adicionar el cuajo calculado, diluido en 10 mL de agua destilada. Agitar
durante 20 segundos para distribuirlo uniformemente. Dejar la olla tapada y en
reposo manteniendo la temperatura constante, colocando el mechero a 10 cm
de distancia y girándolo alrededor de la olla. NO USAR EL MECHERO
DIRECTAMENTE SOBRE LA OLLA.
8. Observar la evolución del cuajado cada 20 min. como en la práctica anterior.
9. Cuando la cuajada se despegue de la pared de la olla y el suero aparezca
límpido, anotar el tiempo de cuajada que deberá estar cercano a los 40 min.
10. Fraccionar la cuajada mediante un cuchillo largo, primero en sentido vertical,
luego en sentido diagonal a fin de reducir la cuajada en cubos de 1 cm de
arista y conservar el grano individualizado dando movimiento suave con la
ayuda de la pala de madera durante l0 min.
11. Transcurrido ese tiempo, elevar la temperatura 3º C a razón de 1º C cada 5
minutos continuando con la agitación suave.
12. Al terminar el calentamiento y trabajo del grano, éste debe presentar una forma
más esférica y mayor consistencia, se deja reposar para que se deposite la
cuajada en el fondo del recipiente para así comenzar el desuerado.
13. Decantar el suero en otro recipiente mediante la ayuda de una coladera y para
facilitar la salida del suero. No exprimir.
14. La cuajada desuerada transferirla al molde debidamente forrado con la manta
de cielo, cubrirla con ésta, cuidando que no queden arrugas en la superficie de
la manta que ocasionaría arrugas en el queso, se tapa con la misma manta y
finalmente con la tapa del molde.
15. Aplicar una presión ligera de aproximadamente 3 kg. durante 2 horas,
manteniendo el queso en un lugar fresco.
16. Retirar el queso del molde y de la manta cuando ya no drene suero, colocar
aproximadamente 200 g de sal fina en un plato extendido y se procede a
salarlo por frotación con la sal, retirando los excedentes.
17. Maduración.- Colocar el queso salado en 1 plato y dejarlo sin tapar en
condiciones de refrigeración, el queso se deberá voltear cada 12 h, el tiempo
de maduración debe ser de 2 a 3 semanas, pero se debe presentar la siguiente
sesión para su calificación y después de la etapa de maduración presentarlo
nuevamente.
18. Pesar el queso antes y después de la etapa de maduración para calcular su
rendimiento.
60
ANÁLISIS DEL PRODUCTO FINAL
Determinar a su queso y a uno comercial el % de humedad (en termoblanza), %
de grasa (método Van Gulik), la textura (texturómetro) y características
sensoriales. Presentar el producto sobre un plato a los profesores para su
calificación. Anotar en un papel todos los datos del queso y número del equipo.
Para las determinaciones de textura, leer la metodología en el Anexo.
1. DETERMINACIÓN DE GRASA EN QUESO (método Gerber-Vangulik)
Equipo y material
Balanza analítica con sensibilidad de 0.1 mg
Butirómetro para queso con copita y dos aberturas
Baño maría
Pipeta de 1 mL
Pipeta de 10 mL
Centrífuga Gerber
Reactivos
Ácido sulfúrico de densidad 1.530 a 15º C. Colocar 152.5mL de agua
destilada en un vaso de precipitados de 500mL, colocar el vaso en baño
de hielo y después verter resbalando por las paredes y con ayuda de un
agitador 150mL de ácido sulfúrico concentrado. Recuerde que es una
reacción exotérmica peligrosa y que hay que añadir el ácido al agua.
Alcohol isoamílico.
PROCEDIMIENTO
Pesar directamente en el tubo fijado en el tapón del butirómetro Gerber - Vangulik
para queso 3.0 g + 0.001 g de queso preparado para su análisis. Meter el tapón
con la muestra de queso dentro del butirómetro. Por la abertura superior agregar
al butirómetro unos 15 mL de ácido sulfúrico de manera que cubra todo el queso.
Tapar el butirómetro y poner en baño maría a 65º C por 30 min agitándolo
cuidadosamente para disolver las partículas de queso. Posteriormente destapar y
agregar 1 mL de alcohol isoamílico y agitar. Terminar de llenar el butirómetro con
ácido sulfúrico hasta que el volumen llegue a aproximadamente ¾ partes de la
columna graduada. Tapar la abertura superior y volver a meter a baño maría por
5 min más. Mezclar antes de centrifugar a 2000rpm durante 5 min. Volver a
incubar en baño maría por 10 min. Hacer la lectura llevando la base de la columna
de grasa exactamente al cero, por medio de la presión en el tapón del butirómetro.
61
REPORTAR
Materia prima: Tipo de leche utilizada.
Tipo de queso
Tipo de Leche
Vol, de leche (L)
Densidad
% de Acidez
% de Grasa
Proceso: Condiciones empleadas para elaborar su queso.
Tipo de queso
Fuerza del cuajo
% de cuajo añadido
T° de cuajado
Tiempo de cuajado
Tiempo real de
cuajado
Producto: características del producto final.
Tipo de queso
Peso de queso
% de humedad
% de grasa
% Rendimiento BH
Sabor:
Color
olor:
Textura
Dureza:
Módulo de Young:
Observaciones
62
CONCLUSIONES
Las conclusiones serán personales sobre tipo de proceso, el queso obtenido y los
resultados esperados.
Bibliografía
Alexander W.R. (1963). “Fabricación del Queso” Editorial Acribia, Zaragoza, España.
Davis J. G. (1976). “Cheese”. Vol. III Editorial Churchill Livinstone, London.
Fox P. F. (1987). “Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology”. Vol. I y II Editado por P.F: Fox Department of Dairy and Food Chemistry, Universiry College, Cork, Ireland. Elsevier Applied Science London and New York
Keating P. F. (1977). “Principios Técnicos Generales en la Fabricación del Queso”. Cursos de Capacitación y Demostraciones en las Industrias Lecheras en Chile. F.A.O.
63
Diagrama Ecológico Núm. LA – 04. Elaboración de quesos
Determinar la calidad inicial de la materia prima R1,
n
Determinar peso o volumen de leche y calcular cantidad de cuajo
Disolver CaCl2 en agua a 37°C
según cuadro e hidratar 30’
Ajustar acidez y temperatura según
cuadro de trabajo
agregar
Agregar Diluir
cuajo
en
agua a
37°C
según
cuadro
Tomar tiempo y mantener
temperatura, observando evolución de
la cuajada
Fraccionar y remover suavemente por
10 min
Elevar la T 2 °C en 10 min y mantener
agitación suave
Decantar el suero
R2 suero cuajada
Agregar NaCI: 0.5 % del
vol. de leche.
Distribuir uniformemente Determinar acidez
R3 Colocar en molde forrado
de manta
R2’ suero Aplicar presión en 2
etapas
64
Empacar en papel
encerado y refrigerar 48
Determinar
humedad
Determinar
grasa/Gerber
Calcular rendimiento
R4 R5
R1, n : Se tratan como indican los diagramas de la práctica de
calidad de la leche
R2, R.2' y R3: Se desechan neutros por el drenaje.
R4: Se envía a incineración.
R5: Se neutraliza en volúmenes < 500 mL, en baño de hielo, con precaución
porque la reacción es exotérmica; se separan los sólidos para incineración y el
líquido se desecha por drenaje
65
SESION 5
ELABORACIÓN DE CAJETA
ANTECEDENTES
La cajeta forma parte de una gran variedad de dulces típicos mexicanos,
elaborados a partir de leche con azúcares en proporciones definidas y adicionada
de sustancias aromáticas. Originalmente en su elaboración se utilizó leche de
cabra, pero en la actualidad puede ser de cabra, vaca, oveja ó una mezcla de las 2
primeras.
La cajeta es un producto de consistencia pastosa y de olor y sabor característico
utilizado como postre o golosina. Es este producto de color obscuro debido a la
caramelización de los azúcares, que se debe a un cambio gradual por el
calentamiento continuo, estos cambios dependen por tanto, de la velocidad e
intensidad del calentamiento, así como al pH del medio.
Material
1 olla de peltre o de acero inoxidable de 2 L de capacidad (con un diámetro de
20-25 cm)
1 pala mediana de madera
1 cuchara de cocina
1 mechero
1 tripié
1 tela con asbesto
1 termómetro
1 frasco de vidrio (de aproximadamente 600 mL )
Ingredientes
1 L de leche Alpura
Bicarbonato de sodio
Sacarosa
Glucosa
Vainilla de la marca MAPSA
66
PROCEDIMIENTO
Se probarán 3 formulaciones de cajeta en las que se variará la proporción de los
azúcares de su elaboración.
1. La leche que es la materia prima deberá someterse a los análisis de rutina
para su caracterización.
2. Si la materia prima es de buena calidad continuar.
3. El equipo que el profesor indique elaborará el blanco que consiste en elaborar
la cajeta de la formulación B pero sin ajustarle el pH.
4. Los demás equipos ajustarán su leche a un pH de 7.2-7.5 con el bicarbonato
de sodio calculado de acuerdo a la acidez de su leche y el volumen de la
misma, previamente disuelto en la mínima cantidad de agua. Medir y anotar
el pH final.
5. Comenzar el calentamiento con agitación lenta y al llegar a los 60º C, adicionar
la cantidad de sacarosa indicada según la formulación que vayan a elaborar.
6. Continuar el calentamiento con agitación constante hasta ebullición. Cuando
se haya evaporado aproximadamente 1/3 del volumen inicial, adicionarle la
glucosa.
7. Continuar evaporando y agitando constante, hasta que el volumen original se
reduzca a la tercera parte ó en su defecto, hasta obtener el punto de hilo, lo
cual sucede al mismo tiempo. Para tener la seguridad de que la cajeta está
lista medir en un refractómetro los ºBx, que deberán estar entre 60- 65
ºBx.
8. La sustancia aromática se adiciona en este momento en una proporción del 0.5
% respecto a la leche y el proceso se da por terminado.
9. Envasar en caliente el producto, pesarlo para determinar el rendimiento
obtenido.
CUADRO DE TRABAJO
FORMULACIÓN
Por L de leche
A
g
B
g
C
g
D (Blanco)
G
Sacarosa 150 100 200 100
Glucosa 150 200 100 200
pH 7.2
7.4
7.2
7.4
7.2
7.4
el que tenga
su leche,
anotándolo
67
10. Presentar todo su producto en la siguiente sesión para su degustación y
calificación por parte de los profesores y del grupo en general.
CÁLCULOS
1. Neutralización de la acidez de la leche para tener un pH entre 7.2 – 7.4 y se
puedan llevar a cabo las reacciones de la cajeta.
Si partimos de una leche que tiene una acidez de 18.8 ºD ó 0.18 % de ácido
láctico, entonces:
0.18 g de ác. Láctico ------------ 100 mL de leche
X ------------ 1000 mL de leche
X = 0.18 x 1000/100 = 1.8 g de ácido láctico en l L de leche
Para neutralizarlo con bicarbonato de sodio:
Por lo que se requieren 1.68 g de bicarbonato de sodio para llevar ese litro de
leche con una acidez de 0.18 % de ácido láctico a un pH de 7.0.
Como se requiere que el pH de la leche para elaborar la cajeta este entre 7.2 y 7.4
para tener mayor seguridad de que se lleven a cabo las reacciones de Maillard y
de Caramelización, se debe adicionar un 15 % de exceso de bicarbonato y
corroborar que el pH esté en el rango mencionado.
Entonces:
1.68 x 1.15 = 1. 932 g de bicarbonato de sodio, se debe añadir a esa leche para
tener un pH entre 7.2 y 7.4
2. Cálculo para determinar el rendimiento de la cajeta.
.68.1.1
.84
.1
.1
..90
..1
1
..8.1g
obicarbonateq
obicarbonatgx
aclácticoeq
obicarbonateqx
lácticoacg
lácticoaceqx
lácticoacg
68
Para determinar el rendimiento obtenido de la cajeta elaborada, se toma en cuenta
el peso de los ingredientes agregados y el peso final de la cajeta obtenida,
utilizando la siguiente relación.
3. Cálculo para determinar los ºBrix teóricos que debe tener la cajeta elaborada.
Para obtener los ºBx que teóricamente debe tener la cajeta elaborada, se toma en
cuenta los g de azúcares que se le agregan y lo relacionamos con el peso de la
leche y el peso final de la cajeta obtenida.
(% ST leche /100 + W azúcares /L leche) W leche
ºBx teóricos = _______________________________________________________ X 100
W cajeta
Donde: ºBx = grados Brix % ST = porcentaje de sólidos totales W = peso (gramos) L = litros
RESULTADOS
Informar en un cuadro la calidad de su materia prima, características sensoriales
obtenidas en cada una de las cajetas:
Formulación
Calidad de materia prima
Características
sensoriales
Conclusión
sobre la
calidad de la
leche
T pH Acidez Densidad
A
B
C
D
En otro cuadro reporta las características del producto final:
100)(
dimRe% xWazúcaresWleche
Wcajetaienton
69
Formulación Acidez Tiempo
punto de hilo.
°Bx
Teóricos
°Bx
Experimentales
Características
sensoriales
A
B
C
D
Correlacionar el efecto que tuvo cada una de las formulaciones en las
características sensoriales de las cajetas y diga qué observó en la cajeta de la
formulación D.
Discutir sobre el proceso, la formulación empleada, características sensoriales de
la cajeta obtenida y comparar los productos obtenidos con las distintas
formulaciones.
CONCLUSIONES
Concluir sobre el proceso, la formulación empleada, características sensoriales de
la cajeta obtenida y comparar los productos obtenidos con las distintas
formulaciones.
Concluya de acuerdo a los objetivos establecidos en el protocolo y los elaborados
por el equipo.
Bibliografía
Alais Ch. (1982). “Ciencia de la leche”. Editorial CECSA.
NMX-F-480-1985- Alimentos para uso humano. Alimentos Regionales. Cajeta de leche. Normas Mexicanas. Dirección General de Normas.
70
TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS
71
SESION 6 ELABORACIÓN DE MANTEQUILLA
ANTECEDENTES La mantequilla es un producto derivado de la leche en el cual la materia grasa es el componente más importante. La elaboración de mantequilla comprende dos fases principales; la separación de la crema de la leche ( proceso de descremado ) y la transformación de ésta en mantequilla, proceso que lleva consigo a su vez varias operaciones siendo la más importante el batido. Para elaborar mantequilla de buena calidad es muy importante que la materia prima, la crema tenga una óptima calidad y sea tratada debidamente. Este tratamiento consiste en pasteurización, enfriamiento, maduración y eventualmente una fermentación para posteriormente mediante el batido de la crema invertir la emulsión para obtener la mantequilla. En esta práctica se elaborará mantequilla sin madurar. Muestra
500 mL. de crema pasteurizada, obtenida por lo menos 2 días antes de la
práctica.
Material
Termómetro y cronómetro
Espátula de goma y pala de madera mediana
Equipo para determinar grasa por Gerber, acidez y humedad
Mantequilladora ó en su caso batidora eléctrica casera.
papel aluminio y papel encerado
1 recipiente de base redonda (plástico, vidrio ó acero inoxidable)
Charola para baño de hielo.
Báscula
Reactivos
Disoluciones para determinar grasa por el método de Gerber
Disoluciones para la determinación de acidez
Determinación de humedad por el método de tolueno.
Metodología. Caracterizar la crema determinando acidez y cantidad de grasa. Esto nos sirve para el balance y rendimiento del producto final además de verificar la calidad de la materia prima. 1.- Enfriar la crema a 8 - 10 º C (dependerá de la estación del año). Esto favorecerá la cristalización de la grasa. 2.- Pesar y verter la crema fría a la batidora, en su caso al recipiente de batido en Baño María inverso (agua con hielo) 3.- Batido.- Iniciar el funcionamiento de la batidora en la máxima velocidad, anotar el tiempo y continuar batiendo observando los cambios que van ocurriendo durante éste, primero debe aumentar el volumen de la crema de color blanco, como crema batida, continuar batiendo y cuando se rompa la emulsión y se observen pequeños granos amarillos en un líquido turbio, dejar de batir, tomar el
72
tiempo, con la pala de madera juntar los granos de mantequilla y exprimir para extraer el suero de mazada, medir volumen, el % de grasa y acidez. 4.- Lavados.- Primer lavado.- Después de haber extraído el suero, se añade agua muy fría, hasta 1/3 del volumen del recipiente y con la pala de madera, batir ligeramente la mantequilla con la pala de madera como esparciéndola, luego juntándola y exprimiéndola. Se elimina y guarda el agua del primer lavado y se repite el proceso 1 - 2 veces más, el agua del último lavado debe ser clara. Se junta el agua de los lavados, registrando el volumen y se le determina grasa con el butirómetro para leche descremada. 5.- Amasado.- Ya escurrida toda el agua, con la pala de madera “batir” la mantequilla juntando la grasa contra la pared del recipiente. (Para mantequilla salada, se adiciona durante esta operación la sal finamente molida en una proporción de 2 al 5 % con respecto al peso del producto disuelta en el mínimo volumen de agua). El amasado termina cuando al partir en dos la mantequilla no se aprecie en la superficie cortada gotas de agua. El amasado dura de 3 a 5 min. Pesar el producto para calcular rendimiento. 6.- Empacado.- Empacar formando barras de aproximadamente 100 g sobre papel encerado, cubrir con papel aluminio y refrigerar. Control de Calidad del Producto.-
Utilizando 10 g de la mantequilla elaborada, determinar % de humedad por el método de destilación por arrastre con tolueno para calcular el % de grasa en la mantequilla por diferencia:
% de humedad + % de grasa + 1% de SNG = 100% (en caso de mantequilla salada se calculan 2% de SNG)
Determinar grasa perdida.- Determinar % de grasa en el suero ó mazada y en el agua de los lavados, medir el volumen y calcular la cantidad de grasa perdida
Calcular la eficiencia del batido a partir de la siguiente fórmula: 7 * % GC %GS E = ( 100 - ---------------) * ------------- 6 % GC E = Eficiencia del batido % GC = porcentaje de grasa en crema % GS = porcentaje de grasa en suero ó mazada El índice de eficiencia debe ser 0.8 ó inferior para considerar la economía satisfactoria. Con los datos obtenidos :
Calcular rendimiento de producto
Calcular rendimiento mantequero (grasa inicial de la crema, que entra al
proceso relacionado con la grasa recuperada, de la mantequilla).
Balance de materia grasa
Evaluar sensorialmente su producto y compararla con las características de
una mantequilla comercial indicando la marca.
RESULTADOS Informar en un cuadro sinóptico todos los datos y determinaciones efectuadas: Crema: Volumen, % de grasa, acidez, g de grasa inicial
73
Suero: Volumen, % de grasa, g de grasa perdida (1) Agua de lavados: Acidez, volumen, % de grasa y g de grasa perdida ( 2) Mantequilla: Peso en gramos, % de humedad (Destilación con tolueno), % de grasa, % de grasa recuperada y evaluación sensorial Proceso: Tiempo de batido, Eficiencia del batido, Rendimiento de producto y Rendimiento mantequero. CONCLUSIONES Concluir sobre los procesos y los productos obtenidos en base a los datos obtenidos y referirlos a lo reportado en la literatura. Tratamiento de los residuos generados El responsable del rol asignado para tratar los residuos deberá basarse en los diagramas ecológicos LA-06 A Y LA-06 B Bibliografía
Amiot J. (1991). “Ciencia y Tecnología de la Leche” Editorial Acribia, Zaragoza, España.
FAO TR/64/26 S.- Elaboración de mantequilla. Cursos de capacitación
Kosikowski, Frank V. (1978). “Cheess and Fermented Milk Products “ Editorial F.V. Kosikowski, and Associates. Brooktondalo, New York 2a Edición
Veisseyre, R, (1972). “Lactología Técnica “ Editorial Acribia. Zaragoza, España.
Webbs, B. Johnson, A. H. Alford. (1974) “Fundamentals of Dairy Chemistry” Editorial AVI 2a ed.
74
HUMEDAD POR DESTILACIÓN CON TOLUENO Esta determinación se utiliza en la práctica de mantequilla
Fundamento
El método de destilación se fundamenta en la separación de la humedad en una muestra de peso conocido, mediante destilación por reflujo con un solvente inmiscible, de punto de ebullición superior al agua y de menor peso específico (tolueno, heptano, xileno, etc). Por calentamiento, el agua de la muestra y el solvente orgánico se evaporan, para luego condensarse en un refrigerante de reflujo, ubicado en la parte superior y caer en un tubo especial graduado en mL. Dada la mayor densidad del agua, ésta se va al fondo del tubo colector, mientras que el solvente orgánico se mantiene formando una capa sobre la anterior, de donde cae de nuevo al matraz de destilación. Cuando toda el agua se ha destilado, su volumen puede leerse directamente en la escala graduada del tubo colector. Este método tiene las siguientes ventajas: es más económico y rápido que los métodos de evaporación, requiere poca atención después que se ha iniciado la destilación, no incluye en los resultados los errores de los métodos de evaporación por pérdida de sustancias volátiles, ya que éstas generalmente no pasan al extracto acuoso inferior. Por esta razón, en ciertos análisis de humedad en alimentos se obtienen resultados más bajos cuando se aplica este método; además se previene la oxidación de las grasas. La descomposición de los azúcares y se puede mantener una temperatura constante de deshidratación sin necesidad de aparatos complicados. Este método resulta especialmente adecuado para determinaciones en productos que tienen bajo contenido de humedad.
Materiales y Aparatos
Matraz balón de destilación (300 mL)
Tubo colector de Bidwell-Sterling
Condensador de reflujos (Liebig)
Regulador de voltaje
Manta de calentamiento eléctrica
Balanza analítica
Equipo Individual.
Reactivos
Tolueno libre de humedad.
Muestra
Mantequilla.
75
Procedimiento
a) Tomar la muestra (s) por debajo de la superficie del producto y
prepararla en un ambiente con humedad relativa normal, mezclándola rápidamente y tomando las precauciones del caso, para evitar la absorción de humedad.
b) Transferir rápidamente 10 g de la muestra al matraz balón de destilación que debe estar escrupulosamente seco y limpio, para evitar que gotas de agua se adhieran a la superficie interna.
c) Adicionar inmediatamente suficiente tolueno para cubrir la muestra (75-100 mL).
d) Conectar el matraz balón, al tubo de destilación; adaptando a su vez a un condensador de reflujo, fijado a un soporte universal.
e) Antes de iniciar el calentamiento, llenar el tubo de destilación con tolueno, el cual se adiciona por la boca superior del condensador.
f) Conectar el cordón eléctrico de la manta de calentamiento al “powerstat o regulador de voltaje” conectado a su vez a la red de suministro eléctrico, e iniciar la destilación agitando para evitar que la muestra se queme por el calor directo del fondo del matráz balón, lo cual podría ocasionar resultados más elevados.
g) Al comenzar la ebullición, reducir la intensidad del calor aplicado, hasta obtener una velocidad de condensación de tolueno equivalente a aproximadamente 4 gotas por segundo.
h) Las gotas de agua, adheridas a la pared del condensador o del tubo colector, se llevan al fondo por adición de tolueno por la parte superior o bien limpiando las paredes con un cepillo para buretas saturado con tolueno, al mismo tiempo que se agrega solvente para arrastrarlas hasta la parte inferior del colector.
i) Mantener la destilación hasta observar que el volumen de agua recolectada en el tubo se mantiene constante.
j) Apagar el aparato y dejar que el tubo se enfríe. Seguidamente recolectar las gotas de agua remanentes en las paredes del condensador y del tubo, forzándolas a descender con el cepillo saturado con tolueno, en la forma indicada anteriormente, o utilizando un alambre de cobre recubierto con una banda de goma.
k) Leer el volumen de agua destilada en la escala del tubo. Este valor multiplicado por 10 representa el porcentaje de humedad en la muestra, asumiendo que la densidad del agua es 1.000.
76
SESION 7 DESCREMADO DE LA LECHE
ANTECEDENTES Es posible la separación de la crema gracias a la diferencia de densidad que hay entre la fase grasa ( densidad = 0.930) y la fase acuosa (densidad = 1.036) . Hasta finales del siglo pasado se practicaba el descremado espontáneo, dejando la leche en reposo durante varias horas. Modernamente se ha implantado el descremado centrífugo ó mecánico por las múltiples ventajas que éste representa. Para obtener un descremado eficiente es necesario emplear leche de buena calidad y optimizar las condiciones del proceso como son: temperatura de la leche, velocidad ó flujo de alimentación y velocidad de trabajo de la descremadora entre otros. MUESTRAS El profesor designará a cada equipo el tipo de leche que deberá traer.
1 equipo traerá: 3 L de leche pasteurizada y homogenizada. (P Y H
)
1 equipo traerá: 3 L de leche pasteurizada SIN HOMOGENIZAR ( P
)
Los demás equipos traerán: 3 L de leche cruda ó bronca. ( B )
MATERIAL.
Descremadora manual (Clock 80 Modelo 92-E de 80 L/h de capacidad)
Un recipiente de 4 L (vidrio, aluminio ó acero inoxidable).
Un vaso de precipitados graduado de 500 mL
2 Butirómetros Gerber para crema (escala de 0-40 % o de 0-50 % )
2 Butirómetros Gerber para leche descremada ( escala de 0-1 % )
2 Butirómetros para leche ( escala de 0-8% )
30 cm de manta ó gasa para filtrar su leche
l Cronómetro
1 Balanza granataría
2 pipetas graduadas de 10 mL
2 pipetas graduadas de 1 mL
1 pipeta volumétrica de 11 mL
1 pipeta volumétrica de 10 mL
1 pipeta volumétrica de 1 mL
77
CUADRO DE TRABAJO
Equipo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Condiciones
Tipo de leche P y H P B B B B B B B B
Temperatura de
descremado
35 º C
35º C
35º C
15º C
20º C
25º C
40º C
50º C
60º C
65º C
velocidad de la
descremadora
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
3000 r.p.m.
Flujo de alimentación
80 L/h
80 L/h
80 L/h
80 L/h
80 L/h
80 L/h
80 L/h
80 L/h
80 L/h
80 L/h
P y H : Leche pasteurizada y homogenizada. P : Leche pasteurizada. B : Leche bronca. r.p.m : revoluciones por minuto. L/h : Litros por hora
METODOLOGÍA
1. Antes de empezar a trabajar cada equipo debe efectuar los análisis de rutina
de su materia prima determinándole densidad, porcentaje de acidez, porcentaje de grasa para comprobar que se parte de una materia prima de buena calidad para poder trabajar con ella.
El profesor mezclará todas las leches broncas aprobadas y
posteriormente las dividirá en cantidades iguales para cada equipo; esto es con la finalidad de no introducir otra variable (la calidad de la leche).
2. Medir el volumen de leche y calentarla hasta la temperatura correspondiente. 3. Observar y conocer las partes de la descremadora manual y de la eléctrica con
la que se cuenta; se arma teniendo la precaución de que el nivel de la aceitera sea el adecuado.
4. Sin mover la manivela del aparato se llena el depósito con la leche a la
temperatura de trabajo y previamente filtrada a través de la manta; empezar a girar la manivela y cuando se deje de escuchar el timbre de ésta es cuando se ha alcanzado la velocidad de régimen ( que en este caso corresponde a 3000 revoluciones por minuto ).
5. Abrir la canilla del depósito para que pase la leche, tomar con cronómetro el
tiempo que tarda en pasar la leche. Es importante colocar previamente los recipientes para recibir la leche descremada y la crema en sus respectivas salidas.
78
6. Cuando ha pasado toda la leche se deja de girar la manivela. Se retiran los recipientes colectores. El último equipo de trabajo debe hacer pasar 1L de agua caliente con objeto de eliminar la crema adherida al bol, por ultimo desarmar la descremadora y lavarla.
NOTA IMPORTANTE.- para desmontar y limpiar el aparato no debe estar en funcionamiento. ANÁLISIS 1. Leche antes de descremar: Determinar el porcentaje de acidez, el porcentaje
de grasa ( con el butirómetro para leche), la densidad, la temperatura y medir de su volumen.
2. Crema : Determinar el volumen obtenido, el porcentaje de acidez y el porcentaje de grasa (con el butirómetro para crema)
CÁLCULOS
1. Grado de descremado = G1 - G2 x 100
G1 G1 .- porcentaje de grasa en la leche antes del descremado G2 .- porcentaje de grasa en leche descremada 2. Calcular el flujo de alimentación en Litros por hora. RESULTADOS Informar en los cuadros que se anexan a este protocolo los datos obtenidos por todos los equipos y concluir sobre el efecto observado del tipo de leche y de la temperatura de la leche sobre el grado de descremado. Tratamiento de los residuos generados El equipo asignado para tratar los residuos deberá basarse en el diagrama ecológico LA – 04 Bibliografía.
Spreer, E. (1991). “Lactología industrial”. Editorial Acribia. Zaragoza España. Capitulo 5, Tratamiento previo de la leche desnatada de la leche. Paginas 82-95.
Varman, H. “Leche y productos lácteos. Editorial Acribia. Zaragoza España. Capitulo 5, Nata y productos derivados de la nata. Paginas 193-233.
Walstra, P. (2001) “Ciencias de la leche y tecnología de los productos lácteos”. Editorial Acribia. Zaragoza España. Capitulo 3, Partículas coloidales de la leche, Capitulo 8, Homogeneización. Paginas 122-123 y 263-264.
79
INFLUENCIA DEL TIPO DE LECHE EN EL DESCREMADO
Leche Entera Leche Descremada
Equipo
Tipo de
leche
Acidez º D
Grasa %
volumen a
descremar
mL
Temperatura de
descremado º C
acidez º D
Grasa %
Flujo de alimenta
ción L/h
Grado de
descremado
P y H
35
P
35
B
35
CONCLUSIÓN:
80
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN EL DESCREMADO DE LA LECHE
Leche Bronca Entera Leche Descremada Crema
Equipo
Acidez (º D)
Grasa (%)
Volumen (mL)
Temp. (º C)
Vol. (mL)
Grasa (%)
Acidez (º D)
Vol. (mL)
Grasa (%)
Acidez (º D)
Flujo de
alimenta-ción.
Grado de
descre-mado
15
25
35
40
45
55
60
65
81
SESION 8 HOMOGENIZACIÓN.
ANTECEDENTES
La homogenización es el proceso mecánico mediante el cual se subdividen los glóbulos grasos para evitar la separación de la crema, impartiendo mayor estabilidad al producto, ya que al ser los glóbulos de menor tamaño y uniformes ( >1 micra ) se mantienen en emulsión más o menos permanente en la fase acuosa de la leche ( efecto expresado por la Ley de Stokes ).
Para establecer la eficiencia de este proceso, se recurre a dos métodos: el primero se fundamenta en la determinación de la relación que existe entre el porcentaje de grasa contenido en la capa superior y en el de la capa inferior de una muestra de leche mantenida en condiciones de refrigeración y reposo por 48 h ( índice de homogenización ) y el segundo método se basa en la medición del tamaño de los glóbulos de grasa de la leche antes y después del proceso de homogenización, mediante la ayuda del microscopio (Método microscópico).
Muestras.
Por grupo
2 L de leche cruda o bronca
2 L de leche pasteurizada SIN homogeneizar
2 L de leche pasteurizada y homogeneizada
Nota: Estas 3 muestras de leche se deberán agitar y distribuir en probetas de 500 mL, rotular y colocar en condiciones de refrigeración y en reposo con 48 h de anticipación a la realización de la práctica, todos los equipos trabajarán estas muestras y determinarles % de grasa antes de ponerlas en reposo y en refrigeración.
Material
Por grupo
Refrigerador
Microscopio con ocular micrométrico
Portaobjetos micrométrico
Portaobjetos y cubreobjetos
10 probetas de 500 mL
10 vasos de precipitados de 250 mL
10 pipetas graduadas de 10 mL
5 pipetas graduadas de 25 mL
Por Equipo
82
Equipo individual, los mismos que se emplean en la determinación de grasa
para Gerber.
Reactivos
Los mismos empleados en la determinación de grasa,
Metodología
EFICIENCIA DE LA HOMOGENIZACIÓN
Determinación del Índice de Homogenización ( Método de reposo )
Para comprobar la estabilidad de una leche comercial que ha sido homogenizada y observar qué tan eficiente ha sido el proceso, se deberán mantener las leches pedidas en condiciones de refrigeración por 48 h.
Una leche bien homogenizada, bajo estas condiciones, no debe presentar línea de crema visible y el porcentaje de grasa en la capa superior no debe diferir en más de un 10 % del porcentaje de grasa en la leche remanente.
Procedimiento
1 ) Agitar perfectamente la leche especificada y aforar 6 probetas de 500
mL con esa leche, mantenerlas en reposo y en condiciones de
refrigeración 48 h antes de efectuarse la práctica. Las probetas
deberán almacenarse bien rotuladas y tapadas.
2 ) El día de la práctica, ya cumplidas las 48 h de reposo, observar la
línea de crema de las leches en las probetas, medirla e informarla en
% con respecto al volumen de la leche.
3 ) Separar con mucho cuidado y con la ayuda de una pipeta de 25 mL,
los 50 mL superiores ( 10 % del volumen ) de cada probeta y
colocarlos en vasos de precipitados, rotulándolos como capa
superior, el resto de la leche de la probeta se rotulará como capa
inferior.
4 ) Determinar el % de grasa en cada una de las porciones, utilizando el
método de Gerber.
5 ) Calcular el índice de homogenización en cada caso aplicando la
siguiente fórmula.
100S
IS
G
GGIH
%
%–% .............................................
donde:
IH = Índice de Homogeneización
%GS: Porcentaje de grasa en la capa de leche superior (50 mL de 500
mL)
83
%GI: Porcentaje de grasa en la capa inferior de la leche.
2.- Determinación de la Eficiencia de la Homogenización por el Método
Microscópico.
Los glóbulos de grasa de una leche bien homogeneizada, deben presentar un tamaño uniforme de menos de 2 micras; aunque éste dependerá del tipo de equipo, la presión aplicada y condiciones del proceso.
Procedimiento
Calibrar el ocular micrométrico con la ayuda del portaobjetos
micrométrico, la calibración y las mediciones de los glóbulos de grasa
deben hacerse bajo el objetivo de 10 X o 40 X , para establecer el
valor en micras de la medida de cada una de las divisiones del ocular.
Colocar una gota de la capa superior de cada una de las leches en 1
portaobjetos, si es necesario, adicionar 1 gota de agua, colocar el
cubreobjetos y llevarlo al microscopio. Identificar el posible campo de
lectura pasando gradualmente del objetivo de seco débil al seco
fuerte .
Medir 10 glóbulos de grasa y reportar el promedio y la desviación
estándar en cada una de las leches, así mismo, medir los glóbulos de
grasa de la leche que ustedes homogeneizarán en el laboratorio antes
y después de aplicarle el proceso.
Resultados
Informar sus resultados en un cuadro sinóptico:% de linea de crema, índice de homogenización, tamaño de los glóbulos grasos en cada caso, hacer un dibujo de lo observado al microscopio y concluir sobres sus datos.
Relacionar con la ley de Stokes la discusión de los parámetros .
Tratamiento de los residuos generados
El equipo asignado para tratar los residuos deberá basarse en el diagrama ecológico LA-03
84
Bibliografía
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AOAC. (1995) “Methods of Analysis of the AOAC. Editorial Ass. Off Analytical Chemists, P: O. Box 540; Washington, D. C.
O P S (1963) “Normas para el Examen de Productos Lácteos” Organización Panamericana de la Salud, Washington, D. C.
Walstra P. (Ed.) (1999). ”Dairy Technology”. Principles of Milk Propierties and Processes. Food Science and Technology, Vol. 90 Mariel Dekker, Inc. New York.
Early Ralph. (1998). “The Technology of Dairy Products”. 2a Ed. Thomson Science. Great-Britain
Spreer Edgar. (1998). “Milk and Dairy Product Technology”. Mariel Dekkper, Inc. New . York.