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TECNOLOGIAS EMERGENTES ENLAS INDUSTRIAS LACTEAS
ING. LUIS ARTICA MALLQUI
2011
Control de la maduración mediante cámaras inteligentesControles más exhaustivos en el envasado
LAS UNIDADES DE PROCESOS TRADICIONALESY LA INNOVACION
Mejora de los sistemas de conservación en granja y control de lamicroflora óptima para la elaboración de los diferentes productos
Mejora de los procesos de pasteurización y esterilizaciónmediante intercambiadores inteligentes
Mejora del control de la coagulación en la elaboración de quesosmediante sistemas de sensores, dosificación y medidas de lacoagulación (automatización- altos rendimientos)
Control del pre-prensado y moldeo mediante sistemasautomatizados de dosificación. Control del prensadoInnovaciones en el salado (sistemas mas rápidos y mayoruniformidad y control de las concentraciones de sal)
2011
SENSORES
IMPREGNACION AL VACIOSalado de quesosincorporación de probioticos
NUEVAS TECNOLOGIAS EMERGENTES Y SU APLICACION
TRATAMIENTOS NO TERMICOS EN LAINDUSTRIA LACTEA
ALTAS PRESIONESTratamientos de la lecheTratamientos del queso
PULSOS ELECTRICOSTratamientos de la leche
2011
LA LECHE CONSERVACIÓN
PROCESOS TÉRMICOS Y NO TÉRMICOSCALENTAMIENTO Y
COCINADO
AFECTAN LA CALIDADDEL ALIMENTO
INACTIVARMICROORGANISMOS
NO AFECTAN LA CALIDADDEL ALIMENTO
INACTIVARMICROORGANISMOS
LA TECNOLOGÍA DEALTA PRESIÓN
2011
DEFINICIÓN DE LAS ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS
1 MPa = 9,869 atm= 10 bar = 10,197 kg/cm22011
2011
Principio de Le Chatelier:
La presión desvía el equilibrio de un procesohacia el estado que ocupe menor volumen yacelera aquellos procesos en los que el estado detransición presenta un volumen menor que elestado inicial.
La presión favorece aquellos procesos que vanacompañados de cambios de volumen negativos.
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Ø Disminución del volumen del agua: 4% a 100 Mpa y15% a 600 Mpa a 22 ºC
Ø La compresión adiabática del agua causa un aumentode la temperatura de 2 a 4 ºC cada 100 Mpa
Ø El punto de fusión del agua disminuye por la presión:–5 ºC a 70 MPa y –20 ºC a 200 MPa
EL AGUA
EFECTO DE LA ALTA PRESIÓN SOBRE LOSCONSTITUYENTES DE LOS ALIMENTOS
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Ø Cristalización bajo presión, especialmente los triglicéridosØ Aumento reversible del punto de fusión con la presión: 10 ºC cada100 MPaØEl aumento de la presión puede causar la oxidación de lípidosinsaturados
LÍPIDOS
HIDRATOS DE CARBONO
q No afecta a los azúcares simples y las reacciones decondensación tipo Maillard son inhibidas por la presión ( entre 50 y200 MPa)
qLos geles de polisacáridos formados bajo presión son diferentesa los obtenidos por calor
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Ø Presiones > 100-200 Mpa a 20 ºC :
Provocan la disociación de macroestructurasy la desnaturalización de estructurasmanométricas. Presiones más elevadasprovocan agregación y gelificación proteica.
PROTEINAS
ENZIMASü Activación o inactivación parcial o total,reversible o irreversible, dependiendo del tipode enzima, del nivel de presión, del tiempo, dela temperatura y de la composición y pH delmedio. 2011
Interacciones entre moléculas
•Los enlaces covalentes no se alteran
•Los puentes de hidrógeno son prácticamenteinsensibles a la presión
•Las interacciones hidrofóbicas se desestabilizan
•Se favorece la hidratación de grupos cargados yla disociación de ácidos y bases débiles
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VITAMINAS
Las vitaminas en general se conservan mejor con lostratamientos de alta presión, en comparación a lostratamientos térmicos
Vitamina C en zumos cítricos:
88% de retención a 600 MPa y 30 min
Vitaminas B1 y B6 en leche de vaca:100% de retención a 400 MPa y 30 min
2011
EFECTO SOBRE MICROORGANISMOS
q En general las bacterias G(+) son más resistentes ala presión que las G(-). Forma bacilar más sensibleque los cocos
q Las levaduras y mohos son muy sensibles
q Las esporas resisten a presiones >1000 MPa.
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Los mecanismos de inactivación microbiana se debena sus efectos sobre los componentes de la membranacelular(lípidos, proteínas,...), permeabilidad.
CAMBIOS MORFOLÓGICOS
üCompresión vacuolas gaseosas
üAlargamiento celular
üSeparación mb pared celular
üModificación núcleo y orgánulos intracelulares
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ALTAS PRESIONES
2011
2011
2011
2011
Se utilizan presiones entre100 y 1000 MPa0,1 MPa = 1 atm= 1 bar
Tecnología en desarrollo, aunque en algunospaíses Ya existen productos comercializados
APLICACION DE ALTAS PRESIONES
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> 50ºC:•Inactivación de esporas•Escaldado de vegetales
< 0ºC:•Congelación ultrarrápida•Almacenaje a temperaturas inferiores a 0ºCsin formación de cristales de hielo
APLICACIONES
2011
EFECTOS DE LA ALTA PRESION EN LA LECHE
ü Reducción de la carga microbiana de la leche
ü Efecto sobre las proteínas:§ reducción del tamaño de la micela de caseína§ desnaturalización de las proteínas séricas§ disminución del tiempo de coagulación; los geles de leche tratada
presentan menos sinéresis y son más rígidos§ Mejora de la capacidad espumante
2011
EFECTO DE LAS ALTAS PRESIONES Y TRATAMIENTOS TERMICOSSOBRE LA PERDIDA DE SOLUBILIDAD DE LAS SERO-PROTEINAS DELECHE DE CABRA
2011
Control 500 MPa/25ºC/5 min
2011
Control 500 MPa/25ºC/5 min
2011
ELABORACION DE QUESO CON LECHE TRATADA POR ALTASPRESIONES
2011
UFC/ mlDE LECHE CRUDA Y TRATADA
2011
COMPOSICION DEL QUESO A LAS 24 H Y RENDIMIENTO
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Composicionde queso de cabra elaborado con leche pasteurizada opresurizada a los 45 días de maduración.
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MICROFLORA TOTAL
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LACTOBACILLUS
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AMINOACIDOS LIBRES EN LA MADURACION
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APLICACION DE ALTAS PRESIONES EN QUESOS
• Obtención de cuajadas modelo para el estudio de la proteolisis(Trujillo, 1996)
• Aceleración del salado(Messens y Huyghebaert, 1996)
• Aceleración de la maduración(Yokohama y col., 1993)
• Disminución de la variabilidad del contenido en agua de las cuajadas(Torres-Mora y col., 1996)
• Inactivación de microorganismmos en queso madurado(Szczawinskyy col., 1996; Reps y col., 1997)
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SENSORES
Software de gestión, sistemas deinformación geográfica, análisisinformático de la producción yaplicaciones en línea son algunas de lasnuevas Tecnologías que posee laproducción de leche y sus derivados enel Perú.
INDUSTRIA LÁCTEA Y TIC
LLEGÓ LA ERA DE LA LECHE DIGITAL
2011
Es que hoy endía
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APLICACION DE SENSORES EN LA INDUSTRIA LACTEA
CONTROL DE PROCESOS PASTEURIZACION YESTERILIZACION
CONTROL DE LA COAGULACION
MOLDEO
PRENSADO
MADURACION
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La medición continua de la turbiedad deaguas residuales se utiliza en una plantagrande de procesamiento de leche paracontrolar procesos de producción ysupervisar la descarga final de efluente.
La limpieza automática de sensorespermite el ahorro de costes demantenimiento.
SensoresSupervisión de efluente y control
del proceso lácteo a través de medición de turbiedad
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La calidad del agua de proceso recicladay el grado de clarificación del suero sondos características importantes paraevaluar el rendimiento de plantas dereciclado y filtración por membranas.
Un nuevo sistema de medición deturbiedad en línea proporciona unservicio valioso con supervisión continuade estos dos procesos para detectarcantidades de trazas de materiasuspendida.
2011
En procesos de reciclado de agua, las mediciones de turbiedad enlínea ofrecen la posibilidad de supervisar continuamente la calidaddel agua con relación a la concentración de componentes de lechesin disolver.
Esta información se usa entonces para determinar si las diversasetapas de procesamiento están funcionando eficazmente y sobre laforma en que puede reutilizarse el agua limpia o incluso si debeusarse en términos generales de acuerdo con las regulaciones.
La purificación inadecuada es detectada inmediatamente y se evitancostes derivados del uso inapropiado de agua contaminada.
– Agua de proceso
Medición de turbiedad mediante sensores:aplicaciones y ventajas
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– Procesos de suero
Durante la concentración de componentes de suero mediante lafiltración por membrana, la claridad del retentato o del permeatojuega un papel importante con relación a la productividad de laplanta de separación, dependiendo del uso previsto.
Por ejemplo, en nanofiltración y ósmosis normal o inversa, elnivel de turbiedad del líquido entrante tiene que mantenerse almínimo a fin de prevenir ceguera prematura o incluso daños enlos costosos módulos de membrana.
La turbiedad excesiva se señaliza principalmente para proteger elcostoso módulo de filtración por membrana, y garantizar portanto que se mantenga la productividad.
Durante la concentración de proteínas de suero, cualquierturbiedad del retentato indica una desnaturalización no deseablede las proteínas.
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Se pueden encontrar aplicacionesadicionales para mediciones de turbiedaden la recuperación de soluciones CIPgastadas o como medición de soportedurante la reducción de la demanda deoxígeno biológico (BOD) / químico (COD)de aguas residuales.
– Soluciones CIP y reducción de BOD/COD
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El nuevo sensor de turbiedad InPro 8600
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Supervisión en línea y control de pH y O2durante la producción de ácido láctico
La supervisión adicional sencilla de las dos etapas de proceso:”Preparación de solución de nutrientes” y ”fermentación”, y lamedición en línea de los parámetros de pH y oxígeno disueltotienen una influencia positiva en el rendimiento y la calidad delproducto final de lactato.
La glicólisis anaerobia (fermentación), sin la cual no puede fabricarseningún tipo de queso, tiene lugar excluyendo oxígeno molecular,convirtiendo glucosa en ácido láctico siguiendo un proceso de dosetapas. La fórmula de compensación para este proceso de fermentaciónes la siguiente:
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Medición de pH y OD
Uno de los requisitos más importantes para unaprueba óptima de funcionamiento era garantizar laposibilidad de una medición en línea, fiable y continuade pH y OD, de modo que durante el proceso defermentación fuera posible reaccionar en tiempo realy adaptar adecuadamente los parámetros externos.
El sistema sensores se componen de:Ø Transmisor pH 2100 eØ Electrodo de pH InPro 3253 SG/120/Pt 100Ø Transmisor de O2 4100e yØ Sensor de O2 InPro 6800/25/80 para la medición de oxígeno disuelto.
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APLICACIÓN DE CAMPOSELECTRICOS DE ALTA
INTENSIDAD EN LECHE
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E = V / d
CAMPOS ELECTRICOS DE ALTA INTENSIDADEN LOS ALIMENTOS
2011
COMPONENTES DEL SISTEMA PARA TRATAMIENTO EN CONTINUO CONCAMPOS ELÉCTRICOS CONTINUO CON CAMPOS ELÉCTRICOS
2011
IMPREGNACION AL VACIO
2011
En la elaboración tradicional del queso la etapa desalado se realiza por mecanismos difusionales.Estos son lentos, de difícil control y numerosostrabajos indican que ello es causa de muchosproblemas de maduración (Guinee y Fox, 1987;Gros y Ruegg, 1987).
Una distribución de sal más homogénea y rápidapodría mejorar el proceso, por reducción deltiempo y por mejora de la calidad del producto.Las características micro estructurales del quesorecién prensado lo hacen susceptible deimpregnación por cambios de presión (Pavia etall.,1999; González-Martínez, C, et al., 1999).
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SALADO DEL QUESO SEGÚN
IMPREGNACION AL VACÍO IMPREGNACION ATMOSFERICA
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SALADO CONVENCIONAL
SALADO IMPREGNACION AL VACIO
2011
CONVENCIONAL
VACIO
MATRIZ PROTEICA MATRIZ LIPIDICA
SALADO DE QUESOS POR IMPREGNACION AL VACIO
2011
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