Fermentación microbiana:
La leche es un producto muy rico en minerales, vitaminas y otros factores de crecimiento microbianos. Los péptidos y aminoácidos también están presentes en cantidades suficientes para estimular el crecimiento bacteriano.
Como se mencionó en la primera parte de este artículo, es posible alterar las características de los componentes de la leche sometiéndola al tratamiento tecnológico adecuado, aunque, también se afecta las características de la leche como medio de crecimiento para las bacterias ácido lácticas el cual, puede describirse desde el punto de vista microbiológico o bioquímico.
Microbiología:
Las bacterias ácido-lácticas se caracterizan por ser homofermentativas o heterofermentativas. Todas son positivas y no formadoras de esporas.
Las bacterias homofermentativas convierten los glúcidos en ácido láctico con una eficiencia superior al 80 ó 90 %. El lactobacillus delbruckii subsp. bulgaricus en el yogur y Streptococcus salivarius subsp. lactis, en cultivos para la maduración de cremas, son ejemplos de bacterias homofermentativas empleadas en la industria láctea.
El ácido láctico producido puede presentar diferentes características químicas y fisiológicas. Estos se diferencian en el sentido en que desvían un haz de luz, siendo los mismos (D) cuando lo desvían hacia la derecha, ( L) se los desvían hacia la izquierda y (O) cuando no los desvían. De acuerdo a la fisiología humana el ácido (D) se considera activo D (+) mientras que los demás tipos se consideran inactivos O (-) y L (-).
Las cantidades y tipos de ácido láctico producido por las bacterias homofermentativas son superiores al 1 % de D (+) para los Streptococcus y superiores a 1,5 % de D (+) u O para los Streptobacterium. Finalmente, los tipos de bacterias Thermobacterium producen cantidades superiores al 3 % de ácido láctico L ( -) u O.
Las bacterias heterofermentativas producen ácido láctico, CO2, alcohol y en algunos casos ácido acético ( bifidobacterias).
Bioquímica:
La lactosa es la más importante fuente de energía para el metabolismo bacteriano. Esta es un disacárido que representa aproximadamente el 40 % de los sólidos totales de la leche. Debido al metabolismo bacteriano la lactosa se hidroliza en sus dos constituyentes ( glucosa y galactosa) por acción de una enzima llamada lactasa (b-D Galactosidasa) para luego ser fermentados por las bacterias.
Lactaza es una endoenzima que se encuentra presente en todas las bacterias ácido-lácticas y en el intestino de los mamíferos.
Aunque existen varios caminos para la fermentación bacteriana y la más común es la ácido láctica, es necesario conocer los principales detalles de la misma a la hora de formular productos lácteos fermentados.
En la fermentación heteroláctica, el metabolismo de la lactosa sigue una serie de pasos llamada hexosa-monofosfato.
Aunque por esta vía también hay formación de ácido láctico, las reacciones son ligeramente diferentes a la fermentación homoláctica produciéndose etanol y CO2 en u a relación molar de 1:1:1.
En la fermentación homoláctica, la lactosa es convertida en ácido pirúvico y luego en ácido láctico a través de la llamada vía de Embden-Meyerhof.
Producción de Yogur:
El tipo de leche fermentada más distribuido y conocido es, sin lugar a dudas, el Yogur y sus variedades.
Los dos microorganismos responsables de la fermentación de la lactosa y conferirle al producto el aroma y sabor característicos son el Lactobacillus delbruchii subsp. bulgaricus y Streptococcus salivarius subsp. thermophilus. Cuando estos microorganismos son incubados separadamente, la coagulación se produce en un tiempo de 4 a 5 horas, pero cuando crecen juntos, el tiempo se reduce a 2 ó 2,5 horas probando que ambos microorganismos crecen en simbiosis.
Cultivos para Yogur:
La simbiosis entre el Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (S.T) y el Lactobacilllus delbruckii subsp. bulgaricus ( L.B.) es debida a que este último produce un aminoácido llamado «valina» que es un factor esencial de crecimiento para el S.T. el cual, crece rápidamente el principio de la fermentación. Sin embargo, gracias al descenso de pH mientras trascurre la misma, su crecimiento se inhibe, mientras que aumenta la tasa de crecimiento del L.B. por poseer un óptimo de crecimiento a pH más bajo.
Es posible controlar el balance de las bacterias, variando el porcentaje de siembra, la temperatura de incubación o el tiempo de incubación. Debe decirse que aumentando cualquiera de estos parámetros, se estimula el crecimiento de L.B. aumentando la acidez del producto final.
Proceso Tecnológico:
Con el fin de obtener un yogur de buenas características, se sigue la siguiente técnica orientativa:
Estandarización de leche ( 0,1 10,0 % M.G. y 3,8 a 3,9 % de proteínas).
Homogeneización ( 200 250 Kg/cm2 a 70 u 80 ºC)
Pasterización ( 90-95 º C con un tiempo de retención de 5 minutos)
Enfriamiento ( 40 – 45 º C)
Siembra ( 1 ó 5% o liofilizado)
Las etapas siguientes dependen del tipo de yogur que se desee obtener.
Yogures aflanados:
Para la elaboración de este tipo de yogures, la planta debe diseñarse de tal manera que le asegure al producto un tratamiento mecánico delicado en todas las etapas del proceso y la fermentación ocurre en el interior del envase. Estos se elaboran basándose en tres métodos diferentes. Después del pre tratamiento de la leche ( el cual es el mismo para todos) el procedimiento es el siguiente:
A – La leche deja el pasteurizador a una temperatura de 40-45 º C y es conducida hacia pequeños tanques, donde se adiciona el cultivo y se mezcla para luego ser envasada. El diseño de la planta debe hacerse de tal manera que todo el contenido de los tanques se vacíe en un lapso de tiempo de 15 a 20 minutos después de la siembra.
B – La leche proveniente del pasteurizador se enfría a 4-5 º C y almacenada en tanques térmicamente aislados. Al comenzar la producción, la leche es bombeada hacia un calentador a placas para ajustar su temperatura a 40-45 º C. La dosis de cultivo es adicionada en la línea en forma continua y luego esta leche es envasada.
C – La leche proveniente del pasteurizador es enfriada a 4-5 º C y almacenada en tanques térmicamente aislados. A esta leche se le adiciona el cultivo ( esta leche puede ser almacenada por varias horas debido a que la actividad bacteriana permanece baja debido a la baja temperatura) y luego es bombeada hacia un calentador a placas para ajustar la temperatura a 40-45 º para luego ser envasada.
Los pasos siguientes son comunes a los tres tipos de yogures y consisten en enviar los envases a cámaras con una temperatura de 40-45 º C mantenida por una circulación de aire caliente. Después de un tiempo de 2-3 horas de incubación, los envases son enviados a una cámara fría con el fin de bajar la temperatura del producto a 15 º C rápidamente.
Es muy importante que los envases se ubiquen de tal manera que permita la circulación rápida de aire frío entre ellos.
Si se desea elaborar yogures frutados, se puede adicionar la fruta mezclada con la leche o adicionarla conformando una capa en el fondo del envase antes de llenar el envase.
Yogur batido:
Después de sembrado el cultivo en la leche, ésta se almacena en tanques donde la temperatura se mantiene a 40-45 º C y luego de un tiempo de incubación de 2-3 horas, el yogur es bombeado hacia un enfriador a placas para ajustar su temperatura a 20 º para disminuir la fermentación.
Con el fin de obtener un producto estandarizado, la planta debe diseñarse para vaciar los tanques en un tiempo de 20-30 minutos.
Después de enfriar el yogur, se envasa y envía a una cámara, con el fin de llevar su temperatura a 6-8 º C en un tiempo máximo de 4 horas ( como mínimo) debido a que se están consolidando las características del coágulo del producto final, de lo contrario, se obtendría un producto de calidad pobre.
Una vez más, si se desea elaborar un yogur frutado, éstas se pueden adicionar por medio de un dosificador de línea ( antes del envasado) o bien, cubriendo el fondo del envase dependiendo del sistema de envasado elegido.
Yogures de larga vida:
Debido a la prolongada vida útil de estos productos, es necesario efectuar el proceso de elaboración bajo estrictas condiciones de higiene, por ejemplo: antes de comenzar con la producción, la totalidad de la planta debe ser esterilizada y luego mantenida en condiciones asépticas.
Debido a que la leche será sometida a un tratamiento térmico severo, se le adiciona un estabilizante a razón de 0,1 – 0,2%.
Después de esto, la leche es calentada a 142 º C y se mantiene a esta temperatura por 3 segundos para luego, ser enfriada a 40-45 º C.
Dentro del tanque de incubación, la leche se siembra con cultivo al 15 % y se mantiene durante 2 a 3 horas. Transcurrido ese tiempo, se activa el agitador para romper el coágulo y luego se bombea hacia un pasterizador donde se esteriliza a 80-90 º C con un tiempo de retención de 20-30 segundos.
Después se enfría el yogur a 15 º C y se envasa asépticamente. Una vez más, si se desea obtener un yogur frutado, la fruta ( esterilizada) y el yogur, se mezclan en la línea antes del envasado.