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La leche al ser un producto que forma parte de la dieta diaria de las personas ha conllevado a las plantas procesadoras de productos lácteos a desarrollar tecnologías útiles que no alteren las propiedades nutritivas y organolépticas de la misma durante su transformación tecnológica. Además, se debe considerar que la leche es un producto sensible a agentes físicos, químicos y microbiológicos que pueden ser una amenaza para la Salud Pública si no es controlada desde su producción primaria
Tipo: Tesis
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Ing. Eunice De Freitas
Jaimes, José # 2015203130 Caracas, Diciembre de 202 2
La leche en polvo se obtiene a partir del sometimiento de la leche fluida, previamente estandarizada, homogeneizada y pasteurizada, a distintos tipos de procesos en los cuales se va extrayendo parcialmente el agua que esta contiene. A partir de la aplicación de estos métodos el producto tratado muestra grandes cambios en su estructura y apariencia física, pasando de un líquido con 88% de humedad, a un polvo seco con tan sólo 3% de humedad. Existen varios tipos de leche en polvo según su tenor graso:
Diagrama de flujo de la elaboración de leche en polvo Leche Cruda Recolección y Transporte Recepción Higienización y Desnatado Refrigeración Estandarización Precalentamiento Pasteurización Homogeneización Almacenamiento LECHE EN POLVO Fraccionamiento Secado Agua Almacenamiento Concentración (^) Agua Nata Impurezas Figura 1: Diagrama de flujo. elaboración de leche en polvo.
HIGIENIZACIÓN y DESNATADO La higienización tiene por objeto la eliminación de aglomerados de proteínas, partículas orgánicas e inorgánicas como células somáticas, partículas extrañas procedentes del suelo, estiércol, gérmenes, etc. Sin este tratamiento las partículas formarían un sedimento en la leche homogeneizada. El desnatado tiene por objeto la eliminación del contenido graso de la leche por separación de la nata, hasta un 0,05% de tenor graso. Ambos procesos de separación se realizan mediante la aplicación de fuerza centrífuga. Las centrifugas de leche están formadas por un cuerpo cónico dotado de un cierto número de discos o platos perforados con una inclinación determinada. La leche ingresa al equipo por la parte superior del mismo (1), por un tubo concéntrico con los de salida de la nata y la leche descremada. La leche pega en el fondo en un cono de impacto (3) y comienza a ser centrifugada. Durante la centrifugación la fracción más densa de la leche (leche desnatada e impurezas), impulsada por la fuerza centrífuga, se desplaza hacia la pared del cuerpo (8) por la cara inferior de los discos (11), donde se depositan las impurezas. Las mismas son eliminadas en forma automática por un conducto lateral del equipo (10). Luego la leche desnatada asciende por las paredes del cuerpo cónico hacia la parte superior, donde es impulsada a través de un colector hacia su salida (7). Al mismo tiempo, la fracción más ligera (nata) se dirige hacia el eje vertical central por la cara superior de los discos, y asciende hasta el colector de nata situado en la parte superior del equipo, por donde es evacuada (6). Figura 5 : Centrífuga
La leche ya higienizada que sale de la etapa anterior con una temperatura aproximada de 12°C, es refrigerada en un intercambiador de placas hasta una temperatura de 4°C. Este equipo consiste en una serie de placas verticales de acero inoxidable montadas en un soporte. Las placas forman canales paralelos por los que la leche tibia y el medio de enfriamiento son bombeados en contracorriente por canales adyacentes. La estanqueidad del conjunto se consigue mediante juntas de goma que evitan la fuga del medio refrigerante o la mezcla de este con el producto. La superficie de estas placas es corrugada para hacer que el flujo entre las mismas sea de tipo turbulento, lo cual, conjuntamente con la velocidad de flujo inducido por la bomba, reduce el grosor de la película de leche, consiguiendo así un enfriamiento más eficiente. ALMACENAMIENTO Se realiza en tanques de acero inoxidable refrigerados, donde se contiene a la leche hasta que la misma se estandariza. Se consigue así una reserva de leche que garantiza la continuidad del proceso, evita colapsos cuando se reciben en pocas horas grandes cantidades de leche y se independiza la recepción de leche en caso de posibles averías en los procesos de tratamiento y transformación. La leche ingresa a dichos tanques impulsada por bombas centrifugas sanitarias, para que sus glóbulos grasos sufran los mínimos daños posibles, evitando así la acción de las Lipasas sobre la grasa libre. El llenado se realiza por la parte inferior para evitar la agitación y formación de espuma. Los tanques de almacenado están provistos de sistemas de agitación y refrigeración (a 4°C) para evitar la separación de la nata por gravedad y mantener una temperatura regular. ESTANDARIZACIÓN El contenido de grasa en la leche presenta a veces considerables oscilaciones. La estandarización de la leche se realiza mediante la mezcla de leche entera y descremada, de contenidos grasos conocidos, en las proporciones necesarias para obtener una leche Figura 6 : Placa de intercambio calórico. Figura 7 : Tanques de refrigeración. calórico.
Para llevar a cabo esta etapa se utilizará un homogeneizador a presión en dos etapas. Este equipo está constituido por una bomba de desplazamiento positivo de alta presión que trabaja a 10-30 MPa, dotado de dos válvulas de homogenización colocadas en serie en la boca de descarga Al bombear la leche a través del espacio existente entre la primera válvula (1) y su asiento (300 μm), la elevada presión que se genera, mueve al líquido a gran velocidad (100-400 m/s). A la salida de esta válvula, la velocidad de movimiento de la leche cae bruscamente y la extrema turbulencia que se produce genera una gran fuerza de cizalla que es la que rompe a los glóbulos de grasa. Luego la leche es conducida a la segunda válvula (2), que trabaja a una presión inferior que la primera, con la finalidad de evitar la coalescencia de los glóbulos grasos de menor tamaño formados en la primera válvula. Figura 8. Efecto de la homogeneización sobre los glóbulos grasos de la leche. calórico. Figura 9 : Equipo de Homogenización de la Leche.
La pasteurización es un proceso que consiste en calentar la leche a temperaturas suficientemente altas durante un tiempo adecuado que permita destruir los microorganismos patógenos y debilitar otros de manera que pueda transportarse, distribuirse y/o consumirse sin peligro alguno. Para la elaboración de leche en polvo, no es necesario un calentamiento intenso, ya que los gérmenes que puedan quedar no dispondrán de humedad para desarrollarse. No obstante, todos los microorganismos patógenos deben ser destruidos y las enzimas inactivadas en su mayor parte. La pasterización se le realiza a la leche ya estandarizada mediante un calentamiento uniforme a una temperatura de 72°C durante 15 segundos. Esto asegura la destrucción de los microorganismos patógenos y la casi totalidad de la flora microbiana y enzimas que afectan la calidad de la leche, sin modificación sensible de la naturaleza fisicoquímica, características y cualidades nutritivas de la leche. Una vez que la leche sale del homogeneizador a 30°C aproximadamente, la misma se calienta hasta la temperatura de pasteurización en un intercambiador casco y tubo, utilizando como medio calefactor vapor proveniente del primer efecto del evaporador utilizado para concentrar la leche. Luego pasa al tubo de retención, donde se mantiene a 72°C durante 15 segundos. La pasteurización, además de eliminar microorganismos y enzimas, tiene un segundo propósito que es precalentar a la leche en la etapa que precede al evaporador, a una temperatura ligeramente superior a la de ebullición en el primer efecto. Con esto se logra:
La leche en polvo se obtendrá mediante secado por atomización o pulverización. El proceso de secado por atomización se lleva a cabo en la cámara spray. Se basa en el contacto del producto atomizado en finas gotas, con una corriente de aire secante que circula en equi o contracorriente, a alta temperatura para lograr la evaporación del agua en forma prácticamente instantánea. De esta forma, la humedad superficial es evaporada rápidamente por aire a alta temperatura y la partícula de leche es protegida del exceso de temperatura por dicha evaporación. Esto reduce notablemente la alteración de sus proteínas y otros constituyentes, lo que permite obtener excelentes índices de reconstitución. Luego de esta etapa el polvo obtenido es enviado al vibrofluidificador donde se ajusta su contenido de humedad, se mezcla con los finos recuperados y se convierte en un polvo instantáneo.
- Descripción de la cámara de secado La cámara de desecación presenta grandes dimensiones, es de acero inoxidable y tiene forma cilíndrica en la parte superior y cónica en la inferior. En dicha cámara, se pueden distinguir las siguientes operaciones:
Esta etapa se realiza en un equipo formado por un lecho fluidizado, que consiste en una cámara horizontal con una placa perforada de acero inoxidable, o lecho, a través de la cual se hace circular aire a diferentes temperaturas dependiendo de la etapa. El producto en polvo se descarga sobre el lecho y se distribuye formando una capa por efecto de la corriente de aire que atraviesa las perforaciones. Estos orificios presentan un ángulo determinado con el fin de asegurar el movimiento del polvo sobre la rejilla y a través del lecho. Todo el conjunto está colocado sobre un sistema de muelles que vibran impulsados por un motor eléctrico, con lo que se consigue la completa mezcla del producto. El polvo se extrae de la cámara de secado con una humedad aproximadamente de 12%, y después de pasar por el lecho fluidizado queda con 3,5 - 4% de humedad. El tiempo de permanencia del producto en el lecho fluidizado es de 8 a 10 minutos. La instantaneización del polvo se logra mezclando el flujo de leche en polvo proveniente de la cámara de secado con las partículas de los finos recuperados en una atmosfera de vapor dentro del vibrofluidificador. Con esto las partículas de polvo se humedecen, aglomerándose entre sí y con las partículas de los finos. Luego, se regula su contenido de humedad con una corriente de aire a 90°C. Finalmente, se enfría hasta 25°C con una corriente de aire a 10°C, aumentando de esta manera la estabilidad del polvo durante su almacenaje. ALMACENAMIENTO Una vez finalizado el proceso de elaboración de leche en polvo, la misma se almacenará en silos de acero inoxidable de gran capacidad, controlando parámetros de humedad, temperatura, oxigeno, etc. para mantener su calidad original. Es de vital importancia, en esta etapa, identificar cada lote de elaboración. La leche en polvo permanecerá en estos silos hasta que se requiera su fraccionamiento. Figura 13 : Vibrofluidificador.
Como se pudo observar en el presente trabajo de investigación el proceso de elaboración de la leche en polvo requiere un variado número de máquinas y procesos físicos y químicos hasta llegar a la disposición del consumidor; gracias a la elaboración de esta investigación se obtuvieron los siguientes conocimientos: --Se obtuvo información necesaria para desarrollar el diagrama de operaciones del proceso de elaboración de la leche en polvo. ---Se logró el entendimiento de las diferentes operaciones y procesos unitarios que se da durante del proceso productivo. ---Se dio descripción de las características y funciones de las maquinarias y equipos industriales a usar.
BOCCI, Daniela Inés.CASAS, María Rita. (201 3 ) Producción de Leche en Polvo Entera, Parcialmente Descremada y Descremada. Recuperado el 1 de Diciembre de 202 2 Disponible: https://bdigital.uncu.edu.ar EDU (2019) DIAGRAMA DE PROCESO DE LA LECHE. Recuperado el 1 de diciembre de 2022, Disponible: https://www.academia.edu/27378827/ Evelyn C, Alexandra S. (2019) Guía Técnica para la Pasteurización de la Leche. Recuperado el 1 de diciembre de 2022, Disponible: https://dspace.ucuenca.edu
