En las lecciones anteriores se ha presentado algunas de las transformaciones que se suceden cuando la leche se destina para el consumo o es transformada en el procesamiento de derivados lácteos. Dentro de estas operaciones se tienen la clarificación, descremado y homogenización. Sin embargo, otro de los tratamientos bien importantes al cual es sometida la leche con el fin de conservar o transformar, es el tratamiento térmico. Al respecto, se recomienda tener en cuenta los contenidos que con respecto a este tema se trató en la unidad uno. (Destrucción térmica de microorganismos «“ lección 9).
El tratamiento térmico tiene como propósito fundamental destruir los microorganismos patógenos presentes en la leche a través del calor. Se considera una de las operaciones básicas puesto que permite prolongar el tiempo de vida útil de la leche y sus derivados. Es así que el tratamiento térmico es destinado principalmente a reducir el contenido microbiano y en ese sentido, es importante que cumpla con requisitos como:
El % de microorganismos eliminados debe superar el 99% y si se trata de patógenos debe alcanzarse el 100%.
El tratamiento térmico que se aplique debe ser el más adecuado; de manera, que el alimento conserve en la mayor medida posible el valor nutricional de este así como sus características sensoriales. Así como también en sus características fisicoquímicas.
La rentabilidad del sistema debe ser bastante favorable y la inversión en equipos lo más bajo posible.
Según lo anterior, Spreer et al. (1975) afirma que es importante tener en cuenta los siguientes parámetros en la leche cuando es sometida a tratamiento térmico:
1. Temperatura y tiempo del calentamiento
2. Tipo y número de microorganismos
3. pH de la leche
4. Movimiento de la leche y velocidad de la transmisión de calor en los equipos.
1. Temperatura y tiempo del calentamiento
Se tiene que la relación entre la temperatura y el tiempo de calentamiento es logarítmica en lo referente a la destrucción de microorganismos. En ese sentido, Spreer et al. (1975) manifiesta que si la temperatura se eleva en 10 ºC, la carga microbiana desciende en 1/10 del valor inicial.
Es importante considerar que la calidad higiénica de la leche cruda que ingresa a la planta, debe ser controlada a través de las pruebas de calidad que se hacen en la recepción de la leche en plataforma por medio de recuento de células somáticas y el tiempo de reducción del azul de metileno especialmente. Lo anterior, garantiza que el tiempo y la temperatura de calentamiento seleccionado en la planta es el más adecuado. En ese sentido, no es conveniente modificar las temperaturas y tiempos por más altas o prolongados porque pueden darse modificaciones en la estructura y composición de la leche. Estos cambios provocan especialmente modificaciones en las sustancias nitrogenadas, sales minerales y contenido vitamínico[1].
A continuación se muestran los diferentes sistemas de calentamiento relacionando la temperatura y el tiempo de tratamiento térmico.
Tabla 13. Sistemas de calentamiento de leche.
Fuente: Spreer, E. (1975). Lactología industrial. Página 81
Sistemas de calentamiento
Sistema
Temperatura en ºC
Duración del calentamiento
Efecto germicida en %
Pasterización baja
62 – 65
30 minutos
95
Sistemas de pasterización
Pasterización lenta
68 – 72
8 – 40 segundos
99
Pasterización rápida
71 – 74
40 – 45 segundos
99.5
Pasterización alta
85
8 – 15 segundos
99.9
Ultrapasterización
135 – 150
2 – 8 segundos
99.9 a 100
Sistemas de esterilización
Esterilización
110 – 115
20 – 25 minutos
100
2. Tipo y número de microorganismos
El efecto germicida del tratamiento térmico en la leche depende del tipo de microorganismo que se encuentre presente en ella. En ese sentido, se busca principalmente eliminar microorganismos patógenos como el Mycobacterium tuberculosis, la brucella, E coli entre otros. Así como también los termos resistentes y esporulados. Pascual, (1999) Afirma que la mayoría de las formas vegetativas de la flora presente en la leche incluidas las acido lácticas y las patógenas se destruyen a temperaturas dentro del rango de 70 a 90 ºC. Son excepción las bacterias acido lácticas termófilas que pueden resistir temperaturas ligeramente superiores. Así también las esporas de los bacilos que requieren una temperatura superior a 100 ºC.
3. pH de la leche
Cuanto menor es el valor del pH de la leche menor es la temperatura de calentamiento de la leche, teniendo en cuenta que la leche fresca antes del calentamiento tiene valores de pH entre 6.4 y 6.6. Lo anterior, por cuanto las proteínas tienden a coagularse por el calor, los microorganismos quedan encapsulados y el efecto germicida disminuye; así también, las partículas de proteína coaguladas se queman y pueden adherirse a las paredes del intercambiador de calor dificultando el proceso.
4. Movimiento de la leche y velocidad de la transmisión de calor en los equipos.
Para el tratamiento térmico se emplean los intercambiadores de calor generalmente de placas, tubulares y de superficie rugosa que trataremos más adelante. Spreer et al. (1975), manifiesta que la transmisión de calor se realiza en la mayoría de los sistemas de calentamiento a través de un plano divisorio y de esta manera se habla de un traspaso de calor que depende de la conductividad térmica especifica, la diferencia de temperatura entre los medios, el espesor del plan divisorio, del coeficiente de transmisión térmica, la cantidad de partículas de leche adheridas a las placas de intercambio calorífico principalmente. Los cuales si no son controlados adecuadamente pueden disminuir el efecto germicida del tratamiento térmico.
19.1 Sistemas de calentamiento
Es evidente que el sistema de tratamiento de la leche depende de la calidad higiénica e la leche cruda y del destino que se le dé a la leche. En ese sentido, por ejemplo es usual que en la fabricación de quesos frescos en las pequeñas industrias se emplee bajas temperaturas y largo tiempo (65 ºC durante 30 minutos) utilizando una marmita de doble camisa y en ese caso es fundamental que se cumpla con una muy buena calidad higiénica de la leche en el sentido de que la carga microbiana con que llegue a la planta sea lo más reducida posible. En las grandes empresas se utilizan pasterizadores de placas por el menor riesgo de contaminación y la mayor seguridad que se tiene en el proceso; entendiendo que los volúmenes de producción son mayores de 10.000lt por bache de producción y los riesgos de contaminación trabajando en sistemas abiertos son grandes. A continuación se presentan los sistemas de calentamiento existentes más adelante se detallara el funcionamiento de los equipos utilizados para este propósito.
*Pasterización baja o lenta: Este sistema responde de mejor manera a la conservación nutricional de la leche pero el efecto germicida no es muy eficaz cuando la leche llega con una carga microbiana alta a la planta. De otra parte, las instalaciones ocupan bastante espacio con limitada capacidad de pasterización por bache lo que hace que se considere un sistema no tan rentable. La temperatura de tratamiento térmico es de 63 a 65 ºC durante 30 minutos. Se utilizan tanques de doble camisa provistos de agitador y termómetro. Por el interior de la doble camisa circula el fluido calefactor y el refrigerante.
Figura 47. Diseño de tanque de doble camisa.
Fuente: Fonseca, V. (2005). Módulo Balance de Materia y Energía. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Bogotá (Colombia).
Figura 48.Equipo utilizado para pasterización lenta.
Fuente: Equipos utilizados en pasterización. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/23958175/Pasteurizadores. Consultado octubre 2011.
* Pasterización Rápida: Es el sistema que se emplea con mayor frecuencia pues los cambios en las estructuras de las proteínas no son tan notables así como la precipitación reducida de sales y la fosfatasa alcalina es inactivada. Este sistema es uno de los más económicos por cuanto no requiere de grandes espacios y el calor se recupera en una proporción del 80 al 90%[2]. La temperatura de tratamiento térmico es de 71 a 74 ºC durante 40 a 45 segundos. La pasterización rápida se realiza en un pasterizador de placas.
Figura 49. Pasterizador de placas para leche pasterizada.
Fuente: Estudio Técnico Industrial. Córdoba (Argentina). Disponible en: http://www.etisrl.com.ar/pasteur.htm. Consultado: Septiembre. 2011
*Pasterización alta. Este sistema es preferente por su elevado efecto germicida; entonces, es ideal utilizarlo cuando la calidad higiénica de la leche cruda es deficiente. Sin embargo, las modificaciones fisicoquímicas en la leche tienen un mayor efecto. En ese sentido, Spreer et al. (1975) dice que es posible que se dé la coagulación del 20% de la albumina y globulina. La capacidad de formación de grasa en la leche también se ve disminuida por cuanto hay desnaturalización de la euglobulina[3] de los glóbulos grasos. De otra parte, se tiene que la caseína no se afecta por encima de temperaturas del orden de los 120 ºC; sin embargo, la temperatura de la pasterización alta afecta el tiempo de coagulación de la leche en los procesos de quesería, también se tiene una mayor precipitación de sales como el fosfato cálcico que incrementan la cantidad de residuos sólidos en las superficies de las placas de los intercambiadores de calor. La temperatura de trabajo en la pasterización alta es de 85 ºC durante un tiempo de 8 segundos.
Uno de los controles que se llevan en planta con el fin de verificar el manejo adecuado de temperaturas y tiempos de trabajo corresponde a la valoración de la enzima peroxidasa la cual se inactiva a 85 ºC. En ese sentido, en los sistemas de pasterización alta la prueba para la detección de la enzima peroxidasa debe ser negativa. Por su parte la presencia de enzima fosfatasa alcalina es síntoma de que se tuvieron deficiencias en el manejo de temperatura y tiempo de trabajo para la pasterización rápida.
*Ultra pasterización: También denominada UHT[4]. La reducción de la carga microbiana es bastante elevada por la acción de una alta temperatura en un breve espacio de tiempo. Siendo la temperatura entre 135 hasta 150 ºC por un tiempo de 2 a 8 segundos. Se tiene que las modificaciones fisicoquímicas se suceden en igual proporción a las que se dan en la pasterización alta. La ultra pasterización se emplea en la producción de leche como bebida y de leches saborizadas; los costos de instalación son más elevados que para los sistemas de pasterización rápida y alta por el consumo de energía y el grado de automatización. La siguiente imagen muestra un sistema de ultra pasterización:
Figura 50. Sistema de pasterización UHT.
Fuente: Industrias MachinePoint Food Technologies. Disponible en: http://www.machinepoint.com/foodtechnologies/machinery.nsf/beverage_technology/uht_es.html. Consultado octubre 2011.
*Esterilización: El propósito fundamental de este sistema es garantizar una esterilidad completa. Al respecto, las altas temperaturas a la que es sometida la elche producen cambios significativos en las características fisicoquímicas y sensoriales de la leche. Hay una intensa desnaturalización de las proteínas solubles de la leche llegando a valores del 60%, la caseína se combina con la lactosa que origina un pardeamiento visible por la coloración amarilla del producto denominada reacción de maillard[5]. Las perdidas vitamínicas se dan entre un 20 al 30%, la mayoría de las enzimas son inactivadas y el sabor a cocido del producto es bastante perceptible. La principal utilidad de este sistema en el sector lácteo corresponde a la elaboración de productos lácteos conservados como leche condensada, crema esterilizada para café, leche esterilizada entre otros. Los costos de inversión son los más elevados de todos los sistemas. Las temperaturas de trabajo de este sistema oscilan entre 110 y 115 ºC durante 30 minutos.
19.2 Equipos utilizados para el tratamiento térmico
Los equipos utilizados para trabajar los sistemas de tratamiento térmico son los intercambiadores de calor los cuales transmiten calor y frio. Se tienen:
*Intercambiadores de calor de placas son utilizados especialmente para pasterizar y refrigerar la leche. Se tiene que el fluido calefactor es el vapor y el refrigerante es el agua o la leche fría.
Figura 51: Estructura de pasterizador de placas.
Industrias MachinePoint Food Technologies. Disponible en: http://www.machinepoint.com/foodtechnologies/machinery.nsf/beverage_technology/uht_es.html. Consultado octubre 2011.
Fuente: Equipos utilizados en pasterización. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/23958175/Pasteurizadores. Consultado octubre 2011.
*Intercambiadores de calor tubulares se utilizan para pasterizar o esterilizar la leche. Se utiliza también para calentar la leche en un evaporador.
Figura 52: Esquema de intercambiador de calor tubular
Fuente: Equipos utilizados en pasterización. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/23958175/Pasteurizadores. Consultado octubre 2011.
*Intercambiadores de calor con superficie rugosa se utilizan en la fabricación de helados en donde, el helado circula por el interior del intercambiador y el liquido refrigerante lo hace por el exterior. Una lamina giratoria raspa continuamente la superficie interior del intercambiador para acelerar el enfriamiento. El sistema favorece la formación de cristales de hielo y permite la distribución uniforme del aire como factores determinantes en la textura del helado.
Dentro de los requisitos que debe cumplir los equipos empleados para el tratamiento térmico de la leche están:
– La leche debe pasar por el equipo en capas delgadas de 3mm sin que se forme espuma.
– Tener asegurada la cantidad de calor que garantice la pasterización de la leche
– Debe estar provisto de un dispositivo de regulación y desviación que permita el reflujo de la leche mal calentada al tanque de balance.
– El material de que este construido el equipo no debe alterar las propiedades de la leche y resistente a los productos utilizados para la limpieza del aparato.
19.2.1 Determinación de las necesidades de calor
El intercambio de calor en los equipos se lleva a cabo por métodos directo e indirecto. En el primero, dos medios se mezclan entre sí y en el indirecto los dos medios se encuentran separados por un tabique. El intercambio de calor puede hacerse entre un medio vaporizado y otro líquido o entre dos líquidos y es importante que las temperaturas de ambos medios sean diferentes[6]. Para establecer las necesidades de calor se desarrolla el siguiente ejercicio que permite determinar los requerimientos de calor para el proceso:
En una industria lechera se somete a pasterización 50.000lt de leche utilizando un pasterizador de placas en donde la leche ingresa con una temperatura inicial de 15 ºC y se lleva hasta 85 ºC. La recuperación del calor por intercambio calorífico entre la leche calentada y la no expuesta aún a la acción térmica en las secciones correspondientes del pasterizador alcanza el 65%. El calor específico de la leche es de 0.594 Kcal. Kg.grd.
A partir del anterior planteamiento se pregunta:
1. Qué cantidad de calor se requiere para la pasterización de la leche
2. Cuantos Kg de vapor hace falta si el calor útil de 1Kg = 540Kcal
3. Calcule los costos de energía térmica si 1Kg de vapor vale $250
1. Qué cantidad de calor se requiere para la pasterización de la leche
Planteamos la ecuación[7]:
2. Cuantos Kg de vapor hace falta si el calor útil de 1Kg = 540Kcal
De la cantidad de calor requerida se recupera solo el 65%. Entonces, el consumo real es del 35%.
Para completar todo el proceso de pasterización hace falta 1.151.500 Kcal.
3. Calcule los costos de energía térmica si 1Kg de vapor vale $250
Planteamos la ecuación :
Q= m* c (tâ‚‚-t â‚)
Q=50.000Kg*0.94Kkcal.Kg.grd (85-15) º C
Q=3.290.000Kcal
2. Cuantos Kg de vapor hace falta si el calor útil de 1Kg = 540Kcal
De la cantidad de calor requerida se recupera solo el 65%. Entonces, el consumo real es del 35%.
3.290.000 (→△ ) 100%
X Kcal (→△ ) 35%
X=1.151.500 Kcal
Para completar todo el proceso de pasterización hace falta 1.151.500 Kcal.
3. Calcule los costos de energía térmica si 1Kg de vapor vale $250
1Kg(→△ ) 540 Kcal
X Kg (→△ ) 1.151.500Kcal
=2.132,41Kg
Entonces,
1 Kg de vapor vale $250
2.132,41Kg de vapor valen X pesos.
X=$533.101
19.2.2 Funcionamiento del pasterizador de placas.
El pasterizador de placas consta básicamente de cuatro cuerpos alojados en un bastidor. Aunque es de aclarar que el equipo se encuentra dotado en conjunto de un tanque de balanza, bomba para impulsar el producto, articulados a la descremadora, homogenizador, tanque de almacenamiento de leche pasterizada y externos al equipo pero igualmente necesarios; la caldera fuente de vapor y el banco de hielo proveedor del agua para el enfriamiento de la leche.
Las etapas que transcurren dentro de los cuatro cuerpos del pasterizador son:
Etapa de calentamiento a temperatura de pasteurización mediante intercambio de agua caliente – leche.
Etapa de recuperación mediante intercambio leche – leche.
Etapa de ajuste de temperatura de salida a tinas.
Y los cuerpos del pasterizador son:
I. Cuerpo de refrigeración 4 ºC
II. Primer precalentamiento 35 ºC
III. Tercer precalentamiento 60 ºC
IV. Cuerpo del pasterizador 72 ºC
El proceso de pasterización sigue a siguiente secuencia:
1. La leche cruda es almacenada en el tanque de almacenamiento para leche cruda.
2. Pasa al tanque de balanza que se convierte en el alimentador del sistema.
3. Con la ayuda de la bomba se impulsa el producto para que ingrese al equipo
4. Ingresa al primer precalentamiento alcanzando una temperatura de 35 ºC. (I cuerpo).
5. Sale de la etapa de precalentamiento e ingresa a la descremadora.
6. Una vez descremada la leche ingresa al cuerpo del pasterizador en donde se sucede el segundo precalentamiento (II cuerpo). Alcanzando una temperatura de 60 ºC. Por cuanto intercambia calor con la leche pasterizada que ya ha cumplido el ciclo y viene de retorno.
7. Sale del II cuerpo e ingresa al homogenizador. Se homogeniza la leche e ingresa nuevamente al pasterizador.
8. Ingresa al IV cuerpo de pasterización en donde intercambia calor con agua a 75 -80 ºC elevando la temperatura hasta 72 ºC. Sale del IV cuerpo y pasa al tubo de retención de temperatura; en donde permanece de 15 a 20 segundos; transcurrido ese lapso de tiempo pasa a la válvula de retorno; la cual, impide el paso de leche mal pasterizada retornándola al tanque de balance para que reinicie el flujo nuevamente.
9. La leche que ya ha sido pasterizada retorna al III cuerpo en donde intercambia calor con la leche que viene de la descremadora y continua su recorrido al II cuerpo del pasterizador intercambiando calor con la leche que acaba de iniciar el proceso y que esta refrigerada.
10. Luego pasa al I cuerpo que es el de refrigeración; en donde, por medio de agua helada que viene del banco de hielo baja su temperatura a 4 ºC.
10. Finalmente la leche pasa al tanque de almacenamiento de leche pasterizada.
11. Una vez finalizado todo el proceso de pasterización es conducida a la máquina empacadora.
De acuerdo al proceso descrito anteriormente, el pasterizador requiere energía adicional para el cuerpo IV por medio de agua caliente; por cuanto, los cuerpos II y III. Obtienen la energía por recuperación del calor adicionado a la leche; así mismo se retira energía por medio del agua fría que procede del banco de hielo en el I cuerpo.
En el siguiente esquema se presenta gráficamente la secuencia descrita anteriormente:
Figura 53. Esquema flujo de leche pasterizada.
Fuente: Línea de producción de leche pasterizada. Disponible en: http://www.slideshare.net/negrolas/procesamiento-de-productos-lcteos. Consultado en octubre 2011.
La forma, superficie y material de las placas del intercambiador de calor son decisivos a la hora de experimentar la favorabilidad del equipo. Al respecto, las placas son canalizadas, casi cuadradas y provistas de elevaciones que obligan al fluido calefactor o al que se calienta a recorrer los canales de las placas. Entre cada dos placas canalizadas hay otra intermedia que separa ambos fluidos entre sí y a través de la cual se verifica el intercambio calorífico.
Las placas se encuentran provistas de juntas de goma (empaques) las cuales e encuentran pegadas en los bordes de las placas. Estas juntas de goma impiden la confluencia de de los líquidos o la salida al exterior. En cuanto a la circulación de los fluidos, las placas se encuentran dispuestas de manera que entra y salen por la misma cara. Esta disposición permite que la circulación de flujo se verifique por un lado y la de reflujo por el otro, lo cual simplifica el sistema de conducción y reduce los costos del montaje.
Para separar las diferentes secciones del pasterizador, se utilizan placas enrejadas o de unión las cuales separan las distintas secciones y llevan además los ángulos de unión, son cambiables según el montaje para la entrada y salida de fluidos. Todas las placas son de acero inoxidable y su disposición es tal que los fluidos entre los cuales se produce el intercambio calorífico circulan siempre en contracorriente. La dirección de la corriente de los fluidos no cambia después de cada placa sino que existen varias de curso paralelo.
Figura 54. Esquema carcasa del pasterizador de placas.
Fuente: Línea de producción de leche pasterizada. Disponible en: http://www.slideshare.net/negrolas/procesamiento-de-productos-lcteos. Consultado en octubre 2011.
Figura 55. Esquema ubicación de las placas en el pasterizador.
Fuente: Línea de producción de leche pasterizada. Disponible en: http://www.slideshare.net/negrolas/procesamiento-de-productos-lcteos. Consultado en octubre 2011
Figura 56. Esquema diseño de placas pasterizador de placas.
Fuente: Línea de producción de leche pasterizada. Disponible en: http://www.slideshare.net/negrolas/procesamiento-de-productos-lcteos. Consultado en octubre 2011
19.2.3. Instalaciones para la ultrapasterización
En la ultrapasterización se pretende que haya una mayor rapidez en el calentamiento a temperaturas más elevadas comparándolas con las de los sistemas de pasterización. El sistema de ultrapasterización funciona con dos principios: calentamiento directo y calentamiento indirecto.[8]
*Calentamiento directo: Se realiza con inyección de vapor en la leche. Entonces, se trata de una mezcla directa entre los dos medios. Las temperaturas de calentamiento se encuentran entre 140 «“ 150 ºC y el tiempo de actuación es momentáneo. El agua incorporada a la leche se libera por expansión al vacío y el producto recupera la composición original.
*Calentamiento indirecto: El calentamiento y la refrigeración se efectúan en cambiadores de placas o tubulares pero a mayor presión por cuanto la leche debe conservar su estado líquido a las altas temperaturas de trabajo. El calor es suministrado por el vapor.
Ventajas y desventajas de los sistemas de calentamiento directo e indirecto empleados en la ultrapasterización:
Tabla 14. Ventajas y desventajas calentamiento directo e indirecto.
Fuente: Adaptado de Veiysseyre, R. (1980). Lactología técnica. Editorial Acribia. Zaragoza España.
Ventajas y desventajas calentamiento directo e indirecto
Método
Ventajas
Desventajas
Calentamiento directo
La duración del calentamiento y enfriamiento es casi instantanea
El vapor debe ser saturado, seco y exento de aire. Las instalaciones deben ser en acero inoxidable
La leche no entra en contacto con la superficie calefactora es así que no se corre el riesgo de que se queme
Gran consumo de vapor. Exige un control riguroso y automático de la densidad del vapor por cuanto entra en contacto con la leche y exige un equilibrio entre estos dos componentes.
Calentamiento indirecto
La leche no se mezcla con vapor así es que este no requiere de condiciones especiales
Transmisión de calor a través de superficie. El proceso es más lento y se expone más tiempo a altas temperaturas. Se corre el riesgo de que se queme la leche.
No se requiere de riguroso control de la densidad del vapor
el consumo de vapor no es elevado por cuanto hay recuperación del mismo en los intercambiadores
19.3 Refrigeración de la leche
Después de la pasterización de la leche, esta es sometida a temperaturas de refrigeración que para el caso de la pasterización baja, alta y rápida alcanza valores de 4 ºC y en la ultrapasterización la temperatura puede ser de 10 a 20 ºC. La refrigeración tiene como propósito frenar el desarrollo de microorganismos que resistieron las temperaturas de pasterización; también prevenir una posible contaminación posterior a la pasterización. El enfriamiento debe ser lo más prontamente posible para que la leche que se ha calentado no se altere en sus características sensoriales y fisicoquímicas.
La eficacia del enfriamiento para mantener la calidad de la leche depende de factores como la temperatura de conservación; la cual, entre más baja sea más posibilidades de conservación tiene el producto para el caso de leches pasterizadas, período de almacenamiento relacionado con la vida útil del alimento, carga microbiana inicial con la que sale la leche después del tratamiento térmico y la velocidad con que se enfrié la leche.
19.3.1 Equipos empleados en la refrigeración de la leche
Los refrigeradores de la leche funcionan bajo los principios de ciclo abierto y ciclo cerrado.[9]
En la refrigeración de ciclo abierto se emplean equipos que funcionan por irrigación ó los basados en el principio de evaporación, compuestos por tubos verticales. Los equipos más utilizados son los enfriadores de superficie que consisten en una serie de tubos de diámetro pequeño colocados horizontalmente y montados uno sobre otro. Estos tubos terminan en cabezales y los cabezales conectan los tubos, además de permitir al agente de enfriado circular a través de ellos.
La leche que se quiere enfriar es distribuida sobre la superficie del enfriador (sobre los tubos horizontales), por medio de un tubo rociador o una bandeja con pequeñas aberturas colocada en la punta del tubo superior. El sistema de enfriado de superficie, es simple, pero requiere un programa adecuado de sanitización con el fin de evitar posible contaminación del producto. Lo que se convierte en una desventaja en la utilización de este sistema; como ventaja, se tiene que se da una buena aireación de la leche.
En la refrigeración de ciclo cerrado se emplean aparatos de placas cuyo funcionamiento es semejante al intercambiador de placas utilizado para la pasterización. También se emplean refrigeradores tubulares en donde la leche pasa por un sistema de tubos bañados con refrigerante en donde, las corrientes del refrigerante y de la leche van en dirección opuesta. En este sistema, la transferencia se hace vía una pared separada, entonces nunca hay un contacto directo con la leche. El refrigerante o agente enfriante absorbe el calor de la leche dentro del evaporador. Cada refrigerante tiene, por una cierta presión, su punto de ebullición. El rango de de enfriamiento depende del diseño del equipo. La temperatura final depende del termostato o el flujo de la leche a través de las láminas enfriantes. La leche es bombeada constantemente al tanque de almacenamiento aislado, donde esta se puede quedar, con una agitación ocasional, hasta que sea el empaque de la leche.
En este sistema, los riesgos de contaminación son mínimos por cuanto la leche no se encuentra expuesta; la refrigeración es bastante efectiva y se tiene que a nivel industrial el uso de este sistema está más generalizado.
Figura 57. Esquema sistema de enfriamiento cerrado.
Fuente: Tecnología de frio. Disponible en: http://www.delaval.com.co/Dairy_Knowledge/EfficientCooling/Cooling_Technology.htm. Consultado octubre 2011.
19.4 Empaque de leche
Una vez que la leche a sido sometida a tratamiento térmico y enfriada se envasa asépticamente. Al respecto, en la década de los años 60 el envase más utilizado fue la botella de vidrio con capacidad de 750ml. En la actualidad el empaque se emplea es la bolsa de polietileno de baja densidad para la leche tratada por pasterización rápida en diversa presentaciones como 250ml, 500ml, 750ml y 1000ml.
Entre los empaques de plástico, es común la garrafa plástica de capacidad de 1750ml y 4000ml; que pueden ser de polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo en forma de hojas o capas de revestimiento o granuladas de los cuales se obtiene el material de empaque inmediatamente antes de su empleo. En cuanto a los empaques de cartón se cuenta con el empaque tetra pack (forma tetraédrica), empaque tetrabrik (forma de paralepipeda). La operación de llenado y sellado de los envases lo hace la maquina empacadora y en ese sentido, los riesgos de contaminación son mínimos puesto que la leche no entra en contacto directo con el operador; salvo, que la maquina empacadora estuviera en estado inadecuado de limpieza y desinfección.
[1] Veisseyre,R. (1980). Lactología Técnica. Editorial Acribia. Zaragoza (España). Página 188.
[2] Spreer, E. (1975). Lactología industrial. Editorial Acribia. Zaragoza (España). Página 82.
[3] La euglobulina: Las inmunoglobulinas se encuentran en pequeñas cantidades en la leche normal. Se dividen en euglobulinas y pseudoglobulinas. Estas inmunoglobulinas son semejantes a las de la sangre y se encuentran en proporción más elevada en la leche calostra y sirven para transmitir la inmunidad pasiva al ternero recién nacido protegiéndolo de las infecciones. Tomado de Ramírez, G. (2008). Estudio de la leche. Universidad de Antioquia. Medellín (Colombia).
[4] UHT: (Ultra-High Temperature) se define como: «El producto obtenido mediante proceso térmico en flujo continuo, aplicado a la leche cruda o termizada a una temperatura entre 135 °C a 150 °C y tiempos entre 2 y 4 segundos, de tal forma que se compruebe la destrucción eficaz de las esporas bacterianas resistentes al calor, seguido inmediatamente de enfriamiento a temperatura ambiente y envasado aséptico en recipientes estériles con barreras a la luz y al oxígeno, cerrados herméticamente para su posterior almacenamiento, con el fin de que se asegure la esterilidad comercial sin alterar de manera esencial ni su valor nutritivo ni sus características fisicoquímicas y organolépticas, la cual puede ser comercializada a temperatura ambiente». República de Colombia. Ministerio de la protección social. Decreto 616 del 28 de febrero del 2006.
[5] Reacción de maillard: Producida por reacción de pardeamiento no enzimático; en donde, los grupos amino de algunos aminoácidos terminales reaccionan de forma irreversible con los grupos carbonilo de de algunos azucares reductores como la glucosa dando compuestos que hacen perder la funcionalidad de la proteína al alterar su conformación o solubilidad. En el caso de la reacción de maillard se da en los productos color marrón que en el caso de la leche es indeseable; no sucediendo lo mismo con la corteza del pan. Tomado de Illera, M. (2005). Introducción a la ingeniería de Alimentos. UNAD. Bogotá (Colombia).
[6] Spreer, E. (1975). Lactología industrial. Editorial Acribia. Zaragoza (España). Página 84.
[7] En los problemas de transferencia de calor en la evaporación, las propiedades que juegan un papel importante son: el Calor específico que es una medida de la cantidad de energía necesaria para elevar una unidad de temperatura la unidad de masa; el Calor latente que es una medida de la cantidad de energía necesaria para que ocurra un cambio de fase. Entalpía que es una medida de la energía absorbida o desprendida en procesos a presión constante.
En el conjunto de procesos de calentamiento o enfriamiento, la cantidad de energía suministrada o eliminada viene dada por: Q = masa x calor específico x incremento de temperatura Q = m Cp. ΔT