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1 ESTUDiD SOBRE LA LECHE %?ERA

EN POLVO tNSTANTAXEA

lnvestiggr bibllwr$flammtr las ptwpidni.rlar

+ la &cbc entere en polvo Instandnea y los factores que las afectan durante su proceso y

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ObJet ivo.

Actividades desarrolladas.

Indice.

Introducci6n.. . a . . . * . . o o . . . * . . . . . e . . . 1

Panorama de la Industria Láctea en M&ico . e . a e . . . . 3 Concepto de leche en polvo instantánea. . . . . . o o . . . . 7 Propiedades de la leche en polvo instantánea. . . . . e . . . 11

kterias primas y especificaciones de la leche en polvo en

estudio. * . . . o * . e * e a - . . e * . o o . . . . 13

Factores que afectan las propiedades de la leche en polvo

durante su proceso y almacenamiento: I La estructura de l a partícula de leche entera en polvo

relacionada con la cristalizaci6n de la lactosa. . . . . 19

I I El efecto del tamaño de partlcula. . . . a e . , . 23 111 El efecto de la densidad aparente ¿e la leche en polvo. . 29 I V Efecto de la temperatura de pasteurlzacl6n en la calidad , de la leche aglcmerada con y sin lecitlna ~ . e , o . o e . 36 V Efecto del contenido de agua durante la aglaneraci6n. a . 37 Proceso de producci6n de la leche en polvo instantánea:

a) Secado por atomizaci6n en 2 etapas e a o ~ - e o 40

b) Aglomeraci6n. e o o o . o o . . . o . o 49 c) Lecitinado. . . . . . . * . . . o . o ~ a o 50

El empaque adecuado y l a conservación e . o 59

Discusiones, o - . D . e o e * . ~ 68 Conclusiones. o . . . . o . o o o o o e 69

R e s u m e n . Q - o o ~ O . . ~ . . ~ O D . . ~ O . ~ . ~ . . D . 72

Apzndice. * . o a * o o o o o * . e . 73

Bibliograffa. o o - . o . - e . . . . . e a o 79

s

Actividades desarrolladas.

Para el presente trabajo se llevó a cabo una recopilación de información

bibliogr5fica vigente hoy día con respecto a la elaboración de la leche

entera en polvo; las materias primas utilizadas, las especificaciones de

las materias primas y el producto terminado con respecto a las normas n&

cionales de calidad; el proceso de secado y los procesos especiales de instantaneizado; las propiedades del polvo y los factores que las afectan,

el papel del empaque en la conservación de dichas propiedades durante la

vida de anaquel.

Paralelo a este trabajo bibliográfico, se llevo a cabo, sin fundamento

estadístico importante, el aprendizaje de algunas pruebas analíticas que

se utilizan en el control de calidad de la leche entera en polvo instan-

tánea en el Laboratorio Central de Leche lndustrializada CONASUPO, S.A.

de C.V. que se detallan en el informe.

I N T R O D U C C I O N

La deshidratación de la leche se ha debido a su rápida descomposición

al estado líquido y puesto w e es un alimento de lo más completo (de vital

importancia en la infancia) se han buscado diversas vías para conservarla.

Se ticiic rcfcrencia dc que los t'írtaros cn el Siglo I l l deshidrataban

la leche usando fuego y energía solar. También Marco Polo en el siglo XIII

lo menciona. La primera patente fué ohtenida por Bordan en 1908. Desde esa

época se descubrió su fácil transporte para consumo en reqiones no produc-

toras y su producción se incrementó notablemente. ( 2 )

Cabe mencionar que a través del tiempo se ha intentado que la integri-

dad de la leche como alimento se conserve a través del proceso de secado

y de que se obtenga un producto de alta caridad, el cual conserve sus pro-

piedades a lo largo de un período deterninado de alnacenamiento.

Dentro de los procesos de optirnización de la leche entera en polvo se

ha incursionado en los procesos de instantaneizado, los cuales hacen posi-

ble la reconstitución con agua.

El rasgo más característico de un producto instantáneo comparado con

un producto ordinario, es la facilidad con que se humecta el polvo aespués

dehaher sido arrojado a la superficie del agua. Así pues, no es asombroso que el primer método introducido para distinguir a los productos instantá-

neos fué basado en la determinación del tiempo de humectabilidad. Posterior-

mente se comprendió que la humectabilidad es sólo un paso inicial del comrli

cado proceso de reconstitución.

E l instantaneizado efectivo de la leche depende del control de diver-

sos parámetros durante su manufactura (materias primas, procesos de nroduc-

ción, equipo, aditivos enpleados,'forma de almacenamiento, etc.)

A través de la manufactura comercial de la leche instantánea en diver-

sos países se han experimentado gran cantidad de procesos que pueden dar co-

mo resultado más alta calidad. Los nrincipios que riqen dichos procesos no

han variado mucho, pero la experiencia ohtenida ha influido en las cualida-

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des requeridas en el producto, conduciendo a ciertas modificaciones en los

parámetros de elaboración. Existen en las fuentes de información gran canti

dad de procesos descritos, s i n embargo muy pocos han sido utilizados en gran

esca 1 a.

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PANORAMA DE LA INDUSTRIA LACTEA EN MEXICO

Hoy en día, gran cantidad de compaiíias particulares, nacionales y trans nacionales participan dentro del mercado nacional en lo que a productos lác-

teos se refiere. Las aportaciones más importantes a la satisfacción de los re-

querimientos de la leche en polvo como alimento completo en México lo tienen

la empresa paraestatal LICONSA y la Cía mexicana NESTLE.

La participación del Sector Privado en la Industria Láctea en México se ha enfocado básicamente en 2 ramas: La Industria que procesa el líquido como

tal, que es el sector de las llamadas pastexrizadoras, que se encuentran prac-

ticamente diseminadas en toda la República; y la Industria transformadora que

produce leche en polvo, leches condensadas y derivados como crema, mantequilla,

quesos, etc.

Una relación de las Compañías e Industrias privadas operando en México,

es la siguiente:

Alpura

Carnation de México

Compañía Nectlé

Chambourcy Diversas Queserias

La Danesa

L D Mexicanos Lala

Lamesa

Leches Tijuana

Mexali

Nutrical Productos Nochebuena

Prolcsa

Sueros y Leches Syli, S . A.

puerétaro, pro.

Querétaro, Qro.

Región de los Altos de Jalisco,

Veracruz, Chiapas y San Luis Potosí.

Tlaxcala, Tlax.

Chiapas, Veracruz, Michoacán, Edo.

de México.

Lagos de Moreno, Jal. Lagos de Moreno, Jal.

Gomez Palacio. Dgo.

Celaya, Gto.

Tijuana, B. C.

Torreón, Coah.

Lagos de Moreno, Jal. Tulancingo, Hgo.

México, D. F. Xochimilco, Edo. de México

San José de Gracia, Mich.

4

La producción de leche fresca en México ha tenido un crecimiento lento, que en 105 Últimos 5 años ha permitido la disponibilidad nacional siguiente:

ARO - 1982

I983 J

1984

I985

1986

1987

MILLONES DE LITROS

8,098

8,022

8,197

8,746

8,920

9,122 (Estimado)

Aparte de esta producción de leche fresca, el país ha hecho importa-

ciones de leche en polvo a través de la Compañía Gubernamental, CONASUPO,

habiendo importado durante los Últimos 5 años las cantidades siguientes:

ARO - 1982

1983

1984

1985

1986

I987

MILES TON.

98

87 104

I34

128

130 (Estimado)

Por otta parte, la industria Nacional ha producido leche en polvo para

Industrias que han aliviado en parte pequeña la importación de este producto

y la estimación de esta producción es la siguiente:

- ARO MILES TON.

1982 3.3

1983 2.7

1984 4.8

1985 8.2

1986 8.2

1987 8.4 (Estimado)

Esta producción de leche en polvo se ha utilizado como materia prima

de la propia industria y un 40% aproximadamente se

trias, como complemento del producto importado cor

ha vendido a otras lndus - la Compañía CONASUPO;

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La producción en el país de leche fresca se divide en 2 grandes zonas: ~n zona de los altiplanos y l a zona de costas y en cualquiera de cstas zonas se pueden encontrar 3 tipos de explotación: Explotaciones Técnicas, Semi Téc

nica y de Temporal. -

La participación del Sector Privado en la Industria Láctea ha aportado la tecnología necesaria para el desarrollo de quesos finos (similares a los

franceses, suizos e italianos), y el desarrollo de tipos de queso de tipo

Manchego y los Nacionales, Chihuahua y Oaxaca (Asadero) de gran consumo y

muy aceptados en el gusto consumidor

Por otra parte, para l a preservación de la leche se usan tecnologías

adecuadas para la fabricación de la leche en polvo instantánea, leche concec

trada con azúcar, leche concentrada esterilizada, cajetas, dulces de leche,

crema esterilizada, yoghurts, y piroductos lácteos esterilizados para el desa rrollo infantil, fórmulas infantiles diseñadas y producidas de acuerdo con las necesidades Medico-pediatricas. Toda esta tecnología barca un gran capl- tulo y su extensión y desarrolla excedería los límites de este trabajo.

Sus procesos básicos de operación son: evaporación, secado, fermenta- ción, cadena frco, llenado y embalaje.

Su desarrollo a aportado una serie de avances y deta1.l.e~ tecnológicos muy importantes para el desarrollo no sólo de la Industria ,Láctea, sino de la

Industria Alimenticia en general y de la Industria Manufacturera cuyos alcan- ces han permitido que La industria abarque no sólo grandes áreas de México, sino un elevado número de personas directa e indirectamente de la IndustLia que pudieran llegar a más de medio millón de gentes.

La tecnología de la Industria no sólo se basa en la transforaación mis- ma sino que la asistencia técnica también se lleva a Proveedores del campo y

un equipo de Técnicos, Ingenieros agrónomos y Médicos Veterjnarios proporcionan

asistencia que cubre: Cultivo de pasturas y forrajes, manejo y construcci6n de

silos, programas de mejoramiento genético, programs sanitarios preventivos e incluso establecimiento de infraestructura, siembras, etc.

Los industriales de la leche se encuentran asociados en la Cámara de Alimentos Elaborados con Leche Fresca, esta chara trabaja en contacto per- manente, tanto con las autoridades de ia SARH comq de SECOFI, dentro de COmites

6

que encauzan l a po l í t i ca lechera nacional positivamente y en donde intervie-

ne también La Compañía Nacional del Gobierno, CONASUPO. Para un desarrol lo a

decuado de l a Industria, un contínuo fomento de su actividad de producción y

una tendencia posit iva de desarrollo, es necesario que se continúen las s i -

guientes acciones: Precios, tanto de materias primas como de productos t e m i

nados que permitan tanto cubrir l a inf lación, como hacer rentables las ope-

ciones de productores e Industriales. Relación adecuada de l precio de leche

con e l precio de l a carne para que los ganaderos sigan considerando l a explg

tación lechera interesante, l a continuidad de los programas o f ic ia les de fo-

mento lechero, competencia l ea l con productos de gobierno LICONSA, freno a 5

dulteración de productos lácteos, f i j ac ión de normas de iormas de calidad en

las compras de leche fresca.

-

Siendo l a Xndustria Láctea una Industria que trabaja en gran parte pro

ductos de precio controlado, ésta requiere en su tecnología l a búsqueda con-

tinua de productividad para ofrecer a l consumidor productos de calidad di-

menticia y a costo adecuado y generando confianza en e l consumidor para e l

desarrollo global de l mercado.

Esta es l a batal la continua de una Industria que con, ya cerca de GO

arios trabajando en México, no dudamos seguirá trabajando este proceso contg

nuo de desarrollo. ( q )

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7

CONCEPTO DE LA LECHE EN POLVO INSTANTANEA

De acuerdo con el Reglamento de la Ley General de Salud en materia de Control Sanitario de Actividades y Establecimientos, Productos y Servicios, tenemos los siguientes conceptos:

TITULO CUARTO

CAPITULO I

Artículo 240.- Se entiende por lcclie para consumo humano la secreción

natural de las glándulas mamarias de las vacas sanas y bien alimentadas.

Cuando la leche proceda de otra cspccic animal, se designará con el nombre

de está. Se excluve todo producto obtenido 15 días antes del parto y 5 dias Posteriores al mismo o cuando tenga calostro.

Artículo 241.- I1 Leche entera: Es la leche que cumple con l os requi-

sitos senalados en el artículo 249 de este Capítulo, con un contenido de

grasa de 30 g/l como mínimo.

CAPITULO IX

Artículo 334.- Se entiende por leche deshidratada, el producto resul-

tante de la eliminación del agua de la leche entera, semidescremada o des- cremada, que haya sido sometida previamente a proceso de pasteurización.

Artículo 335.- Las leches deshidratadas, de acuerdo con el contenido de grasa propia de la leche utilizada, se clasifican en:

I.- Leche entera deshidratada;

11.-Leche semidescremada deshidratada, y 111. Leche descremada deshidratada.

Artículo 336.- Las leches deshidratadas, conforme a su uso se clasi-

...

fican en leche:

I. Para rehidratación y consumo humano directo, y 11. Para uso en la industria alimentaria

Artículo 337.- La leche deshidratada que se rehidrate para consumo hu-

mano directo y para uso industrial, deberá estar envasada en recipientes de

material impermeable, o contenida en cuñetcs, tambores rígidos, netálicos o

de cartón comprimido, así como los que autorice expresamente l a Secretarla, A

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que protejan al producto de humedad y contaminaciónes, Y garanticen SU cons% vación.

Para definir la calidad "instantánea" de.la leche debemos diferenciar en

tre la solubilidad en el sentido tradicional y la solubilidad instant' anea.

En el primer caso el proceso de disolución se realiza con la ayuda de un de-

terminado esfuerzo mecánico, mientras que en el polvo instantáneo la disolu-

ción se ejecuta sin ayuda mecánica, es decir, que un polvo instantáneo se di- ferencia de un polvb fabricado normalmente por su habilidad de solución.

La adición del vocablo "Instantáneo" siemnre caracteriza substancias en polvo, las cuales, por tratamientos especiales llamados de instantaneizado han sido modificadas en tal forma que se tornan fácilmente solubles o disper-

sibles en líquidos fríos o calientes, con más eficiencia que el producto ini- cial, esto con el fin de optimizar por ejemplo el proceso de reconstitución

en agua de la leche en polvo. Además puede ser importante para muchas aplica-

ciones, ya que en estado seco, tal como el de los polvos instantáneos el tra- tamiento los hace no higroscópicos y fluyen espontáneamente.

Así pues, la leche en polvo instantánea es el producto de la deshidrata- ción de la leche y su sometimiento a los procesos de inctantaneizado.

Los fenómenos que constituyen la reconstitución de la leche determinan

por si mismos las características de la leche en polvo instantánea.

Fenómeno

Humectación Penetración

Dispersión Hundimiento

Disolución

Estabilización

Característica

Humectabilidad Penetrabilidad

Dispersabilidad Iiundibilidad Solubilidad

Estabilidad

Para entender mejor el concepto podernos analizar las di,ferencias especl ficas entre el comportamiento del polvo lácteo ordinario y el polvo instan% -

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neo al contacto con el agua.

I . - Comportamiento de un polvo lácteo ordinario al contacto con el

agua.

1.- El caso de una partlcula aislada:

S i observamos al microscopio el comportamiento de una par- tícula aislada de leche en polvo atomizada al entrar en con-

tacto con el agua, la partícula mojada se hincha, se rompe,

pierde el aire central que contiene y se sumerge en el agua.

Es por esto que podemos decir que las partículas elementales

de polvo lácteo ordinario son por si mismas instantáneas cuan - do se les considera en forma individual.

2.- El caso de varias particulas. Cuando ponemos en contacto una pequeña cantidad de leche en

polvo (decigramos) con una gran superficie

mos que una gran parte de las particulas entran en contacto

con el agua aisladamente y se comportan como particulas in-

dividuales, esto es, se sumergen inmediatamente.

Cuando ponemos en contacto una cantidad de polvo importante

(gramos) con una pequeña superficie de agua (en un vaso), es-

ta superficie reducida no permite que el polvo se extienda;

entonces observamos que toda la masa del polvo permanece" en

la superficie y flota sin sumergirse espontáneamente.

La agitación de la solución no permite una inmersión homogé - nea por lo que se forman grumos que se dispersan m a l y se disuelven con dificultad.

¿Qué es lo que pasa?

S i analizanos e ¡ fenómeno encontrmos que:

de agua, encontra -

a) Las partículas de polvo no están aisladas por l o que no

pueden comportarse como partículas individuales; están apre

tadas unas contra otras y no pueden romperse en fragmentos

como las partículas aisladas.

b) Las primeras particulas que entran en contacto con el agua

se mojan y se pesan entre ellas evitando que se dispersen y

se aislen.

Este fenómeno provoca la formación de capas de particulas c)

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superpuestas que cubren la totalidad de la superficie del

agua en la que reposa la masa de polvo, la cual al tener

una densidad menor a la del agua tienden a flotar.

ASÍ luego se forma una capa continua gel i f icada, después

otra menos espesa de leche semi-líquida muy concentrada

que soporta a toda la masa de polvo y le impide nue se

humec te.

La capa gelificada es impermeable lo que impide que el a-

gua penetre por capilaridad a la masa de polvo.

Finalmente, la masa de polvo permanece en equilibrio y

flota indefinidamente en la superficie del agua.

d)

e)

f)

1 1 . - Comportamiento de un polvo instantáneo al contacto del agua:

Contrariamente a lo explicado anteriormente, los polvos instan-

taneos se sumergen rápidamente en cuestión de segundos cuando

se ponen en contacto con agua sin necesidad de agi=tar y a pe

sar de que la superficie de contacto sea reducida.

Ciertamente existen diferentes calidades entre los polvos Iác- teos instantáneos. SegUn su proceso de fabricación van a ser

más o menos humectables, más o menos sumergibles y más o menos

dispersables.

Por lo general, un buen polvo instantáneo es aquel constituido por aglomerados de partículas no muy finas que se sumergen sin

agitación y sin dificultad. La agitación se utiliza después de

la inmersión del polvo para facilitar la dispersión y la diso- lución homogénea de la masa de polvo.

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PROPIEDADES DE LA LECHE EN POLVO INSTANTANEA

En un producto instantáneo ideal se espera que el proceso de reconsti- tución tenga lugar en segundos y sin ayuda mecánica. Las propiedades del pol vo que son de omportancia en este aspecto, al existir en un adecuado balance

hacen que el polvo sea instantáneo y son los soguientes:

-

1.- Humectabilidad: Significa la habilidad de un polvo para ser mojado.

Es la capacidad del polvo de absorber agua sobre su superficie.Esta es la propiedad que inicia el proceso de reconstitución y la que decide si la mis-

ma será rápida y completa o por el contrario, lenta e incompleta. Técnicame5 te es el remplazo de la fase gaseosa por la líquida.

2.- Penetrabilidad: Es la facultad de las partículas de polvo de atra- vesar la capa superficial del agua con mayor o menor facilidad. Esta propie-

dad depende de la estructura, porosidad y humectabilidad del polvo.

3. - Hundibilidad: Es la capacidad del polvo de hundirse en el agua una vez que fue humedecido y que atravesó la interface aire/agua. Esta propiedad depende de la diferencia entre la densidad del polvo y la del líquido en el

que es reconstituido. La densidad de la partícula es muy importante y es de-

terminada en gran medida por el volumen de aire incluido en ella. Por lo taE

to seran desvcntajosoa los procesos que produzcan polvos de esta naturaleza.

4.- Dispersahilidad: Es la capacidad del polvo de distribuirse a través de toda la masa de agua en forma de partículas aisladas. La habilidad de las partículas mayores de dispersarse en un tamaño menor que 15 mic. La formación de grumos es generalmentw consecuencia de una mala dispersabilidad. Por me- dio de la aglomeración de partículas se mejora esta propiedad.

5.- Soiubilidad:-Se puede definir como la velocidad de disolución o en otros términos como la constante que indica la cantidad de polvo disuelta en

una solucion saturada. En general a mayores tamperaturas de proceso, peor s o

lubilidad.

Otro criterio importante para el producto terminado es la

6.- Estabilidad: de las propiedades instantángas anteriormente citadas por un determinado periodo de tiempo en el cual sea posible elaborar la le-

12

che reconstituida, igual en apariencia que la leche fresca.

El djvidir el proceso de reconstitución en los fenómenos anteriores es

Útil para la comprensión del proceso, por ejemplo para ser capaz de encontrar

las razones de la carencia de la-propiedad instantánea en la leche en polvo.

Por otro lado e s necesario que podemos notar que no hay una limitación defini

da entre cada paso, es decir que no procedan una tras otra sino simultáneaven

te,o por lo menos 2 a la vez, y las propiedades individuales se afectan unas

a otras. Así que es difícil deteminar las propiedades individuales indepen-

dientemente de las otras.

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bajo:

MATERIAS PRIMAS Y ESPECIFICACIONES.DE LA

LECHE EN POLVO INSTANTANEA EN ESTUDIO

ron considerados 2 tipos de leche en polvo instar anea en este tr

A) Leche entera en polvo fabricada a partir de una mezcla de sólidos

de leche descremada en polvo y leche descremada fluida, en proporciones

variables, adicionadas con grasa vegetal (hidropal y coco) y vitamina A y

03 la llamaremos: L.E.P.I. (A)

E) Leche entera en polvo fabricada a partir de una mezcla de sólidos

de leche fresca y leche descremada en polvo en proporciones variables es-

tandarizada con grasa láctea (but'rica) Sea este tipo llamado: L.E.P.I. (D) en nuestro estudio.

En ambos casos es pasteurizada, homogeneizada y deshidratada por el

proceso de atomización, aglomerada y lecitinada.

Un litro de leche entera se prepara reconstituyendo 120 g de leche

entera en polvo en 92- ml. de agua hervida.

Materias primas de la leche en polvo instantánea L.E.P.I. (A) y

L.E.P. I. (E) :

Leche fresca. Líquida de composición compleja, color blanco opaco caracte

rístico, sabor dulce y reacción iónica.

-

En concordancia con el Código Sanitario, la leche fesca debe cumplir

con las especificaciones de la Tabla I del apéndice normativo (p.p. ) .

Leche decremada fluida. Descremada, clarificada y enfriada; colorcarac-

terístico, olor y sabor fresco, agradable, no ácido. Debe cumplir con las

especificaciones de la Tabla 3 del apéndice.

Leche descremada en polvo. C1ase:consumo humano, grado: extra, proceso:

secado por aspersión.

Debe cumplir con las siguientes especificaciones: sabor y olor ca-

racterístico, exento de sabores y olores extraños (ácido, sebo, rancio,

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viejo, caramelizado). Aspecto: polvo amorfo fino, libre de terrones duros,

sin partículas quemadas visibles (ver tabla 2 del apéndice).

6rasa butírica de mantequilla (butter oil).

Por remoción casi total de humedad y sólidos no grasos. Se obtiene

de productos que pueden variar en su etapa de conservación, debe estar

libre de otras grasas, impurezas y colorantes; debe cumplir con las si-

guientes especificaciones. Color: amarillo claro uniforme; sabor y 010~:

puro ligeramente dulce, excento de sabores extraños como ácido, rancio,

sebo, pescado, jabón babor degustar a 4OoC); aspecto: líquido o sólido

o una mezcla de las dos fases sin grumos y sin cristales gruesos. Libre

de impurezas visibles, espuma en la superficie y de burbujas de aire en

la masa. Fundido en un líquido oleoso uniforme.

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Componente

COMPOSlClON TlPlCA DE LA GRASA BUTIRICA

Oe acuerdo con la composición característica de grasa y aceites in - dividuales reportada en Bailev's Industrial Oil and Fat Products 1979.

c: 4 C: 6 C: 8 c: I O c : 11 c: 12 C :14 C: 14:l c: 15

I6 16: 1 I8 18: i 18.2 18: 3

Rango bibliográfico

2 . 8 - 4 1 . 4 - 3 0 .5 - 1.7 . 1.7 - 3 . 2

2 . 2 - 4 . 5 5.4 -14.6 0 . 6 - 1.6

26 - 41 7 . 8 - 5.7 G . 1 -11 .2

18.7 -33.4

-

-

0 . 9 - 3 . 7 -

Teórico por cromato- grafía de gases %

3 1 1.73 2 1 1.30 3 2.99 - 0.36 4 3 . 6

12 11.46 2 1.4 - 1.216

29 92.27 4 2.87 11 11.79

25.45 2 25 2 . 3 2 - -

Va 1 ores t íp i cos %

0.70 0 . 2 4 0.24 0 .32 0.15 0.39 0.64 0 . 4 0.26 4.50 0.44 1.23 1.94 0.51 -

La bibliografía meciona que existen cambios estacionales en la compo-

E l cambio se asocia con las diferencias en la alimetación de los

sición de los ácidos grasos de la grasa butírica.

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15

F. t

animales y a cambio de actividad de los mismos.

Se consideran Índices de posible contaminación o mezcla con otros

aceites de lo5 &idos.grasos siguientes :

Oleico vegetal (maÍz, algodón, girasol, etc.)

Caproic0 cabra.

Láur ico coco.

Linoléinico soya.

La composición típica de la grasa butírica se encuentra en el apéc

La grasa butírica posee un punto de fusión bajo, peso molecular ba-

jo debido a los triglicéridos, resiste más la rancidez por su bajo nivel

dice en la tabla 4.

de insaturación su sabor debe ser neutro.

Grasa de coco.

Es un producto obtenido de la copra o del fruto de la palmera llama- da cocotero y otras palmeras de la misma familia.

Se obtiene de la grasa de coco crudo cuando ésta es metida a los pro

ceses de neutralizaciÓn, lavado, blanqueado, deodorizado y filtrado. Para

dar la calidad requerida al producto refinado debe cumplir con las siguien

tes características organolépticas. Color : blanco amarillento sÓlido, ama-

rillo claro fundido; inodoro 8.79 Real/g; Insípido, neutro exento de sabo-

res y olores extraños y rancios; Aspecto: grasa sólida a 2OoC puede presen

tar una mezcla de fases líquida y sólida o cualquiera de las dos bien de- finida; no debe presentar cristales, impurezas visibles, espuma en la su-

perficie o burbujas de aire en la masa.

-

-

-

La composición típica de la grasa de coco se en-cuentra en la tabla

5 del apéndice.

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16 P

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VALOR BlBLlOGRAFlCO POR CROMATOGRAFIA DE GASES.

Componente.

Acido graso C-6

8

I O

12

14

16

18

18: 1

18:2

18:3

Rango. CromatografÍa de gases.

O0 - 0.8 5 - 9 6 - 10

44 - 52

13 - 19 8 - 11

1 - 3

5 - 8

0.9 - 3.7 0.0 - 0.4

6

6

44 18

11

6

7 2

Hidropal.

Grasa de coco hidrogenada y blanqueada, tratada con ácido cítrico

para eliminar metales, deodorizada a 250OC P=2-4 mmltg, fresca, pura ex-

centa de materiales extraños, adicionada de estabilizadores de acuerdo

con la legislación del País.

Apariencia: ligeramente amarilla; Olor y sabor: neutro, fresco, no

ácido, no a coco, no rancio, no a jabón.

Probar se agregan I O g de las grasas en 300 ml 1 H20 caliente.

Dens idad 0.915

Punto de fusión 34-36OC

lndice de Saporifimción 255 - 260 Ind ice de yodo 5

Acidez (oleico) 0.05

lndice de PerÓxidos 0.1

0.79 R cal/g. aproximadamente.

Las normas de calidad para el hidropal se encuentran en la tabla 6 del apéndice.

t

r 17

r

...

*-

I

t ._-.

r .- t 8.-

....

Lec¡ t ina de Soya.

Calidad: para consumo humano, Grado: al imenticio.

Es una mezcla compleja de fosfátidos insolubles en acetona como son:

fosfatidil colina, fosfatidil etanolamina y fosfatidil inositol,

combinada con cantidades variables de otras sustancias como triglicéri-

dos, ácidos grasos y carbohidratos.

Un subproducto de la refinación del aceite de soya es la lecitina.

Los sedimentos de la extracción del aceite de soya se tratan con hexano

y los fosfátidos obtenidos de esta manera pueden purificarse con acetona,

de donde posteriormente se extrae la lecitina.

La consistencia de la lecitina puede variar de plástica a fluida,

dependiendo de los ácidos grasos libres y contenido de aceite y de la presencia y ausencia de otros diluyentes. El color varía de un amarillo

claro a café dependiendo de la fuente, de la varied ad del grano de soya

y si en el proceso llevó un tratamiento de blanqueado o no. Es inodora

o con un aroma ligero similar al de la nuez y un sabor suave. La lecitina es parcialmente soluble en agua, con la cual más bien

se hidrata para formar emulsiones, soluble en grasas y aceites como man- teca de-cacao y aceites vegetales. El contenido de triglicéridosy ácidos grasos se puede eliminar y obtener un producto con 90% o más de fosfáti

dos, los cuales son parcialmente solubles en alcohol y prácticamente in-

soluble en acetona. Las normas de calidad se encuentran en la tabla 7 del apéndice normativo.

-

Vitamina A + D? . Oleosa, calidad: grado alimenticio.

La vitamina A se encuentra esterificada con ácido palmítico, formando

el palmitato de vitamina A, con lo cual se tiene mejor estabilidad de la

misma. La vitamina D3 se encuentra en su forma de calicalciferol, ambas

se disuelven an aceite de rnaiz refinabo que les sirve de vehículo y están

protegidos por alfa tecoferol (vitamina E ) contra la oxidación.

Se presenta en envases herméticamente cerrados bajo atmósfera de ni-

trógeno, una vez abierto el recipiente, debe almacenarse en lugar frío de

preferencia en refrigeración y al abrigo de la luz, de esta forma Jura has - ta 9 meses.

F r r r r r r t x ~.

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18

En refrigeración tiende a cristalizar la vitamina A, formando peque

ñas esferas que van al fondo del recipiente, basta con calentar la mezcla

vitamínica en baño maría a no más de 6OoC (tener cuidado con la oxidación del aceite).

Recién abierto el envase, el producto presenta las sigientes carac-

Ferísticas organolépticas:

Olor: Característico a vitamina, exento de olores<:rancios o

extraños . Color: Amarillo claro o amarillo rojizo.

Aspecto: Aceite viscoso que puede cristalizar durante el almacena - miento, libre de impurezas o residuos visibles.

Esta materia prima cumple funciones netamente nutritivas en el pro-

ducto terminado. En el caso de la L.E.P.I. (B) es adicionada para igualar su contenido con el de leche entera, ya que al carecer de grasa butírica

no cuenta con los aportes correspondientes a la misma. Las especificaciones

de calidad se encuentran en la tabla 8 del apéndice normativo.

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FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DE LA LECHE EN POLVO DURANTE SU PROCESO Y ALVACENAMIENTO.

z La estructura de la partícula de leche entera en polvo relacionada

con la cristalización de lactosa.

La estructura de la leche en polvo ha sido estudiada por muchos investi

gadores desde los inicios de su producción industrial. La lactosa y su

cristalización son importantes en la instantaneización de polvo lácteo,

en virtud de que la lactosa forma un medio continuo en el cual se dis-

persan las proteínas, los glóbulos de grasa y las burbujas de aire.

Sabemos que la lactosa existe en dos formas diferentes: lactosa aifa-

monohidratada y lactosa-betaanhidra (siempre anhidra aún cuando está en

solución con agua).

En la leche iíquida, estas dos formas existen en enuilibrio. Cuando ca-

lentamos la leche más de 34OC toda la lactosa alfo hidratada se convier-

te en beta-anhidra.

La lactosa de los polvos lácteos no se encuentra en estado cristalino

sino en estado amorfo o vidrioso. La sola presencia de una"soluciÓn

sol ida" muy concentrada de un glúcido hidrosoluble e hiproscópico (lacto

sa-beta anhidra en estado amorfo), juega un rol favorable en la humecta-

bil idad.

La prueba de esta afirmación es la siguiente:

S i secamos una materia proteica excenta de glúcidos y la ponemos en con-

tacto con agua, observamos que el polvo obtenido se mantiene en la super

ficie del agua. No se hurnectan ni se sumergen a pesar de una agitación

violenta. S i despues de secarlas las ponemos en una solución con glúcido

soluble (sacarosa o lactosa) y sometemos esta solución al secado, obten-

dremos un polvo soluble . Consecuentemente, podemos concluir aue la presencia de lactosa en polvos

lácteos, es una condición necesaria para la aparición de la característi-

ca de instantaneidad, pero no'es una condición Única y suficiente.

-

-

, . -., "._._ I"_ . , .

La estructura de la partícula de leche es decisiva en la solubilidad,

y es afectada a su Jez por la forma en que se lleve a cabo la crictali - zación de la lactosa.

En la leche en polvo (de secador rotatorio), generalmente la lactosa se

presenta en estado amorfo

Cuando la leche en polvo se situa en lugares con una atmósfera humeda,

la lactosa amorfa aumenta su humedad y cristaliza en forma de u - lactosa. h idratada.

King (1965) en su revisión acerca de la estructura física del polvo Iác - teo, estableció que la cristalización causa finos intersticios y frac-

turas lado a lado de las partículas de polvo. La cristalización de la

lactosa ha sido confirmada por la técnica de difracción de rayos X y es-

pectros-copfa infra-roja (Goulden E White Bushill

zación también acompaña cambios en algunas propiedades físicas, tales CO-

mo absorción de aqua (Taneya, Bushill et al) y porosidad (Berlin 1968) y solubilidad (King 1965) en el polvo de la leche.

(Nickerson 1974).

et al). La cristali-

Bajo condiciones de almacenamento Stalmarch y Labusa (1980) observaron

cristalización de la lactosa, deterioros químicos como el obscurecimien-

to y la pérdida de la lisina (Huss 1974).

Algunos in vestigadores como Miyawaqui (1938) Duma (19661, Taneya (1963) Pixton y Warburton (19781, Roetman (1979) y Saito (1980);han observado

partículas de leche entera en polvo en el microscopio, usando diversos

métodos cada vez más eficientes y sof isticador. Se usó en primera ins-

tancia la fijación con tetróxido deosmio, luego la luz polarizada y des-

pués medios de aumento como el aceite de parafina el cual penetró en las

vacuolas en partículas de leche enbra en polvo, pero no pudo hacerlo en

la leche descremada en polvo, después de la cristalizsciÓn de la lactosa

debido a la absorción de humedad.

Taneya aplicó una técnica especial al microscopio de barrido electrónico

y pudo observar cristales de lactosa en la superficie de las partículas

de leche en polvo. Roetman et al, confirmaron los hallazgos obtenidos

por dibfraccción de

la substancia que apareció después de la remoción de humedad sobre la

superficie de l a partícula fue lactosa cristalizada; fueron necesarias

otras técnicas esperimentales. Roetman mpr¿ la estructura superficial

rayos X y otros métodos físicos. Para asegurar que

21

de una solución de lactosa secada por atomización con la del polvo lácteo;

sus estudios y la mayoría de los concernientes a cristales de Iactosa en

leche en polvo mostraron que se trata de la a -1actosa hidratada en la mayoría de los casos. Sin embargo Knoop y Samahammer (1962) encontraron

cristales de

mezcla de cristales oc - y 8 - lactosa en al’gunas leches en polvo se-

cadas en secador rotatorio. Recientemente \,/ursch et al (1984) reportaron

cristalización de B-lactosa en leche entera en polvo almacenada a altas

temperaturas (55 y 63Oc)

El procedimiento de cenizas usando plasma a bajas temperaturas ha sido usa-

do para tejidos porque deja residuos orgánicos en formas que muestran la

estructura inicial del tejido. Saito (1980) aplicó este procedimiento a

las partículas de leche en polvo para conocer la distribución de los compo-

nentes inorgánicos en las partículas. Usó microscopio de barrido electro- nico y dicfracción de rayos X y observó la cristalización de la lactosa

durante el almacenamiento. La cristalización de d - -1actosa hidratada se

presentó de acuerdo con la humedad extraída. En la leche entera en polvo

observó la presencia de numerosas gotitas de grasa libre en la superficie

de l a s partículas almacenadas bajo condiciones favorables de cristaliza-

ción.

Kalab (1980, 1981) describió que las partículas de leche entera en polvo

tenían una marca parecida a un crater

un borde ligero (Fig. J. A), el interior del crater lo describió como po- roso (Fig.1 B 1 . La sección transversal parecía ser porosa debido a la

presencia de diminutas Yacuolas y glóbulos de grasa (Fig. 1 C ) .

Zenichi Sacto, con el procedimiento de cenizas ha demostrado que el inte-

rior de las partículas era de porosidad uniforme (Fig. 1 E ) . El borde del crater estuvo compacto aun después del calcinado (Fig. 1 D ).

El almacenamiento de la leche en polvo en una atmósfera humeda causó el de-

sarrollo de una substancia adhesiva ( F i g s . 2 AyR) que posela forma redonda

y sin aristas filosas.

Saito almacenó la leche de O a 37OC y H;R=75% a distintos periodos de tiempo Las estructuras mostradas en la figura No. 3 mes de almacenamiento.

p-iactosa en algnas muestras secadas por atomización y una

y un glóbulo d:) minuto rodeado por

las obtuvo después de un

FIG. 3

FIG. I

FIG. 4

FIG. 2 FIG. 5

r

, .-

Ui,iccinicntc l a p -I;ictosa csiuvo cn estado de cristal en la superficie

de la leche entera en polvo almacenada a 37OC por 5 meses a una humedad

relativa menor de 20% (Fig. 4 ) . En polvos frcscos de leche se forma-

ron cristales prismáticos o en forma de diamantes de lactosa en fluido

Heinz (uno de los medios de montaje usados con el microscopio Óptico),

mientras que en polvos almacenados no se formaron, p.ues el fluido diluye

la leche pero no la lactosa (Fig. 5 ) y puesto que no se observó lo mis-

mo en microscopio de barrido y rayos X, se cree w e el fluido Heinz causó

la cristalización.

Ha sido reconocido que la instantaneización en dos etapas, es decir, un

sistema de rehumectación-resecado, el cual fué el primer invento para pro-

ducir leche descremada instantánea en polvo, causó que la lactosa se cris-

talizara durante el proceso. Sin embargo, los recientes avances en manufac-

tura, tales como un proceso de instantaneizado adecuado han hecho posible

la producción de leche descremada en polvo.

Aveces la ausencia de humedad en el sitio de almacenamiento del polvo puede

prcvcnir l a farmación de cristalcs dc

de fl -1actosa. Wursch et al (1984) demostraron que la lactosa cristalizó completamente en’ l a forma p una lata de metal sellada por 60 días y a 60OC pero no cristalizó en otras

sometidas a 37OC y 45 OC.En el estudio realizado por Caito los cristales de

a -1actosa-hidratdo, pero no las

en una leche entera en polvo almacenada en

-1actosa se desarrollaron durante el almacenamiento a 37OC por 5

meses. La mutarotación en lactosa amorfa, es decir la conversión de 4

lactosa a /J -lactosa, procedió rápidamente en leches en polvo a tempera- turas mucho mayores que 37% (Roetman y Van Schaik, 1975; Olano y Martinez

Castro, 1983). Sin embarqo la mutarotación parece ocurrir a 37OC si se per- mite un tiempo suficiente como de varios meses, es posible aun hasta 25OC y

continúa dependiendo del contenido de humedad y la temperatura hasta un e-

quilibrio en la relación fi/pc cerca de 1.25.\.lursch también mencionó que los

productos de Amador¡, los cuales están asociados con el obscurecimirnto por la reao5Ón de Maillard y son básicamenteaminas, pueden promover la crista-

lización de l a ) -1actosa.

Los cam bios en la superficie estructural debido a la cristalización de la

lactosa son diferentes para leche entera y leche descremada en polvo.

1” ,

r 23

P

P r

o*

Es altamente probable que la cristalización de la lactosa, facilite el

movimiento de grasa libre a las partículas debido a la humedad conpren-

dida por otros constituyentes, porque la cristal izaciÓn puede haber de-

bilitado la estructura de la fase de lactosa amorfa en las partículas.

Sin embargo, la relación entre la cristalización de la lactosa y la apa-

rición de grasa libre no está completamente comprendida.

La cristalización de la

tera en polvo a 37OC, cuando la-humedad es suficientemente baja para in-

hibir la crista1izaciÓn de aC -1actosa hidratada. La difración de ra-

yos X confirmó que la

leche entera en polvo a 37OC por 5 meses

I!.- E l efecto del tamaño de partícula.

Para los polvos intantáneos se requieren partículas mayores w e las produ-

cidas por un secado spray normal. Las partículas peaueñas, incrementan el

contenido de polvo fino, la formación de pequeños terrones y se ve afecta-

do su libre desplazamiento, l a s partículas no pueden penetrar la superfi-,

cie del agua y mientras flotan se humectan formando agregados aue se di-

suelven lentamente. En contraste, las partículas grandes se hunden más rá- pidamente pero tardan mucho tiempo en disolverse. E l incremento en el ta-

maño de partícula fu6 obtenido con proced imientos de rehumectación-reseca

do.

fi -1actosa procede muy lentamente en leche en-

p-lactosa.sola estaba en estado cristalino en

Es posible aumentar el tamaño de las partículas al incrementar la concen- tración de la alimentaciÓn, reduciendo la velocidad del disco rotatorio o la presión de atomización de las'boquillas; utilizando cores con hendidu-

ras más grandes., Es posible incrementar el tamaño de la particula en un secador de una"etapa pero,para secado de ellas, se necesita incrementar la temperatura del aire de salida presentándose como consecuencia problemas

con el índice de solubilidad. Cuando fueron aplicados estos procedimientos

a leche entera en polvo se produjeron, incrementos en la grasa libre y el

desarrollo de sabores indeseables que limitan la aceptabilidad del produc-

to. Mas recientemente, las técnicas han sido introducidas usando uno o mas

lechos fluidizados en la bas,e de una cámara convencional de secado spray

para incrementar la aglomeración. Cuando se usa la leche entera en polvo

la recirculación con temperaturas normales de entrada de aire puede resul-

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r 24

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tar en problemas de soluhilidad. Sin embargo, si se tomam las precaucio-

nes necesarias este método puede ser Útil para producir nolvo instantáneo.

En un sistema de secado en dos etapas, es posible la producción de par-

tículas de un tamaño más grande sin verse dañadas las otras propiedades.

La distribución del tamaño de partículas reouerido para productos instan-

táneos puede también ser obtenida por la producción de partículas prima-

rias relativamente grandes, usando una tobera con presión constante en un

secador alto equipado con un sistema secundario de secado. Para obtener

una buena dispersabil idad de leche entera en polvo instantánea, parece

Óptimo un rango de tamaño enre

El tamaño de las gotas de leche entera concentrada asperjada formada por

atomización, afecta fuertemente las características de las partículas del

secado de leche entera en polvo. E l tamaño de las gotas depende de la vis cosidad del concentrado. La viscosidad del concentrado puede cambiarse va

riando el tratamiento de precalentado de la leche (desnaturalización de

las proteínas del suero), el contenido de materia seca y la presión de h g

mogeneización. AI realizarse la homogeneización, los glóbulos de qrasa son

divididos en glóbulos más pequeños con nuevas superficies que son ocupa-

das por la proteína presente en el concentrado. Como una consecuencia de

la homogeneización, la fracción de volumen aparente de los cmplejos li- poproteínicos se incrementa.

Snoeren, Damman et al ( I 9 8 4 del Netherlands Institute For Dairy Research)

(22 ) ; encontraron que el tamaño de las partículas está en función de la

viscosidad básica del concentrado (es decir, la viscosidad obtenida por

extrapolación a una tasa infinita de esfuerzo cortante). Se ha presupues - to que la viscosidad básica es relevante puesto que en la centrífuga exfs

te una alta tasa de esfuerzo cortante. El incremento de la viscosidad

básica del concentrado resultó en un incremento en el contenido de Iiume-

dad del polvo, un decremento en el contenido de grasa libre y un aumento

e n la solubilidad del polvo. Esto puede ser explicado en virtud de que

las partículas más grandes pasan más tiempo en el ranqo crítico de hume-

dad durante el cual puede ocurrir un daño térmico a la proteína.

Las propiedades físicas de la leche en polvo, tales como el contenido de

humedad, la densidad en masa y la solubilidad adquiridas durante el procesa

100 y 300 micrones.

- -

-

25

t .-

t -

r r

t r

se ven seriamente afectadas por el almacenamiento, transporte y recons-

titución del polvo. Las características de secado, y por tanto, las pro-

piedades de cada partícula dependen, bajo condiciones estables de secado,

dcl tamaño de la partícula que ahandona l a rueda del atomizador. La vis-

cosidad del concentrado afecta el tamaño de las gotitas formadas en el

atomizador. La viscosidad

ciÓn de la leche entera y el tratamiento térmico.

La viscosidad de una suspensión, 7 , depende de dos mente, la fracción volumen

dad del medio. Existe una relación empírica pero muy Útil dada por

Ei lers.

a su vez es qobernada por la hom ogeneiza-

parametros Única-

de las partículas dispersas y la viscosi-

qe$ =viscosidad del suero (es decir, la solución láctea que contiene las sales, lactosa, albúmina y globulina)

jd max=ia máxima fracción volumen.

Para la leche entera concentrada Q, max fue tomada cano 0.79

La fracción volumen del concentrado es afectada por la cantidad de Case

ina, las proteínas desnaturalizadas de suero, las proteínas nativas del

suero y el contenido de grasa.

El tratamiento térmico de la leche, así como el período espesamiento

(age - thickening) tienen efecto sobre la viscosidad del concentrado, puesto que la voluminosidad de las proteínas desnaturalizadas del suero

es mucho mayor que la de las proteínas nativas del suero y la voliimino-

sidad es incrementada por la pérdida de las miscelas de caseína(Fig.6) SPla

leche entera es homogeneizada, la proporción proteína qrasa sc mantendrá

constante. Sin embargo los glóbulos de grasa, finamente dispersos, son cubiertos por la proteína así, la proteína (miscelas de caseína) forma

-

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P r

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0 .- -'b A

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-b

Representación esquemo'tico del proceso en el periodo de enOrosamiento para leche entera no hornogeneizado (A) y concentrado hornogeneizado

f 6).

FIG. 7 La influencia de la homogeneuacioh en la frocción volumen. El volum la grasa y la proteína permanecen iguaks.Sin embargo, el volumen Oparente se incrementa. F=graso ; C = caseína. '

de

1 i 26

n I

F

n .̂ ..

L

c

r ...

una capa no densa la cual aumenta el volumen aparente. (Fig. 7 Una presión de homogeneización más a l t a produce glóbulos de grasa más pe-

queños y en consecuencia una mayor superficie de contacto y con esto un

uncremento en el volumen aparente ( 4 c s y f l ) .

Como resultado del incremento de la fracción volumen por el aumento de

volumen aparente, la viscosidad del concentrado se elevará.

)

Durante el almacenamiento de la leche entera concentrada, la viscosidad

del concentrado se incrementa con el tiempo. Este fenómeno es llamado

período de espesamiento. La tasa de espesamiento puede ser calculada por

un diagrama VTC (viscosidad, tiempo, esfuerzo cortante) (Fig. 8 1.

La pendiente de la curva 0 ,es decir la viscosidad básica ( * -+ = contra el tiempo de almacenamiento, e5 la tasa de cambio del periodo de

espesamiento. La ecuación ( I ) ofrece la oportunidad de convertir

a &$ en el cambio de voluminosidad [ ( A$/pl )/min, Tabla A.1

)

II t t I

vlscoiidad ímPa.s)

105

90

75

60

45

30

FIG.

)/lampo de almacenamiento (mln) + 1OOO/y

15 30 45 60 75 90 105 120 IS EO 165 180

8 Diogromo V T S (viscosidod, tiempo, esfuerzo cortonte) de lo leche entero

concentrodo. Contenido de moferio seco:52.7%. 0

3.2

2.6

2.6

2.3

2.f

temperatura dc salldo ('C)

92 - ,

- 90

- 88

- 86

- 84

I I I 82

/ A/

IO 20 30 40 50 60 vlscoddod(mP0-r

I FIG. 9 Temperoturo de solido del oire (A ,contenido de humedad constante) y contenido de humedod o temperoturo constonte de lo solido de UirebI

como uno fumidn de lo viscosidod del concentrodo. Ir

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r

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r I .-

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r ",-

r ..,

7

TABLA A.- Las características de viscosidad de leche entera concentrada

no homogene izada.

Contenido de Viscosidad al Fraccion volumen Dependencia Tasa de es- PerÍodo matcria seca msximo esfuer- de partículas de corte pesamiento. de espe- (8 m/m) zo cortante dispersas 6 Sam i en to.

(mpa. s)

1.;. - C M

46.7 13.5 48.6 17.1

52.7 29.9 53.7 41.8

56.3 59.5 57.4 92 58.4 148

58.9 143

0.963 , 1 . 2 8 0.017 2.60

0.588 1.97 0.034 2.70

0.644 2.80 O .O95 2.50

0.659 4.18 o. 183 2.67

O. 694 6.76 0.290 2.60

0.712 9.42 0.633 2.54

0.725

0.732

Este cambio en voluminosidad (b$h)/min. es una constante para ciertos

tipos de leche.

S i la relación entre la viscosidad de la leche entera concentrada y el

tamaño de las gotitas de leche durante la atomización es semejante a

la leche descremada, también se puede suponer una relación entre la vis

cosidad del concentrado y las características del polvo. La figura ( 9 muestra la temperatura de salida del aire como una función de la viscosi

dad del concentrado. Para obtener el bajo contenido de humedad deseado

en el polvo, las partículas de leche de un concentrado con alta viscosi-

dad deberán ser secadas a mayores temperaturas.

Las características d e l polvo, tales como la densidad de la partícula"

(Fig.10 ),densidad en masa (Fig. 11 ) , contenido de grasa libre (Fig.12 ! dispersibilidad (Fig. 13 1 e índice de solubilidad ADMl (Fig. 14 ) , pare-

cen ser una función de la viscosidad del concentrado,o mejor dicho de la

dTstribuciÓn del tamaño de partícula. La figura (15) muestra la distri- bución del tamaño de partícula de algunos polvos'preparados de diferentes

-

-

ensidad l.m e ortfculo i h l ) -__.

1.15 - e

! 5, 50 60 O 10 20 30 40

1.10 -

1.05 -

1.00 i rcorldad Pa. d

FIC.10 üensidod de lo partícula de lo feche entera en polvo como uno fUrtCick,

de la viscosidad del concentrado. h a un contenido de humedad

constante en el p01vo;e o temperoturo de salido constunte.

lmsidod Nn mosa Wmll

0.m -

0.70 -

0.66 -

0.60 -

0.55 -

0.501 , I

ímPo.r) O 10 20 30 4 0 50 60

FIG.11 Densidad en masa de lo leche entero en pdvo como uno funcioh de

la viscosidad del concentrado. 1s Sin gdpeor el cilindro; 28 despuds de

golpearlo 1250 veces. (A y ver figurolo).

iscosldad

6 :ontenid0 le graso libre y.) 5

4

3

e

i

O

n \

rcosidad 20 30 40 50 60 (m Pa. s i

FIG.12 Contenido de graso libre en leche entero en polvo como uno función de

lo viscosidad del concentrado(& y e ,ver f i g u r o 0 I

dlspersabilldod (%)

80 -

6o t -I

40 I I I I

O 10 20 30 40 50 60 ricosidud ,Po. si

FIG.13 Dispersobilfdod de lo leche entero en polvo como .uno función de lo

viscosidad del concentrado ( A y , ver figuro 10 I .

insolubilidrd (ADMI 1 (mil

viscosidad (rnPa.s)

FIG.44 lndice de insolubilidod AOMl de leche entero en polvo como

uno función de lo viscosidod del concentrodo (A y ,ver figuro IO).

28

jl 9 i I "'

I ''

I1

, .._

P r

concentraciones con diversas viscosidades.

La viscosidad básica (y--) para concentrados de leche entera homoge-

neizada están enlistados en la fabla B. La /JI app fué calculada con una

gráfica de Eilers. En la Tabla B se da la relación$ a p p / d

dad de la homoqeneización se incrementa con l a presión. La Tabla B también

- muestra la tasa deFpesamiento y (A$/# )/min, calculados con el dia - grama VTC.

La efectivi - -

TABLA B.- Características de viscosidad de leche entera homogeneizada.

Contenido de Presión de Viscosidad al Efecto de Dependen- Tasa de Periodc materia seca homogeneiza- máximo esfuer- homogeneiza cia de cor espesa- de esne % m/m) ción (lipa) zo cortante. ción te miento. samien+

$ aPP/$d Av/V-L ,o' A@? (g$/i+-). 1

- -

?t-- pr ( d a . s)

54.9 O 45.9 1 4.57 0.17 2.36 54.9 5 50.0 I .o1 5.90 0.19 2.34

55.0 7.5 106 1 .O6 8.22 0.37 1.94 55.3 I O 149 1 .O7 17.10 0.50 1.79 54.0 12.5 186 1 .O9 17.50 0.51 1 . I 9

TABLA C.- Propiedades de la leche entera en polvo de concentrado homoqeneizado.

- Presión de Grado de Contenido lnsolubili Densidad Densidad en Contenido homogeneiza homogeneiza - de humedad dad (ADHIT de partícu masa. de grasa ción (t1Pa)- ción (%) ( % I (mi 1 la. 9 /ml ) - 0% "-50A 1 ibre (%)

(91d @/rn\)

~ ~~ ~

O 51 2.48 3.70 1.17 0.637 0.735 1.55

5 59 2.72 3.70 1.16 0.627 0.725 0.89

7.5 75 3.52 3.90 1.17 0.636 0.716 0.52

I O 81 3.57 4.20 1.17 0.639 0.718 0.55 12.5 88 3.62 4.75 1.17 0.635 0.709 0.38

número de frecuencia 16 (0%)

14

12

I O

8

6

4

2

O

dldmtro de /os particular íp m)

10 19 28 37 46 55 64

FIG.15 Distribucidn del tamaño de part;culo de algunas muestras de

leche entera en polvo de concentrados con diferentes viscosidades.

Andlisis microscdpico. Viscosidad del concentrado: e = 18 mPa.s ;

0 =28 rnP0.s; % =31 mP0.s; A = 59 mP0.s.

le humedad W

3.4

3.G

2.6

2.i

f

i 20 60 100 140 reo iscoeldo

nPad

FIG.16 Contenido de humedad en la leche entera en polvo homogGneizoda como uno función de lo viscosidad del concentrodo o causa de: 1) lo voriocich de lo presión de homogenizacidj; incremento del contenido de materia seco.

Dntenido e graso Ibre u I

4 -

3 -

2 -

r -

\ e

\ \ \ *

I" " I \

\ \ \ \ \ \

o \

01 I I I I J

40 80 12 o 160 200

FIG.17 Contenido de graso libre de leche entero en polvo homogeneizodo como uno funcidn de lo viscosidad del concentrado. Sirnbologfo ver figura 16.

I 29

7 I I ’1 I I

...

r

Las características de los polvos obtenidos de concentrados de leche ente-

ra homogeneizada están enlistados en la Tabla C . El contenido de humedad de

los polvos se incrementa con la presión de homogeneización, las partículas

de leche que abandonan la rueda de’l atomizador son mayores a alta viscosi- dad, inducidas por ebincremento de la presión de homogeneización. El mismo

efecto de incremento en el contenido de humedad es observado también en el

conteniidd.’ de materia seca (Fig. 16’. El contenido de grasa libre es una

función de la viscosidad (Fig.17), decrece con la viscosidad. La superficie

de contacto total, así como el contenido de grasa libre, es más alta debido

a las pequeñas partículas resultantes con baja viscosidad (Figuras [8-’.y 19).

El índice de insolubilidad ADML se incrementa cor1 1s presión de homogeneiza

cion a causa del incremento de la viscosidad (Fiq.14).

La buena atomización del concentrado dependerá de la viscosidad del concen-

trado a la máxima tasa de esfuerzo cortante. Sin embargo, durante el trans-

porte del concentrado, a tasas de corte más bajas (tubos, bombas, tanques

de amortiguadores), la viscosidad será más alta.

En ,general puede decirse que las características finales de la leche entera en polvo son funciones de la viscosidad al máximo esfuerzo cortante.

La hornogeneización de la leche entera concentrada incrementar5 la viscosidad

Ya que la fracción Ye voiunen aparente de las particu!as dispersas ha llegado

a ser major. El periodo de espesamiento de estos concentrados es más rápido

que el de los concentrados de leche entera no hornogeneizada, cuando es expre-

sado comn un incremento de la viscosidad a travgs del tiempo.

Las características del polvo cambian cuando se w a n diferentes presiones de

hornogeneización, probablemente debido al incremento en la viscosidad del con

centrado más que al hecho de que los glóbulos de grasa láctea se encuentren

cubiertos con caseína.

-

111.- El efecto de la densidad aparente de la leche en polvo.

La densidad apsrente de la leche en polvo es lina propiedad importante desde

un punto de vista económico, comercial y funcional. Desde un punto de’vista

ecooómico, el costo de su transportación está en funciór! al iolumen que ocupa

cornorcialmente de un ImPXtC de mayor cal idad -1 ccnsumidor y funcionaymen-

/.O 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 viscosidad ím Pa. s)

I

I

FIG.18 Tamaño de los portículos de leche entero en polvo como uno funcidn del

logaritmo de lo viscosidad del concentrado.Simbolog~'o ver figuro 16.

como una funcidn del tamaño de las port;culas.Simbologío ver

---

I I I I I 1 de /os porttculao didmetro medio

32 36 40 44 48 (pm) o 24 28

r r r

r

r

F I

r

r r r r .-.

F 1, .

r i..

t

te influye eo las propicdades instantánea- de un prodnctc.

Una b;ja densidzd aparentc influye eo l a rglcmeracióa y trmbién es parte importaote de las propiedzdez del polvo qrie ioflryen en las carcctor?sti- cas de insta-taneidad del mis??o.

La dcnsidad aparente es e! peso de una unida? de i o l m e n de polvo y ze ex presa en g/IOC m l , g/!. E l valor recíproco de la donsidad aparente es el vo!umen aparente.

-

- Factores que influyen sobre !a dcnsidad ap~reote:

La denzidUd aparente de !a lechc en polvo es un. propiedad muy compleja siendo el resultado de muchas otras propiedades qlie a su voz, inf!uyen sobre otras. Los principales facto res que determinrn Ir densidad aparente sen:

I . La densidad de partículas, dada por:

-

(a) densidad del Eattrial en el polvo (h) e? contenido de! aire ocluido dentro de l a partícu!a

2. E l contenido de aire intorsticial, por ejem.: el Eire en- tre partículas

- Densidad de los mrteria!es en el po!vo:

Está dada por Iu composición de el pclvo. ccntmido y densidades de cada componente.

Cuando se lleva a cabo !a investigación -e la composición de cn pclvo dado, l a densidad de los materi3les del polvo o la densi- .'ad de los sólidos puede ser calculado coma sigue:

Esta depende del

1 no SÓI idos en e! po!vo =

$14 / Da + %B / Db + %C ! Dc f etc. + YW

E l %A, %B, %C en esta fÓrmla, son equivalentes al porcentaje de !os componentes con donsidad Da, Db. Dc el %W ; es cl po'r-

31 I

8 ....

c

P I .-

....

r ....

r ...

r &..

r .

r I. .

r r

ciento de humedad.

La densidad de l o s materiales del polvo no pueden ser cambia dos sin modificar la composición y a s í para un producto dado

es constante.

-Contenido del aire ocluido:

Son muy diversos los factores que influyen en la incidencia del aire ocluido en la partícula.

. Incorporación del aire en la alimentación.

Durante la evaporación, el concentrado es efectivamente

deareado sin embargo, las mismas bombas de extracción del evaporador pueden incorporar algo de aire si no se operan adecuadamente. La partícula del concentrado en el evapo - rador descarga dentro del tanque de balance que alimenta

al secador, debiéndose preveer cualquier fuga en línea de

alta presión, evitando una excesiva incorporación de aire

en la alimentación.

..Atomización de boquillas.

Las capacidades de las boquillas de presión usadas en la industria del secado por aspersión varían de 100 a varios

miles de kilogramos de alimentación por boquilla. Estos pueden también incorporar algo de aire al producto duran - te las primeras etapas de atomización, tanto en el lado

interior como en el exterior de cono de espreado. La

incorporación del aire que se lleva a cabo en pequeñas bo quillas de varios miles de kilogramos de alimentación por boquilla, es despreciable.

1 32

Disco rotatnrio.

El disco del atomizador rotatorio funcinna como una bomba

centrifuga exterior, no solo alimenta del ce-trc hacia 1;

periferia, dando tam-bién un aumento considerible e i el a'-e

As; hay una apertur? en la interfase aire-líquido, ament:--

dose el riesgo de tener air- ocluido. Esto ociirrp s i la d ' i

mentación es de baja roncentraci6n y por lo tanto de alta ra pacidad espumante.

q n .._.

P .-. r

r

L..

. Atornizacidn en discn con barrido de vapor. Para evitar las desventajas del disco rotatnrin al Gormar ?A puma, la interfase aire-líquido es reemplazada por ctra va-

por-liquido; estos discos han sido probados en set-Sores : - - dustrialeg.

Los aumentos de aire por la formación de espuma meden se- re

ducidos por discos especiales. En la rueda de ran=! ciirvc '1-

as? llamda rueda de alta- densidad glnbal) véase la F I ~

el aire es parcialmevte separado del conceptrrdo rJevur.en:o,

debido a la fiierza centrífuga, mientras que en la r7teda cc-

barrido de vapor, Fig. p\ , el problema es parciallente c-lu-

cionado reerplnzando la interfase IÍquidn/aire por :na in:orfa

-

- s e I íqu ido-vapor , i' Se creía que las tobera5 incotporaban poro o nin-ú? aire 3 ' con

centrado durante l a atcmización. Sin embarqo se hii jescub'erto

que exicte una cierta incorporaci6n de aire dcrante la pr:-era

etapa de atmizac~ón. dentro y fuera.de1 cnno, dehijo a I = fric

ciñn dP aire. previo a la formación de las Sotas ?a incz-po-

raci6n aiimenra con la caparidad de la tobera U g h ) .

-

-

- Prooiedades de la alimentación : La cartitad de aire que cs incorporada al producto nc depente Únicamente de la intensidad de movimienta sntes o <rur=ntp 1- ope- .,..

Concentrado de leche

ILa

FIG. A Rueda barrida por vapor.

I

33 1 1 O0 Sólidos en el oolvo =

%A / Da + 88 / Pb + 4C / Dc + etc. + %W 1 I

R

1

R .. .

U

" ..

y , ...

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I I _ _ I ....

U .~- U

U

U I ,.

U .. ...

I

El %A, %B, 4 C en esta fórmula, son equivalentes al porcentaje

de los componentes con densidad Da, Pc el XW, es el porciento

de humedad.

La densidad de los materiales del polvo no pueden ser cambia-

dos sin modificar la composición y a s í para un producto dado,

es constante.

- Contenido del aire ocluido: Son muy diversos los factores que influyen en la incidencia del

aire ocluido en la partícula.

. Incorporación del aire en la alimentación. Durante la evaporación, el concentrado es efectivamente de-

aereado sin embargo, las mismas bombas de extracción del eva

porador pueden incorporar algo de aire si no se operan adecua

damente. La partícula del concentrado en el evaporador des-

carga dentro del tanque de balance que alimenta el secador,

debiéndose preveer cualquier fiiga en línea de alta presión,

evitando una excesiva incorporación de aire en la alimenta-

ción.

- -

; Atomización de boquillas.

Las capacidades de las boquillas.de presión usadas en la in-

dustria del secado por aspersión varían de 100 a varios milas

de kilogramos de al imentación por boquilla. Estos pueden

también incorporar algo de aire al producto durante las pri

meras etapas de atomización, tanto en el lado interior como

en el exterior delcono de espreado. La inc.orporociÓn del

aire que se lleva a cabo en pequeñas boquillas de varios mi-

les de kilogramos de alimentación por boquilla, es desprecia

ble.

-

-

34 1 1 1 1 4

I

n

n

raci6n de atomizaciÓn,sino.-tanbie'n.a las propiedades de Fa a l i -

mentación, por ejem.: la habilidad de l a alimentación de formar espumas estables. Esta propiedad es conocida con el nombre de

habilidad de batido ( "Whippabil ity I ' 1; esto influye principa'

mente en el contenido y estada de las proteínas y por la presen - cia posible de compuestos antiespumantes. Así, el contenido de grasa en la leche concentrada en l a cual l a función de l a gra

sa es inhibir la espumación hacietido considerablemente menor el problema que en una leche descremada nue contiene

porción proteica.

-

una mayar pro

. . La desnaturalización de 10 proteína sérica posee una alta pro- piedad espumante la cual puede ser reducida por un pretrata- miento térmico proporcional a1 grado de desnatural ización.

. Los concentrados de bajo contenido de sólidos totales tienen una más alta capacidad espumante que un concentrado de leche

con alto contenido de sólidos y cada uno de estos efectos se acentúa al elevarse l a temperatura, ver fig.( 20 ) .

- Condiciones de secado: . E l agua que se encuentra en el interior de la partícula se des-

plazará hacia l a superficie estando controlado su movimiento por mecanismos de capilaridad y difusión. nimos son mucho más lentos que el de transferencia de calor de particula comenzará a calentarse . E l calentamiento de l a par-

tícula podrá causar l a expansión del aire contenido en éstas.

especialmente en

to semi-plástico en gran parte de la misma.

El efecto anterior se presenta durante el secado en una etapa ( Camara de secado ) en cuyo proceso se tiene que alcanzar la humedad final del prodilcto lo que dará como resul tad0 DartÍcu- las con alto contenido de aire ocluido con un calentamiento

excesivo de l a s mismas en su estado semi-plástico, produciendo la formación de partículas esféricas que por la expansión del aire intersticial llegan a reventarse.

Como dichos meca-

la etapa de secado en l a que se tiene un efec -

40 %

n

, - *4

r

,

FIG.21 Reducción en peso, volumen y didmetro de uno gotita durante cmdiciones de secado Óptimos.

Porcentaje de reüuccio'n

\,'e-- \%

L I I I I I I

IO 20 30 40 50 60

Tempamrum CC)

40 -

30 -

20 - 4 96 HA0

o ! I I I I I

45 50 60 ?O 80 90 100

Porcentok, de sdWdos de las gorlros

I .q I I

35

Es c l a r o e l e f e c t o q u i t i e n e e l secado en dos pasos sobre l a s

propiedades deseab!es del producto, debido básicamente a l a ha - jada gradual de l a temperatura de p a r t í c u l a s . Además f a c i l i t a

e l secado teniéndose UP conten ido de sÓli,dQs a l t o , s i n a f e c t a r

1;i so!ub i l idad , d i cho e f e c t o es f a v o r a b l e para l a reducción de

a i r e c c l u i d o y p roporc ions po lvos con a l t a densidad aparente,

Durante l a e1imi.naciÓn de agua de l a s gotas de leche, t i e n e l u -

gar iina cons ide rab le reducc ión en e l peso , vo!umen y d iámet ro

de p a r t í c u l a . Bajo condiciones ideales de secado e l peso d i s -

m i n u i r e a l rededor d e l SO%, e! volumen descendprñ’ a un 404, y e l

d iámet ro a un 75% aproximadamente de l a go ta cresda por e l a t o - mizador. Vease Fis. (21 )

La d i s t r i b u c i ó n del tamañc de !as p a r t í c u l a s y !a densidad.

Los po lvos que cons is ten de p a r t í c u l a s de ig i ia l tamaño poseen l a

misma densidad aparente, !a p r o p i a d i s t r i b u c i ó n de l a s p a r t í c i l a s

asegura que e! espacio e n t r e l a s p a r t í c u l a s grandes es ncu9ado p o r

l a s pa r t í cu !as pequeñas y as7 sucesivamente. F1 t ima60 más peque-

60 d i p a r t í c u l a s en leches er! p o l v o comerciales es tá 1 imi tado por

e l e fec to de separación.

200 OC 1

O tiempo de secado

FIG22 Desarrollo de la temperaturq del aiie de secado y de las partículas durante el secodd.

36

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6..

1V.-Efecto de la temperatura de pasteurización en la calidad de la leche

aglomerada con y sin lecitina.

Wenanty Rotkiewics del Departamento de Biotecnología e Ingeniería en Ali-

mentos de la Universidad de Agricultura y Tecnología

Hausen, G Kjaergaard Jensen del Instituto de Investigación para la Industria

Lechera del Gobierno Danés en Hillerdd Denmark (1979) et. al. realizaron

investigaciones divezrsificando la temperatura de pasteurización de la le-

che y estudiaron sus efectos sobre el polvo aglomerado con o sin lecitina.

E l tratamiento térmico aplicado a la leche fué 65OC, 80% y 95OC durante

un periodo de 30 segundos.

E l secado se llevó a cabo con una temperatura de entrada de aire de l80OC

y una temperatura de salida de 75%.

Los resultados obtenidos mostraron que las muestras de leche evaluad3s fue

ron diferentes organolépticamente y fisicoquimicamente lo mostraron las

siguientes tablas.

de Olsztyn; P.Sloth

-

Características de la leche entera en polvo con y sin lecitina, obtenida

de leche pasteurizada a varias temperaturas.

Tiempo de pas Humecta- Dispersi Disolubi Contenido de teurización. bit idad bil idad, 1 idad. grasa 1 ibre

OC S % % de grasa toti

69 185 87.3 0.20 3.0

Tipo de leche - -

Leche entera 80 195 85.3 0.20 5.7

aglomerada 95 225 84.3 0.38 8.1

promed io 202 85.6 0.23 5.6

65 Leche entera aglo- 80

95 merada y lecitinada

10 92.9 0.12 5.4 8 95.0 0.10 ' 8.2

27 90.4 0.30 10.9

promed io 15 92.8 0.17 8.2

Se encontró cierta influencia de la pasteurización en el índice de solubili-

dad . La cantidad de ácidos grasos fué mayor en la leche pasteurizada a 65OC, esto probablemente debido a la insuficiente inactivación de enzimas lipoli-

t icas.

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i 'q 37

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El contenido de gras2 libre en 12 leche se incromezta directame?te proporcio

nal a Ir terperatura de pastourizaciEn, y posiblementc aumenta más 31 intrr-

drcir cafltidados extrr durante el prcceso de lecitinaciin. Los niveles de

grasa libre afectan la humectabilidad y dispersibilidad de la lechr en pol-

vo, de tal manrra que Óptimameate $1 ccntcnido de qrrisa !ibre sea Ir m5s br

jr posib!e, además cooduce a cambios oxldativcs dGrante el alrnacenrmicnto.

Los autores reprrtan que las mojores valores de humoctrbilidad y dispersi- 5ilidad y aún humectubi?idrd drrante cl a!macenarniontc se obtcviaroz de le

the 7as:eurizada a 80°C durante 3C segundos.

El contenrdo de grupss - SH sz ha investigado relacioaándo!o con Ir deza-

turaiización tgrmica de Irs proteí-as del suero. Se crlculC un coeficiente de corre!aciÓn entre !a crntidad de protevinas no desnaturalizadrs del

suer9 y 13 de Grupos - SH libres y resultó r = 0.95.

crecen durante el alrnacenaaiento, en tin 25% en leche nu lecitinada. *; en

'16% en leche lecitinada.

También la leche vari6 en sus propiedades reductoras debido a que los fos frl!pidos introducidos con cl aceite butrrico dccrementa la reductividad. Los camhior. en el contenido de hidroximetil furfural Iievaron un comporta

zieoto y aumentó durrntr el almacenamiento de acGerdo con la caztidad de

HMF sin varirr e-trc las muestras lecitinadas y las no !ecitir:adas.

Se estudió la oxidatividad midlendo el contenido de compuestos que r e x - cionan con el &. 7 fisbarbitúricos TSA y se observó que los cambios scn

más 1 igeros en leche de baja reductividad

mente más altos para la Iechi sir: lecitina.

La zcidez grasa aumenta durante el elmacenamiento. Los cambios hidrolíti

cos de !a grasa son más pronunciados en la leche sin lecitina.

Pe acuerdo con la evaluación organcléptica, la calidad más pcbre después de un periodo dc almacenamiento se obtuvo de la leche pastcurizada a 65OC

y Ir mejor de la pasteuritad; a 80% durante 30 regGndos.

-

-

-

Los grUpos - SH de-

-

-

y lor, valorcs TEA son 1 Igera-

-

V.- Efectc del cpntenido de agua durante la aglomeración.

El Institcto de InvestigaciÓn para la Industria LSctia dcl Gobierno Ben& en HiIler4d Denmark realizó en !98C un estrdic acerca del efecti que ejer -

1 38

R ce la cantidaJ de humedad durante el proceso de aglomerado en la calidad

de la leche entera en polvo instantánea tratada con lecitina. Se hicie-

I ron estudios en cuatro muestras con las siguientes temperaturas de en- A

w trada y salida y los siguientes contenidos de humedad.

b

P

A; 160Oc - 90OC (tp - 56); 2.0%

B; l97OC - 83OC (tp - 42); 3.5%

C; 197OC - 770C (tp - 35); 5.0%

0; 183OC - 70OC (tp - 28); 6.5%

donde:

tp es la diferencia entre la temperatura de salida y la temperatura de sa-

turación del aire, es decir el llamado potencial de secado.

Los resultados obtenidos en esta investigación se reportan en la siguiente

tabla:

- A B C D

Temperatura de salida de aire. OC

Valor tp

Contenido de agba en la leche que

abandona la cámara

Contenido real

Temperatura del aire en la entrada de

la la. sección del vibro fluidizador. OC

Contenido de agua en el producto final 8 Humectabil idad, S Dispersibil idad, %

lndice de solubilidad, ml.

Tamaño de partícula, f i m

Densidad en masa del polvo, g/ml .

Densidad de partícula, g/ml

Contenido de grasa libre, % de grasa total Contenido de 4 -lactosa, % Contenido de Ji -lactosa, %

Relación p / ~ Cristalización de la forma S/C/, %

160

90

56

2

2.11

50

2.01

115

89.0

2.40

82

0.719

1.149

3.9

42.1

57.9

1.37

4.44

197 195 183

83 42

3.5

3.56

65 3.22

7

96.6 I .30

95

0.730

1 .I36

8.2

43.1

56.9

1.32

6.25

77 70 35 28

5 6.5

4.76 7.04

65 80 3.24 2.64

7 25

94.8 93.8

0.38 0.25

105 88

0.752 0.719

1.163 1.176

9.2 14.3

44.2 46:l

55.8 53.9

1.26 1.17

7.92 11.15

Los mejores valores de humectabilidad y dispersibilidad fueron obtenidos entre 3.5 % y 5.0 % de humedad y los peores fueron obtenidos para la mues tra A. Los resultados para l a muestra D muestran que al exceder cierto límite en el contenido de agua en el polvo que abandona la cámara de se- cado se afectan negativamente las propiedades de la leche instantánea. Esto se acompaña por un incremento en el grado de cristalización de la

y - lactosa y un substancial crecimiento en el contenido de grasa l i

-

- bre.

La leche lecitinada tuvo ligeramente más altos valores de densidad en

masa. La peor solubilidad la mostró la leche tiPo A. E l contenido de

grupos

extremos del agua.

Se observó tam bién que existe una alta correlación entre las propieda- des reductoras de la leche en polvo y su contenido de hidroxirnetilfurfural La leche lecitinada mostró propiedades reductoras más bajas y contenido

reducido de hidroximetilfurfural y grupos -SH.

-SH fue mayor a un contenido de agua del 4.76% y menor a

. -.

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". I I1 I .

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1 I ,.

ci

PROCESO DE PRODUCCION.

Secado por atomización en dos etapas.

Se ha descubierto que el secado por atomización en dos etapas es el pro

ceso físico más adecuado para la producción de leche en polvo instantánea

ya que por el diseño de equipos y condiciones operativas, se lleva al

polvo a un determinado estado de termoplasticidad (función de humedad

y temperatura) que facilita la formación de aglomerados de partículas.

El principio de todos los secadores por atomización es transformar el

concentrado en muchas y diminutas gotas que son expuestas a una rápida

corriente de aire caliente. Debido a\ gran tamaño de la superficie de

las gotas, el agua es evaporada casi instantáneamente transformando las

gotas en partículas de polvo.

-

Una instalación convencional de secado por atomización consta de los si. guientes componentes principales:

-

40

I . Cámara de secado

2. Sistema de aire caliente y distribución del aire

3. Sistema de alimentación

4. Atomizador

5.

6.

7. Instrumentación y automatización

Sistema de separación de polvo

Transportadora neumática y sistema de enfriamiento

El concentrado es bombeado desde el tanque de alimentación del producto

al dispositivo atomizador en el dispersor de aire sobre la cámara de se- cado. E l aire de secado es extraido de la atmósfera por un ventilador pa

sando un filtro y luego a través del calentador de aire al dispersor de

aire. Las gotas atomizadas encuentran el aire caliente y la evaporación tiene lugar simultáneamente enfriando el aire. A continuación del seca-

do en la cámara la mayor parte del producto secado cae en la base de la

cámara y entra en una transportadora neumática a un sistema de enfria-

-

'

c

.....

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r .. - P I-

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miento.

Los finos, es decir las partículas con un diámetro pequeño, quedan arras trados en el aire, y es necesario por tanto pasar el aire a través de ci-

clones para separarlos. Los finos dejan el ciclón en la base mediante un

dispositivo de cerradura y entran al sistema neumático. El aire de sali-

da pasa a l a atmósfera por el ventilador de aspiración. Las dos fraccio-

nes de polvo son recogidas en el sistema neumático de transporte y enfria

miento y luego son pasados a través de un ciclón para separación y'ense-

cado.

-

-

La instrumentación comprende la indicación de la temperatura del aire de

entrada y salida, así como el control automático de la temperatura de en

trada mediante la alteración de la presión del vapor o la cantidad de

fuel, y el control automático de la temperatura de salida mediante la al

teración de la cantidad de concentrado bombeado al dispositivo atomiza-

dor .

-

-

La velocidad inicial de las gotas del atomizador es alrededor de 150

m/seg. La mayor parte del secado tiene lugar mientras las gotas son de-

saceleradas debido a la fricción entre ellas y el aire. Aquellas gotas

con un diámetro de 100 micrones tienen un rrecorrido de desaceleración

de menos de un metro y las de I O micrones, de unos pocos centímetros.

La -reducción principal de la temperatura del aire de secado tiene lugar

durante este periodo. Por tanto, una enorme transferencia de masa y ca-

lor tiene lugar en las partículas en muy corto período de tiempo.

calidad del producto puede ser seriamente dañada s i se descuidan los fac-

tores que promueven la degradación.

La cantidad de aire en las gotas es, uno de los factores decisivos pa- ra determinar la reducción del tamaño durante el secado. Otro factor

aún más importante es el de las condiciones de secado, o sea la tempera

tura del aire circundante.

Como se emncionó mucho calor debe ser transferido del aire de secado a.

las gotas y mucho vapor de aire realizará el camino contrario. Existe

por lo tanto un gradiente de temperatura y concentración en la partlcula,

La

-

-

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A

W.23 Portículo t&os de secado en uno etopo. Lo figuro C muestro

. I un “case hardening:

42 P r P r r r r r r . .

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y el proceso total se vuelve muy complejo.

Las gotas de agua pura (actividad del agua 100%) se evaporan al ser ex- puestas a una más alta temperatura, manteniendo la temperatura de bulbo

húmedo hasta que se evaporen completamente, mientras los productos conte niendo sÓ1 idos completamente secados, son calentados a la temperatura del

aire circundante al fin del proceso lo cual, en un secador spray signifi

ca la temperatura de aire de salida. Véase Fig. 22

El gradiente de concentración también forma diferentes temperaturas en-'

tre diferentes zonas de la superficie. La intensidad del gradiente global

es mayor, cuanto mayor sea el diámetro de la partícula debido a la menor relación superficie/masa.

Por lo tanto las pequeñas partículas secan más uniformemente.

Durante el secado, el contenido de sólidos aumenta debido a la eliminaciÓn de agua y lo mismo ocurre con la viscosidad y la tensión superficial. Es to significa que el coeficiente de difusión o sea la relación de difusión

agua-vapor/tiempo y superficie, se vuelve menor y tiene lugar un robreca-

lentamiento debido a la menor velocidad de evaporación. En casos extremos el llamado "case hardening'l, que es la formación de una cáscara dura so-

bre la superficie, a través de la cual el vapor/agua restante o el aire

adjunto se difunden, provocará que esa difusión se realice muy Icntamen-

te . El'kase hardening'' ocurre normalmente con un contenido r,esidual de humedad de 10-30% en la partícula, en cuya etapa las proteínas, especialmen

te la caseína, son muy sensibles al calor y muy fácilmente desnaturaliza-

bles, dando como resultado un plvo con malas propiedades de humectabilidad

y solubilidad. Este problema evita la reducción adicional del tamaño de

partículas. Más aun, la lactosa amorfa se endurecerá y será casi impene- netrable para el vapor de agua, y la temperatura de la pertícula aumenta- rá a medida que la velocidad de evaporación, osea el coeficiente de difu- sión, se aproxime a cero.

Cuando el secado se lleva a cabo en una sola etapa, se lleva al producto a

eficiente para que el polvo sea instantáneo. Podría haber más vapor de a-

gua y burbujas en la partícula,el sobrecaientam,ienEo provoca expansión

de vapor y aire. La presión de vapor aumenta y la partícula se convierte

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-

su humedad final dentro de l a cámara, pero este proceso no suele ser

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en una pelota completamente redonda con la superficie 1 isa Fig.23ALa

partícula tendrá una gran cantidad de vacuolas en su interior Fig.238

Si la temperatura del aire circundante es muy alta, la partícula puede

explot<ar o bien no sobrevivir a l tratamiento mecánico en el sistema de

transporte y los ciclones, y abandonará el secador con el aire de salida.

Ver Fiq.23c

Si la temperatura circundante, osea, la temperatura de sal ida es mantenida

baja durante el secado, la temperatura de la partícula será igualmente

baja.

La temperatura de salida es determinada por muchos factores entre los cuales

los más importantes son:

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3.

4.

1. Contenido de humedad en el polvo final.

2. Temperatura y humedad del aire de secado.

3. Contenido de sólidos en el concentrado.

4. Atomización.

A menor contenido de humedad residual, más baja humedad relativa en

el aire de salida, eso significa mayor temperatura de salida y con

ello mayor temperatura de la partícula.

Como el contenido de humedad está en relación directa con la humedad rela

tiva del aire de salida, un aumento de temperatura en el aire de entra-

da necesitará un pequeño aumento del aire de salida, debido al alto con

tenido de humedad en el aire, resultante del aumento de evaporación.

También el contenido de humedad en el aire de secado es importante,

y si este contenido es alto se debe aumentar la temperatura de sali-

da para compensar la humedad adicional.

Un aumento en el contenido de sólidos requerirá un aumento en la tempe

ratura de salida, debido a que la evaporación se vuelve más lenta (me- nor coeficiente promedio de difusión) y es necesaria una mayor dife-

rencia de temperatura (fuerza motriz), entre la partícula y el aire

circundante.

Cualquier esfuerzo con el fin de mejorar la atomización creando una

nuve más fina dará como resultado una temperatura de salida más baja,

porque la relación superficie específica/masa de las partículas se

vuelve mayor. La evaporación será, por io tanto más fácil y se”re-

querirá una fuerza motriz menor.

-

-

-

44

Para mejorar la atomización puede mencionarse la reducción de la visco-

sidad por medio del calentamiento del concentrado (cuidado al espesamien - to por la edad), y el aumento de la velocidad del atomizador o la presión

de tobera.

Los Últimos porcentajes de agua en el producto son los más difíciles de

eliminar por un secado convencional, la temperatura de salida tiene que

ser Io suficientemente alta para asegurar una fuerza motriz (gradiente

de temperatura entre la partícula y el aire), capaz de eliminar la di-

cha humedad. Esto puede muy a menudo ir en detrimento de las partículas.

Por tanto es necesaria la tecnologia del secado en dos etapas especial-

mente para evaporar los Últimos dos a 10% de humedad.Figa Z64,QC.

Como la evaporación irá muy lentamente con esta humedad debido a que el

coeficiente de difusión es bajo, el equipo de secado o postsecado debe

ser diseñado de forma que el polvo tenga un largo tiempo de residencia.

Puede real izarse un sistema de transporte neumático utilizando aire ca-

liente el que incrementa la fuerza motriz. Sin embargo, como es necesaria

una velocidad de aproximadamente 20 m/s en el ducto, toma una considera-

ble longitud del mismo si debe ser eficiente.

Otro sistema es el denominado "Hot Chamber" (cámara caliente) con una en-

trada tangencia1 para prolongar el tiempo de retención. Terminado el se-

cado, el polvo es separado en un ciclón y llevado a otro sistema neumático

de transporte con aire frío o deshumidlficado para el enfriamiento. El

polvo es separado en un ciclón y está pronto para ser envasado.

La tecnología más adeouada para el postsecado es el lecho fluidificado

o el denominado "vibrofluidizador" , véase fig.24 El vibro-fluidiza-

dor es un conducto horizontal dividido en dos secciones (superior e in-

ferior) por medio de una placa perforada. Para el secado, o bién el en-

friamiento, se hace entrar aire caliente o f r í o por su parte inferior. El aire se distribuirá en forma pareja sobre toda la superficie de la placa perforada. La perforación y la cantidad de aire se determina'por la velocidad de aire necesaria para la fluidificaciÓn del polvo. La ve- locidad de aire se determina por la naturaleza del polvo, por ejemplo el contenido de humedad y termoplasticidad.

Sañ& de aire

vSdida de polvo

Entrada de alre 7

Entrada de olrc de socodo ' J

I FlG.24 Vibro- Fluidizador en diseno sanitario.

frío

secodo en dos etapas A,C,E. Pwt;culas tbicas de secada en ~

- - - - - - dos etopos B, O, F. (/%gin0 siguiente)

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45

Todo el fluidizador está vibrando, asegurando que el polvo al ser secado

pasará sobre la placa perforada y se encontrará con el aire caliente en

un proceso continuo, teniendo lugar entonces el secado. La temperatura es determinada de acuerdo con la capacidad de evaporación que se desea lo- grar. El tamaño de los orificios de la placa perforada es elegido a fin

de que la velocidad de aire sea suficientemente alta para fhidificar el

polvo sobre la placa. La velocidad del aire no deber5 ser tan alta que el

polvo que el polvo quede suspendido en el aire.Por eso el aire es conducido

a través de un ciclón, donde las partículas son separadas.

En una sección subsiguiente se aplica a l vibrofluidizador aire ambiente,

frío y/o deshumidificado, con 10 que el producto es enfriado suave pero eficientemente.La temperatura de secada, cantidad y velocidad del aire

(o velocidad de fluidificación) sólo pueden establecerse con un buen cono cimiento del producto y del proceso o mediante numerosos ensayos pilotos

bajo condiciones controladas en el laboratorio.

Esto significa que se puede operar el secador en un modo diferente de a-

quel anteriormente descrito, donde el polvo salió de la cámara corn el con-

tenido final de humedad. Ver Fig. 25.

Se puede reducir la temperatura de salida del aire de secado de l a primera e

tapa dando lugar esto a un aumento en el contenido de humedad. Ver Fig.tS

Se puede reducir la temperatura de salida del aire de secado de la primera

etapa, dando lugar esto a un aumento en el contenido de humedad del pro-

ducto y a una baja de la temperatura de la partícula,

Hay sin embargo, un límite un límite sobre cuan lejos, es operativamente po-

sible llegar con el contenido de humedad aumentado; pues el polvo puede volvers

pegajoso a pesar de la baja temperatura, agrumándose y formándose depósitos en l a cámara.

Normalmente puede lograrse una reducción en la temperatura de salida de 10-15

OC. Esto da como resultado un secado más suave, especialmente en la etapa cri

tics de secado (30 a 10% de humedad);

no es interrumpida por ningún l'case hardening", y a s í se obtienen condicio

nes cercanas a las del ejemplo óptimo de secado. La temperatura menor de

las gotas se obtiene en parte debido a la baja temperatura circundante,

pero también al alto contenido de humedad en las partículas, cuya tempera

tura es cercana a la de bulbo húmedo. Esto tiene naturalmente una influen

-

-

- l a contracción continúa, ver Fig. 14,

-

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cia positiva en l a s propiedades de solubilidad del oolvo final.

La reducción en la temperatura de salida implica un correspondiente ma-

yor rendimiento en la cámara de secado debido a la mayor diferencia en

temperatura. Muy a menudo se aumentan la temperatura de secado y el con - tcriido de sÓl idos cn cl concentrado a1 imentado aumentando así aún n6s l a

eficiencia del secador. Sin embargo esto significa a l mismo tiempo un au

mento necesario de la temperatura de salida, pero el mayor contenido de

humedad y la menor temperatura de l a partícula protegen l a s partículas

así que se evitan el sobrecalentamiento y el "case hardening".

La temperatura de secado puede alcanzar 25OOC o aún 275OC al secar leche descreinada, en cuyo caso la eficiencia de secado alcanza 0.75.

Cuando l a fracción de la cámara llega a la base de la cátpara tiene un ma

yor contenido de humedad y una menor temperatura que l o que se obtiene con el secado convencional anteriormente descrito descrito. Desde la base de l a cámara, el polvo debería caer directamente a la sección de secado del vibro-fluidizador y ser fluidificado inmediatamente. Cual- quier retención o transporte provocará que las partículas templadas, humedas y termoplásticas se peguen unas contra otras y se formen gru-

mos que luego son difísiles de disolver. Esto tiene una influencia ne gativa directa sobre la eficiencia del secado en e l vibro-fluidizador

y parte del polvo abandonará el equipo con un contenido de humedad de - masiado alto, en detrimento de la calidad de conservación del polvo.

Solamente l a fracción de la cámara entra en el fluidizador por grave- dad. La fracción del ciclón principal y la del ciclón del vibro-flui-

d izador.

Como las fracciones de los ciclones consisten en partículas de un diá- metro medio menor que las partículas de la fracción de cámara, manten- drán un menor contenido de humedadiy por lo tanto, no requerirán el mismo proceso de postsecado. Muy a menudo las partículas están lo su- ficientemente secas, pero, a pesar de ello son conducidas hasta el Ú L

timo tercio de l a sección de secado del vibro-fluidizador, para asegx rar que sean secadas hasta quedar con el contenido de humedad requeri

do. Ver Fiq.25.

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Para recoger y conducir la fracción del ciclón, puede aplicarse un sis-

tema de transporte neumático común. Sin embargo, el sistema de transpor

te neumático también enfría el polvo, y esto no es necesario, ya que el

polvo se enfriará con mayor eficiencia en la sección de enfriamiento del

vibro-fluidizador. Por consiguiente, se eligen frecuentemente transporta

dores vibratorios de alta frecuencia, ya que son más baratos { trabajan

sin aire, por lo que la separación en ciclones no es necesaria. Esto si9 nifica una reducción en el sistema de recolección del polvo. Por otro la do habrá una reducción adicional en el sistema de recolección en el se-

cado en dos etapas siendo menor la fracción del ciclón principal debido

al alto contenido de humedad. La densidad de partículas aumentará tam-

bién debido al secado suave

c icl ones.

Al recoger las fracciones de los ciclones, no siempre el punto de reco-

lección puede quedar exactamente arriba del fluidizador, de forma que el

polvo pueda ser al ¡mentado directamente por gravedad en el

dor. Por lo tanto es instalado un sistema de transporte a presión para

manejar el polvo. Este sistema es muy flexible en relación a donde el

polvo es transportado, ya que la línea es un ducto lácteo normal de 3 o 4 pulgadas. El sistema consiste en un soplador de aire de bajo volumen/

alta presión, una válvula de polvo de diseño especial, el tipo “blow-through“

que permite el paso de aire recogiendo el polvo, y una línea de transpor

te. La c-antidad de‘aire es pequeña en relación al polvo a ser.conduci-

do (sólo 115). El efecto de enfriamiento es por lo tanto nulo, también

debido a que el aire es calentado por la presión aumentada.

Durante la producción una pequeña parte del polvo quedará suspendido en

el aire otra vez en el vibro-fluidizador y abandonará este con el aire y

será recogido en el ciclón y enviado de retorno al vibro-fluidizador. Du

rante la detención de la planta, llevará algún tiempo, por lo tanto, dete ner esta recirculación si no se toman medidas especiales.

El problema es, por ejemplo, manejado por una válvula de desvío en el tu-

bo de transporte hacia otro tubo llevando el polvo hacia el mismo final

del sistema del vibro-fluidizador que es entonces vaciado en pocos minu-

tos.

-

-

-

y así se mejora la eficiencia total de los

vibro-fluidiza-

-

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48

E l polvo finalmente es tamizado y envasado. Como puede contener algún aglomerado, se recomienda uti1 izar un sistema de transporte a presión hacia el silo, a fin de obtener la ma"xima densidad.

La ventaja del secado en dos etapas puede ser sisntetizada como sigue:

I ) Más alta capacidad del aire de secado. 2) Mejor calidad del producto, como ser :

- buena solubilidad

- alta densidad - bajo contenido de grasa libre -

3) Menor emisión de polvo 4) Mayor economía

bajo contenido de aire ocluido

8 AglomeraqiÓn. '

La aglomeración de partículas elementales es una condición necesaria para

la instantaneidad.

Para el proceso de secado en dos etapas fueron introducidos vibrofluidi-

zadores para el postsecado del polvo. Sin embargo el sistema es tan flex

ible que puede utilizarse tambiii para la producción de polvos aglomera-

dos. Como se ha mencionado, una primera aglomeración tiene lugar en la

nube del atomizador debido a que las partículas chocan a diferentes velo

cidades. Hasta ahora el fin había sido la producción de polvos sin aglo-

meración para obtener un polvo de máxima densidad. Inclusive. un sistema

de transporte a presión fué sugerido para llevar el polvo final a un si-

lo, duratite el cual el polvo sería expuesto a un tratamiento mecánico su

ficiente para r6mper cualquier tipo de aglomeración que pudiera llevarse

a cabo. En proceso de aglomeración el fin es el opuesto.

El proceso de aglomeración va acompañado de una reducción de la densidad

en masa por el incremento del volumen del aire intersticial. Una buena

aglomeración proporciona una densidad en masa de 0.45-0.55 g/ml y debe

ser entendida como la ausencia de finos (partículas no aglomeradas) así

corm de partículas sobreaglomeradas compactas, de gran tamaño. Es nece-

sario entender que tanto la aglomeración pobre como la sobreaglomeración

son perjudiciales para las propiedades de instantaneidad del polvo, afec

tándose especialmente su dispersibilidad.

La instantaneidad conferida por la aglomeración del polvo, puede ser expli

cada de la forma siguiente:

Los polvos instantáneos están constituidos por particulas más o menos vo-

luminosas, irregulares y porosas. Tienen dos clases de tubos capilares:

interiores y entre los aglomerados que tienen diámetros mayores a los ca- pilares de las partículas no aglomeradas. Esto permite que en lod polvos

instantáneos el agua suba por capilaridad de forma instantánea mientras

que en los no aglomerados el agua no puede subir debido al pequeño diá- metro de los capilares.

AI permitir que el agua suba a través del aglomerado, el polvo adquiere

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FIG.26-8 Secador por aspersión.

FIG.26-C Equipo de secado en dos etapas y aglomeración.

FIG.27 -B pbivo aglomerado.

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una densidad mayor que la del agua provocando la inmersión inmediata del polvo, lo que le proporciona las características de instantaneidad.

Los glúcidos solubles tienen un papel importante en la humectabilidad, ya

que las partículas elementales se ven favorecidas para proyectarse iguali

tariamente a la superficie del agua, humectarse instantáneamente y disper

sarse en fragmentos más grandes y más densos que el agua. Con esto se per

mite que el agua pase instantáneamente por capilaridad a partículas ele-

mentales que no están en contacto directo con el agua.

La estructura capilar de los polvos instantáneos les proporciona una po-

rosidad que no poseen los polvos no aglomerados y que les permite ser

"atacados" por el agua y por lo tanto ser sumergidos inmediatamente.

Los gránulos más gruesos, en principio, son los que se sumergen más rá- pido. Los polvos más finos se sumergen más .lento. Entre la inmersión del

polvo y su disolución se encuentra el estado de disolución, que consiste

en la desagregación de los aglomerados ya sumergidos en partículas elemen

tales.

- - -

-

Un buen polvo instantáneo es, ante todo, un polvo que se proyecta a la su-

perficie del agua, se humecta y se sumerge muy rápidamente sin agitación;

la agitación posterior facilita la dispersión y la disolución completa del polvo.

Aglomeración por el proceso de rehumectación.

Para su estudio puede dividirse en cinco pasos

. Humedecimiento: El polvo suele ser agitado para que las partículas se alcancen unas a otras.

Como consecuencia de la presencia de fuerzas físicas de un rango corto

(fuerzas de Vander Waals) hay un 1 igero efecto de aglutinación, estas fuer

zas forman agregados inestables de partículas, para que éstas por termo-

plasticidad, se vuelvan pegajosas. El humedecimiento puede hacerse atomi-

zando agua, con aire húmedo o con corriente de vapor. El agua puede llevar

aditivos, azúcar, hidrocoloides, colorantes, saborizantes u otros constitu

yentes de la forínu1aciÓn. Si se utiliza corriente de vapor, se requieren

temperaturas suficientemente elevadas (iOO-i30°C) para asegurar que la can

tidad de agua proporcione una humidificación eficaz. Sin embargo conviene

-

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51

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que la temperatura del polvo a humectar sea la más baja posible a f i n de

favorecer la condensación del vapor de agua y evitar en el polvo daños

térmicos.

Recientemente, en la industria láctea, se ha propuesto un procedimiento mejorado de aglomeración, que incluye en la etapa de humedecimiento, una

corriente de un gas cuya temperatura es inferior a la del vapor de agua,

es decir, del orden de 10 a 4OoC. El fluido gaseoso evita un calentamien

to excesivo del producto pulverizado y tratado y favorece la condensación de.1 vapor de agua sobre las partículas de polvo. La corriente de gas es

paralela al polvo y el vapor y se encuentran entre ambos, al pasar por una

zona de calentamiento turbulento se mejora el contacto entre las partí-

culas del polvo. El fluido gaseoso puede ser elegido en función de las

características del producto a tratar y de las temperaturas uti1 izadas.

Se emplea de preferencia un gas o mezcla de gases que no provoque alte-

raciones en el producto pulverizado, t ales como: N2, COZ, o aire.

L

Aglomerac iÓn:

En esta etapa de produce la aglomeración propiamente dicha debido a la pe

gajosidad del polvo y a la turbulencia que existe en l a zona de aglomera-

ción. Existen dos tipos de aglomeración que se utilizan según la naturale

za del polvo y las características finales deseadas: aglomeración por go-

tas y aglomeración superficial.

Secado :

A continuación se ajustan los valores específicos de humedad del producto

mediante el secado. AI terminar la aglomeración el polvo tiene una humedad del 10 al 15% y el secado se efectúa en un vibrofluidizador con entradas

de aire caliente y f rio. La turbulencia del lecho debe ser tal que no

rompa los aglomerados formados, pero a su vez también debe impedir, con aire a alta velocidad y en la zona donde se recibe el polvo húmedo, la

-

-

formación de cascotes.

Enfriamiento:

Esto se lleva a cabo en

dado para no romper los los lechos fluidizados,

lecho fluidizado, donde también se debe tener cui-

aglomerados. Cabe destacar que el aire que forma

tanto de secado como de enfriamiento, arrastra per -

52

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tículas de polvo fino, las que son separadas en ciclones y retornadas al proceso.

Tamizado:

La leche en polvo que-deja el equipo antes de ser fraccionada pasa por una

zaranda vibratoria donde se efectúa una selección granulométrica. El po'lvo

muy fino se recircula a proceso, el demasiado grande se destina para usos

secundarios y la fracción intermedia sale c o w producto terminado. .

Aglomeración por e l sistema Straight - through.

La aglomeración primaria que siempre existe, en este caso es complementada

por una aglomeración segunda aplicada mediante el retorno de los finos

(fracciones de los ciclones). Las pequeñas partículas secas son introduci - das en el secador cerca del dispositivo atomizador donde se encontrarán y

chocarán con las gotas húmedas atomizadas formando así aglomerados de un

tamaño de 100 a 500 micrones, dependiendo de los paremetros elegidos. Ver

Fig.27B

El polvo deja la cámara en la base y entra al vibrofluidizador con un con - tenido de humedad sumilar al del seca do en dos etapas. Durante el pasa-

je hacia abajo por las paredes del cono de la cámara, alguna estabiliza-

ción de la ya inducida aglomeración tiene lugar. En el vibrofluidicador

el polvo, c o w en el caso del proceso de secado en dos etapas, s e encuen.

tra una corriente de aire caliente evaporando el exceso de humedad. La ve

locidad de fluidificación es seleccionada un poco más alta, asegurando

a s í que cualquier partícula no aglomerada quede suspendida en el aire para

que salga del vibidfluidizadar; sea separada en el ciclón y finalmente re - gresada al dispositivo atomizador nuevamente para su aglomeración.

Después del secado final el polvo entra en la sección de enfriamiento, don - de su t emperatura se reduce por medio de aire a la temperatura ambiente

seguido de aire frío deshumidificado. El polvo es finalmente pasado por un

tamiz, donde cualquier partícula grande se elimina. También es posible ins-

talar un tamiz con dos mallas, a fin de quitar de esta manera posibles par-

tículas & diámetro muy pequeño. Esta fracción puede, junto con la fracción

del ciclón, ser regresada al dispositivo atomizador, produciendo así un pol

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53

vo de distribución bien definida de tamaño de los aglomerados. El retiro

de los finos en el atomizador es sin embargo, considerado suficiente desde el punto de vista del producto, y las plantas son los tamices arriba men-

cionados son raras y la utilización de los mismos solamente se realiza cuan - do se tiene

La Fig.26 muestra una disposición de planta para la aglomeración con el

sistema Straight through.

La aglomeración Straigh through es mejorada si se toman en cuenta las si-

guientes medidas:

1.- Es adecuado un alto contenido de sólidos en el concentrado alimentado.

2.- Regresar la mayor cantidad posible de finos al atomizador.

3.- introducir los finos lo más cerca posible del atomizador.

4.- Que el polvo contenga el más alto contenido posible de humedad al

que lograr una determinada especificación en un producto.

abandonar la cámara.

Que las partículas primarias sean lo más grandes posible. 5.-

AI dejar el tamiz el polvo no deberá ser expuesto a un transporte mecánico

ni mediante aire ni mediante tornillos mecánicos de movimiento rápido.

Lo Óptimo es instalar a la planta en una altitud que permita llenar sacos

o "tote-bins" por gravedad.

As7 e-, corno la aglomeración puede llevarse a cabo por los métodos mmcio-

nados de rehumectación y straight-through. El segundo es considerado en ge - neral superior que el primero. Este proceso t rabaja con una temperatura

considerablemente más baja de salida del aire de secado y una concentra-

ción más alta en la alimentación que l a usada en el proceso de rehumecta - cion. Esto tiene una influencia favorable en muchas propiedades deseadas,

tales como índice de solubilidad, densidad de partícula (que implica un

fácil hundimiento de las partículas en el agua, ausencia de espumas o na-

tas, facilidad de empaque), contenido de grasa libre, y tasa de hidratación.

Además, el polvo aglomerado por el sistema Straight-through resulta con una

estabilidad mecánica bastante superior a la que proporciona la rehumecta-

ciÓn y produce un menor índice de partículas compactas sobre aglomeradas

que ésta.

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7 1

. Z Lecitinacicn. - La superficie de las particulrs de leche entera en pelve siempre esti' CU-

bicrts por grasa. A ésta se llama grasa libre, la cual, en contraposición

a I ? grasa gloi'ulir, PS fácilmonte extractable cuando se lava el pnlvc con

solvente5 orljnicos.

El c m t m i d o de grasa !ibre de la leche entera en polvo de buena calidid

pcede alcan;.ar porcentajes de alrededor de! 1% (expresado en por ciento

de polvn). Sin Pmbargo s e ha encontrado que incluso valores de 0.1% de COP-

tenide de crasa libre es suficiente para hacer el polvo repelente al agua,

por su naturaleza hidrofóbica.

Es posible superar esta repelencia al agua y mejorar la humectabilidad de la leche en polvo con un aditivo.

Puesto que la humectabilidad del polvo es un fenómeno de superficie, el ad i -

tivo debe cubrir la superficie del polvo después del secado, y no resulta sip nificativa la mejora cuando se mezcla con la leche antes del secado. Lo que

requerimos para la instantaneidad es una súperficie de partÍcu!a con un mate-

rial ba!anceado que controle la visorosa turgencia de las superficies hidro-

fÍl icas así como una moderada humidificación de las superficies hidrofóbicas. Para este propósito se ha usado la lecitina, en ocasiones disuelta en aceite

butírico. Entre los agentes surfactantes viables, la lecitina es el más acep - table como aditivo en virtud de que es un componente natural de la leche. Es

una mezcla de compuestos fosfatidos que contiene un radical ácido fosfórico

hidrofÍl ico en una molécula de grasa, y es similar al material de la membra

na que estabiliza el glóbulo de grasa en la 1e.che. En virtud del relativamen

te alto costo de la lecitina, es importante tratar de minimizar el nivel usa

do. La lecitina es bastante efectiva, mejora dramáticamente las propiedades

de humectabilidad, cuando se aplica en niveles de solamente 0.2%, puede re-

sultar en un polvo con una dispsrsabilidad de 85 - 908, equivalente a la le - the descremada instantánea, en cambio lo leche entera en polvo normal posee una disperqabilidad de menos del 20%. Un nivel de 1%

do la lecitina se adiciona en presencia de agua, pero son posi6les niveles

más bajos s i se usa un solvente no acuoso, como la graso láctea ... anhidra,

que es el mZs estable de los excipientes.

- - -

o más es requerido cuan -

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1 . .

Baldwin is Sanderson 1972, Pisecky t Westergaard 1974, condujeron a u n a produc-

ri6n comercial relativamente on g r a n escala , de !eche entera en polvo usando

un proce:jo Straight-Through y una IecitinaciÓn para obten ir^ u11 polvo instan - t h e n .

D'irante l a ireconstitucion del polvo instantaneizado, la lec i t ina conti-ola l a

humectabil idad de l a superficie de las partíciiias,cnntrarresta l a hidrofobi-

cidid ql!e la capa de grasa cauca.

E l efecto de la l ec i t ina como agente octivo en l a superficie puede ser ¡Ius-

trado por l a ( F i g . 27 ) . La tendencia de una got i ta de agua se observa en la

figura relacionándola con l a humidificación o Sngulo de contacto.

o ----_.. .-- - 7?2%Ezmm

Anpulo de Mal humectado Pardalmente Completain@nnire contacto mayor 900 humectadt? <90a bnecfaUo'Oa de 90"

FIG.27

La got i ta de agua s i n l ec i t ina permanece sobre la pelicula de a c e i t e , no se

moja; el a n g u l a de contacto es mayor de 900 Tan pronto como' l a l ec i t ina

es adi:tionada+ la tendencia de l a got i ta es dispersarse sobre la superf ic ie ,

y después de un tiempo,, el agua inclusive penetra en Io capa de ace i te (emu1

s i f i c a c i ó n ) . La lec i t ina reduce e l a n y l o de humidificación a UI! mojado coin-.

pleto. La iecf t ina actúa en l a interfase sólido (leche) fluido (agua).

S l o t h Hansen, Wenanty Rotkievich, E-Kjaergaard Jensen (1980) estudiaron la

estabilidad de. la leche entera en polvo tratada con lec i t ina efectuando prue.

bas de aglomeracik con o sin dicho emulsionante. Con los resultados de los

experimentos se obtuvo e! siguieinte cuadro:

-

-

. '

55

Las características de la leche entera fresca en polvo aglcmerada, ccn y sin

la agresación de lecitiw.

I imites de análisis Leche entera Leche entera en pcilvo aglo merada y trata da con lecitiña.

en polvo aglomerada.

Hiimec tab i 1 idad

Dispersabil idad, %

lndiradnr de solubi-

1 idad, m l

Sabor de la leche

regenerada, en puntos

Valor del test TEA, E

Acidez de la grasa, ml In KOH, por 100 g de grasa

Contenido de grasa 1 ibre,

% en relación a su canti-

dad total

26

93.4

0,17

11,8

0,020

0.77

5.95

7200

87.6

0,21

11,5

0,021

0,71

2.49

Con base en los resultados obtenidos se comprobó que la humectabilidad y la diqpersabilidad son mucho mejores en la leche fresca en polvo tratada

con lecitina, ' . El disolver lecitina en aceite es adecuado si se quiere obtener un liquido

bastante delgado, el cual es fácilmente espreable sobre la superficie de

polvos aglomerados. E l aceite butírico ha sido seleccionado para este pro-

pósito, podría usarse grasa veaetal siempre y cuando se haya anunciado en

las especificaciones del producto, pues de no ser así Fie consideraría una falsificación ilegal.

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56

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La !ecitina disuelta en aceite butírico en un ?O a 50% es asperjada scbre el polvo base. Es posible lograr las propiedades deseadas en el producto

final por medio de un control adecuado de las cantidades de lecitina y acei - te ( al mismo tiempo, tomando en cuenta el contenido de grasa libre y la es-

tructura de la partícula aislada y el aglomerado en el polvo bose).

Las cantidades d i leritina y de la grasa lihre tobrll (es decir la grasa libre

original + rl aceite butíriro + la lecitina); en el polvo final pueden ser

variables desde 0.1 hasta 0.3% y de 1 a 78 respectivamente. Sin embargo las

variaciones rn estos irangos tan pequeños, son capaces de provocar grandes

diferencias con resyecto a las propiedades deseadas.

Se tiene cierta seguridad en ciianto a que grandes cantidades de grasa libre

en conjunto cnn niveles altos de leritina mejoran la humectabi!idad, pero

por otra parte se ve afectada la facilidzd de flujo y puede afectarse l a dispersabilidid. El papel de l a eqtriictilra del polvo y el grado de aglome-

raciin pnr supuesto que son decisivos, pues un polvo aglomerado deficiente

mente requiere de una cantidad mayor de asente surfactante que un polvo bien

ag Iomerado.

E l equipo de lecitinación consiste en dos recipientes , una bomba dosifica- dora, una trampa de polvo con un nozzle de dos fluidos y un panel de control.

E l primer recipiente sirve para la preparación del emulsificante, es decir,

Para la disolución de la lecitina pu!verizada en el aceite butírico. El agen te humectante es bombeadn por medio de una bomba dosificadora en el nnzzle

para dos fluidos, también provista de aire comprimido el cual se encuentra

dentro de la trampa de polvo localizado entre los dos vibrofluidizadores. La

mezcla es espreada sobre el polvo puede ser mientras se encuentra en fluido

estático, lecho fluidizado o en una línea neumática de transporte de densi-

dad media. En el Gltimn sistema el polvo es recogido por una linea de des-

carga y transportado a la cámara de espreado. La cámara está diseñada para

prevenir la incidencia del spray en las paredes para que el polvo contriby ya a la densidad del aire, es decir, la raz6n de polvo que con respecto a la tasa de flujo de aire

metido durante un periodo corto a una temperatura de 40OC - 6OOC. La baja

viscosidad de la mezcla lecitina/grasa láctea a esta temperatura permite al

-

-

es bastante alta. El polvo tratado es entonces so -

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57

msterial ser espreado y producir una robeytiira adecuada.

El pine! de instrumentación cuantÍfi,ca, contro!a y mide los flujos, tezpera-

turas y presiones del agente hwmectante y del aire riel atomizador. E?tá in-

terconectadn con el panel de control del vibrofluidizadnr para fin de parar

automáticamente e! flcjo de pclvo s i por z1gsna razón l a lecitina no llega.

Esto asegura que ningún polvo pueda escapar sin antes obtener la apropiada cobertura de Iecitina. El segundo fluidi7ador provisto también con aire ca

Iiente tiene a cargo un gentil pero efectivn me7clado del polvo para lograr

un espreadc uniforme del agente humectinte sobre !a superficie de las partí - culas.

El polvo que abandona la unidad de lecitinado a s enfriado y preferiblemente

empacado al vaiio para mantener su sabor. !a máquina de !lenado es localizad?:

preferiblemente junto a la unidad de lecitinado con ina tolva para un ccrtn almacenamiento intermedio y asi evitar transporte innecesario.

-

1 1

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CIAGRAMA DE BLOQUES DE LECHES INSTANTANEAS EN POLVO

PRODUCTOS: L.E.P.I. (A) y L.E.P. I. B (Ver pág. i3)

ESTANDARIZACION T Recirculación

de finos SECADO POR ASPERSION

~LECITINACION J. I 1

Intercambio de atmósfera

L.E.P.

agua Y

L.E.P.

. (A) y/o Leche fresca,

grasa butírica.

. (B) LDP y/o Leche fres - ca descremada, agua, grasa vegetal

y mezcla vitamínica.

2 bars

105OC 12 seg.

T seca do 17OOC. Aire exausto 68%

(vibrofiuidizador 1 ) 90OC

700C

(vibrof lu id izador 2) 65OC secc. A

4D°C secc. B

(Llenado de totes 1. ton.)

(cajibolsa presentación 840 y 350 ,

r= EL EMPAQUE ADECUADO Y LA CONSERVACION

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E l papel que juega el envoltorio en la protección del producto y su cali-

dad es especialmente importante en el caso de productos elaborados a par-

tir de 1,) Ieclic.

Los requisitos para l os materiales de envasado para los productos deshi-

dratados en polvo son los siguientes:

A) El material debe tener alta resistencia al pasaje de la humedad.

B ) Debe ser resistente a condiciones extremas de humedad y temperatura.

Los productos en cuestión tienen una facilidad a tomar humedad del ambien

te, por lo que toda la preocupación debe estar orientada a que ésto no ocu

rra.

Cuando coexistan las dos formas de la lactosa, es decir, la monohidratada y

la B anhidra, el tiempo de almacenamiento, la humedad y la permeabilidad del

envase juegan un papel decisivo en el deterioro de la calidad del producto.

Los polvos tienden a aterronarse, producto de la conversión de lactosa B anhi

dra en monohidratada. Se ve así afectada la solubilidad del polvo por varia

cienes químicas que deterioran la calidad y aceptación del producto.

La permeabilidad de un material al vapor de agua, se podría describir como

el paso del vapor de agua en gramos transmitidos por m2 por día en condicio

nes determinadas de humedad y temperatura.

Es posible determinar el material adecuado a nuestras necesidades sellando

con él

Esto colocado en un ambiente de fijadas condiciones de temperatura y humedad

durante un tiempo determinado. El incremento de peso del material contenido

en la cápsula nos dá la relación para el laminado en prueba.

Generalmente estos ensayos se realizan durante 24 horas y a 2 5 ° C ~ 75% de hu- medad relativa Ó a 38°C~ 90% de humedad relativa.

Actualmente y al haberse generalizado un uso de los materiales flexibles en

el envasamiento, los fabricantes de los mismos aportan los datos convenientes

a cada material y a nosotros sólo nos resta la elección del más adecuado.

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la boca de una capsula aue contenga un material altamente higróspico.

60'

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C:- Deberá tener resistencia al pasaje de gases.

Fundamentalmente las leches que en gran medida pueden ser afec-

tadas por el oxígeno som las semidescremadas y las enteras con contenidos

importantes de grasa. La presencia de O'

conservando una leche en polvo del tipo de las mencionadas, produce cam-

bios que afectan principalmente el sabor.

en los envases donde estamos

La transformación química nue se produce, consiste en la adición de

O2 a los dobles enlaces de los jlicéridos no s aturados con aparición de peróxidos. Se trata en definitiva de una oxidación,

sabor a sebo.

con producción se

Hay distintos grados en la intensidad de los sabores indeseables y

podríamos decir que en el Último, aparece el sabor "rancio!'.

Podríamos decir que en todos los casos el O2 del aire es el princi- pal agente de oxidación de los Iípidos presentes en la leche y siempre

la grasa en una primera etapa resiste la incorporación de gas, pero a me

dida que se forman compuestos de intensidad oxidante creciente, se debi-

lita la resistencia de la grasa y aparecen los sabores extraños.

-

Se debe,por lo tanto, eliminar de los embases la mayor cantidad po-

sible de 02 (a valores de 2%) para evitar una consecuencia desagradable

de algo que está mejorando en otro aspecto la calidad.Es posible con

práctica determin ar el nivel de deterioro de un polvo, pues la oxidacih

de la grasa da lugar a la producción de compuestos volátiles que se pue-

den descubrir mediante el sabor y olor.

La velocidad de oxidación se ve favorecida cuando hay una temperatura

de almacenam+e~to.Se dice que cada 10°C de aumento, se duplica la velo-

cidad de oxidación.

También que el deterioro por oxidación es 4 veces más rápido a 38OC que a 16%.

D.-Debe proteger al producto de la luz y el calor.

Normalmente la luz es un problema pava el mantenimiento de la calidad de un polvo de leche. La luz blanquea la superficie de los polvos y además

acelera la oxidación de la grasa por actuar como catalizador de las reac-

c iones.

Este es uno de los factores que casi no se consideran importantes en la

actualidad, pues los envases de que se dispone, hacen de l a luz un factor

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d,? nula incidencia en el deterioro de la calidad de 10s Polvos*

En cuanto a la barrera a la luz que representa cada material, para una

buena conservación, podemos decir que generalmente los laminados flexi-

bles no son los más adecuados, salvo en la conjunción entre éstos y la-

minas de aluminio de 10 a 15 mic. que es utilizado en los envases her&

ticos.

Pero como el envasado de máquinas de alta producción reauiere de estu-

ches de cartulina, en casi todos los casos, ya éste cumple las exigen-

c i a s de barrera a la luz.

Uno de io5 factores que afectan la calidad final de un polvo de leche,

es la temperatura. Esta, en un grado elevado, llega a afectar el sabor

y la solubilidad del polvo. Los efectos de la temperatura de almacena-

miento de un polvo, están dados por la acción de las reacciones de

Maillard entre la proteína y la lactosa de la leche, dan lunar a una se

rie de defectos que se manifiestan en el sabor, en el color y en la di-

ficultad de solubil idad.

Estas reacciones se producen entre el grupo aldehido de la lactosa y el

amino de la proteína formando un producto insoluble de color marrón pardo,

El valor nutritivo de la leche también se ve afectado, pues el Grupo amino que más interviene es la lisina, la que desaparece en un 402.

E.- Debe tener resistencia mecánica adecuada para soportar el manipuleo,

c ranspor te y a lniacenani ten to.

Los productos que contienen grasa de leche, tienden a captar los olores

del ambiente en el que se encuentran. Como es lógico uno de los primeros

olores a ser captados es el de los envases en que se encuentran, así es posible que se capte el olor del polietileno, del cartón'o cartulina y

finalmente el del ambiente externo al envase, inclusive hasta el de las

tintas de impresión.

Es fácilmente apreciable este efecto en leches almacenadas en recipientes estancos, donde se coloca también el marerial dador de aromas. Rápidamen-

te se aprecia la transferencia al reconstituir el polvo el que presenta

el olor y sabor del material si es que éste tiene un grado importante.

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62

Así se l o g r a se lecc iona r m a t e r i a l e s adecuados para contener po lvos de le che, especialmente enteros.

F.- Debe ser l i v i a n o .

G.- No debe i m p a r t i r o l o r o sabor a l producto.

H.- Debe ser adecuado para f a c i l i t a r su formaci6n en l a s máouinas envasado - ras.

I.- No debe i n c i d i r en a l t o po rcen ta je en los cos tos .

J.- Debe ser a n t i e s t á t i c o . A veces se hace necesar io t r a t a r a l a s pel . ícu las

como p o l i e t i l e n o con sus tanc ias que anu lan e l e f e c t o de l a c o r r i e n t e . e l é c -

t r i c a , pa r a e v i t a r que l a s p a r t í c u l a s de p o l v o se adh ieran a l f i l m , d i f i -

cu l tando la t r ansmis ión de l ca lor pa ra que se suelden l a s paredes del, enva - se.

Además de d a r mal aspecto. Es que a l quedar p a r t í c u l a s en l a s zonas de

soldado y quemarse és tas , se va d i f i c u l t a n d o e l pegado quedando zonas a-

b i e r t a s que permi ten e l escape de produc to y e l ingreso de humedad y h a 5

t a de insectos.

Debemos d i v i d i r a los envases en dos grupos.

- Envases hermét icos.

- Envases ho hermét icos.

Envases herméticos.

Dent ro de és tos podemos c i t a r a los r í g i d o s y a los f l e x i b l e s .

Entre los r í g i d o s tenemos a los envases de h o j a l a t a y e l los f l e x i b l e s a

los f ab r i cados con laminados de v a r i a s capas que permi ten tene r una e x c e

l e n t e b a r r e r a a los gases y humedad.

En lo que respec ta a leche en po lvo , e l uso de un envase hermét ico permi - t e conservar mejor e l p roduc to por más tiempo. A l a vez que es impedido

e l paso a t ravés de l a s paredes de f a c t o r e s que a f e c t a n l a ca l i dad , es

p o s i b l e r e t e n e r e l gas i n e r t e que se inyecta, para reemplazar e l a i r e que

con t iene e l p o l v o en e l envase.

Envases no Herméticos.

Dent ro de e s t e grupo se pueden c i t a r los s igu ien tes :

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. .

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Dentro de este grupo se pueden citar los siguientes:

a ) Envases de polietileno de distintos micronajes.

b) Envases de laminado de polietileno celofán.

c) Envases de laminado de polietileno papel,

Todos estos materiales pueden utilizarce formando bolsas para contener la

leche en polvo y se pueden comercializar como tales, aunque se tiende a

cubrirlas por un estuche de cartulina que le brinda resistencia mecánica

y además protege al producto del efecto negativo de la luz.

Como estos materiales no son buena barrera a los gases y humedad, es que

se les considera no herméticos, perrnitiendo'una conservaciÓn inferior en

tiempo a los citados en el grupo anterior.

Como es lógico al crecer en espesor, el polietileno o al adicionarle ca-

pas de celofán, se mejora el comportamiento como barrera, pero nunca se

logra el resultado de los herméticos.

El caso de las conjunciones polietiieno - papel este Último es agregado para sostener la lámina de polietileno, por ejemplo, es necesario en

líneas de envasado de alta producción donde el envase se debe mantener

parado para el llenado y donde se cerraría la boca s't se usara el polie-

tileno solo.

Se puede decir en este caso- que el papel no colabora como barrera.

En estos envases es normal que la leche en polvo en condiciones normales

de almacenamiento, no llegue a los 12 meses en buen estado de conserva-

ción.

Estos envases tienen un menor costo qrra los mencionados como herméticos

y su uso depende: del tipo de leche que se va a envasar, del tiempo que

se necesite conservar el producto en buenas condiciones, o de la presen-

tación que se quiera dar sacrificando costos en función de un envase que

jerarquise el producto.

E l producto en estudio tiene un envase especial que cumple con las carat

teristicas teóricas requeridas (mencionadas anteriormente) para la con-

servación de las propiedades de la leche en polvo instantánea y balancea

los aspectos citados con respecto al tipo de material necesario.

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64

Se trata de una bolsa que está formada por diversas capas protectoras:

de aluminio, celofán y pol iet i leno; la cual es empacada dentro de c a j i

tas individuales de cartulina que l e confieren protección a la bolsa

contra raspaduras, golpes, e tc . Además l a c a j a es aprovechada por ser

fácilmente imprimible para presentar comercialmente el producto.

E l embalaje, el es t iba je o pa l le ta je y las condiciones del almacén tam - b i e n son de gran importancia en l a conservación adecuada del producto

y su manipulación y traslado hasta sus zonas de consumo. Ya que e l pro - ducto~pcrinancce u n periodo de tiempo en anaquel es necesario controlar

la higiene del lugar y dentro de c i e r t o s márgenes l a temperatura y la

humedad re la t ¡va. Y

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- Añadir 100 m l . de agua destilada a 40°C en un vaso de precipita-

-dos de 400 ml.

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Colocar 13 grs. de polvo alrededor del pistilo. Levantar el pisti - lo junto con la partida del cronómetro y parar el cronómetro cuan -

.do el P O ~ V O se hava humectado totalmente.

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ANAL IS IS F I SI COPU I M I COS.

AI producto terminado y durante la vida de anaquel de este es necesario

aplicarle un control de cal idad riguroso basado en análisis fisicoquími - cos y microbiológicos que arrojan información acerca de la leche tanto

en cuanto a su integridad como alimento como en lo que respecta a la con servación de sus propiedades de instantaneidad. A la leche en estudio se

le apl ican los siguientes aná.lis.is f isicoquÍmicos :

PH,' Índice de solubil idad, partículas quemadas, proteínas, grasas, ceni- zas, humedad tiempo de humectabilidad, separación de fases, análisis or-

ganoléptico y prueba de integridad del empaque. Entre ellos los más direc - ta y prácticamente relacionados con la calidad instantánea de la leche son los siguientes:

acidez titulable,

Determinación de humectabil idad.

Humectabilidad significa la habilidad de un polvo para ser mojado. Se expre - sa como el tiempo en segundos que una cierta cantidad de polvo necesita pa

ra penetrar en una superficie de agua en calma.

Colocar un embudo que descanse en el borde del vaso sobreponiend

un pistilo de mortero en la abertura inferior del embudo.

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Centrifugar 5 min y drenar rápidamente el sobrenadante dejan

do 4 ml sobre la superficie del sedimento, evitando dispersar el sedimento.

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lndice de solubilidad.

Esta prueba se basa an la determinación del material insolublr en agua

a temperatura ambiente. Se expresa la solubilidad en función del volumen

de sedimento en m l , que se obtiene de acuerdo con el procedimiento .en el

tubo graduado de una centrífuga.

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]dolo para mezclar su contenido.

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Se toman 100 ml de agua dstilada y se colocan en un recipien te de vidrio.

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Se agregan 13 g de muestra y se mezclan perfectamente con ayu

da mecgnica. -

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Se observa visualmente si hay separación de l a s fases que cons - itituyen la leche.

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Centrifugar durante 5 min. Sostener el tubo verticalmente, leer

el volumen del sedimento en ml.

Determinación de la separación de fases.

Este procedimiento mide la estabilidad de la solución - suspención que se forma al reconstituir l a leche en polvo instantánea para su consumo.

ISe permite a ;a solución reDosar 60 min. I

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DISCUSIONES.

Se mencionó en los trabajos realizados por Nickerson en 1974 (pp19) flue

la materia láctea puramente proteica -se mantenía en la superficie del

agua al ser puesta en contacto con ésta a pesar de una agitación violenta.

No obstante, al ponerla en una solución con glúcido higroscópico e hidro

soluble y secarla, se obtenía un polvo soluble, sin importar si el glÚci - do se encontraba en cstado amorfo o cristalino. De cualquier forma, cn

la solubilidad del polvo es decisiva la estructura de la partícula, y e s

ta propiedad s i es fuertemente afectada por la forma en que se lleve a c-

bo la cristalización de la lactosa, dependiendo del tipo de proceso en el

que se produzca el polvo. Particularmente la cristalización de la -lay

tosa hidratada causa efectos negativos en la solubilidad. Es evidente que

existe una conversión de la a -1actosa a la p ,cuya absorción de hu-

medad y cristalización se llevan a cabo aún más fácilmente, además, según

Saito (pág.21) la forma 0 existe naturalmente en cierta proporción en la leche. Cabe mencionar que también la reacción de Maillard promueve la cris - talización de l a p lactosa.

Se encontró cierta influencia de la pasteurización de la leche a secar, en

el índice de solubilidad, esto debido probablemente a las diferentes pro-

prociones de grasa libre finales, a temperaturas variables, de acuerdo con

la inactivación de enzimas lipolíticas presentes en la leche, en adición

a esto las temperaturas de pasteurización producen grados d e desnaturali - zación proteica que puedehincidir en una mala solubilidad.

Se reportó que los diferentes contenidos de agua durante la aglomeración

tienen efecto sobre las propiedades de la leche instantánea en relación

con las temperaturas de entrada y salida del aire de secado, esto sucede

en virtud de que va acom pañado de distintos grados de cristalización de

la a lactosa y el contenido de grasa libre.

El secado por atomización en una etapa produce partículas de polvo de di5 - metro pequeño y una enorme transferencia de masa y calor tiene lugar en

un periodo muy breve de tiempo. Los Últimos porcentajes de agua son mas

difíciles de eliminar y las temperaturas drásticas que serían adecuadas

para ello, a menudo van en detrimento de las partículas. E l secado en dos

etapas en cambio, permite la extracción de la humedad en forma más suave.

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CONCLUSIONES.

No obstante los po1Yos obtenidos de un secado en dos etapas tienen una densi - dad en masa alta que haría flotar a las partículas sobre el agua (aunque

existe una pequeña aglomeración por el retorno de los finos al atomizador).

Así pues se hace necesaria la aglomeración de partículas elementales, la

cual va acompañada por una reducción de la densidad en masa por un incre - mento en el volumen de aire intersticial, formándose partículas volumino - sas, irregulares y porosas que permitan que el agua penetre fácilmente.

En el proceso de aglomeración la concenttación debe ser alta para favore-

cer el choque de las partículas, y la temperatura del aire de salida debe

ser lo más bajo posible para evitar el deterioro térmico de la partícula. En estos aspectos el sistema Straight-through presenta ventajas sobre el

sistema de aglomeración por rehumectación y en consecuencia favorece más

el índice de solubilidad, la ausencia de espumas, la densidad aparente,

la tasa de hidratación, el contenido de grasa libre, la facilidad de empa - que, la estabilidad mecánica y la baja proporción de partículas sobre a-

glomeradas.

La grasa butírica presente en la leche significa un problema para fines

del proceso, la calidad del producto y la conservación. La lecitina ha si

do utilizada como surfactante evitando así la repelencia con el agua.

Los cambios hidrolíticos de la grasa se vue3ven menos pronunciados en la

leche con lecitina.

Las propiedades de instantaneidad en la leche entera en polvo son bastante lábiles y pueden ser perecederas a lo largo de su manejo y almacenamiento si no se tienen los adecuados cuidados.

-

De acuerdo con el objetivo propuesto se presenta una breve recopilación

acerca de los factores que afectan la instantaneidad de la leche entera en

polvo durante su prpceso de producción y su almacenamiento.

Es evidente que en la obtención de un producto de alta calidad, se requiere

del control de una serie de parámetros que tienen vigor desde la selección

de materias primas ídóneas, el proceso de producción y el manejo del pro-

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ducto terminado hasta su consumo.

Obviamente en primer lugar se requiere de materias primas de calidad para

la obtención de un buen producto lácteo instantáneo, refiriéndose con esto

al cumplimiento de las normas establecidas acerca de las especificaciones

fisicoquimicas y microbiológicas que deben reunir según lo estipulado por la S.C. y la Secofi en nuestro país (pág. 13).

Ahora bien, la lactosa de los polvos lácteos se encuentra generalmente en estado amorfo, y, aunque su sola presencia es condición necesaria para la instantaneidad, la cristalización inadecuada debido a la absorción de hu-

medad produce un deterioro en la partícula, variaciones químicas que afec-

tan la solubilidad y la aceptación del producto. Esto puede evitarse preser

vando el prpducto de la humedad relativa alta. La formap suele humectarse

más fácilmente que l a a pero esto también puede subsanarse evitando tempe-

raturas altas en anaquel ( > 37OC) o largos periodos de almacenamiento ( 7 12 meses). En cuanto al proceso, el evitar temperaturas que produzcan la reacción de Maillard reducirá la probabilidad de la formación de cris-

tales de p lactosa y el aterronamiento. Los niveles de grasa libre afectan la humectabilidad y la dispersibilidad y conducen a cambios oxidativos durante el almacenamiento. Se llegó a elu

cidar (pp36) que la leche pasteurizada a 80°C durante 30 segundos es la

&lna para la elaboracÍ¿h de leche instantánea, pues a esta temperatura

han sido suficientemente inactivadas las enzimas lipolíticas y aún no han

sido desnaturalizadas gravemente las proteínas y por si fuera poco se ha reportado (en el trabajo de Wenaty y Retwics pp36), que la mejor evaluación

organol-éptica se obtuvo con estas condiciones.

La humedad del polvo durante la aglomeración afecta las propiedades'de la leche siendo entre 3.5% y 5% de humedad los valores Óptimos para la buena humectabil idad y dispersibil idad de l a leche.

El secado por atomización en dos etapas con vibrofluidizador es el más

adecuado para el proceso ya que proporciona un secado sutil de las partí culas, lo cual es traducido en una buena termoplasticidad de las mismas y buenas propiedades instantáneas. Para ello también es imprescindible

una densidad en masa muy baja ( 2 0.45 - 0.55 g/m ) esto se logra con un

proceso adecuado de aglomeración (se considera el sistema Straight trowgh

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como el más eficiente en la actual idad). Este proceso es reforzado con l a

adiciÓii de lecitina (agente surfactante necesario por el contenido 1 ipí- dico de la leche). Característioas tales como l a densidad de la partícula,

la densidad en masa, el contenido de grasa libre, la dispersibilidad y el

índice de solubilidad se explican en función de la viscosidad del concen- trado a pulverizar y en función de la distribución del tamaño de partícula, el cual es favoerecido por este tipo de proceso.

E l complemento requerido para la conservaciÓn de las propiedades deseadas

en l a leche, de acuerdo con su labilidad, es un empaque resistente a la .

humedad, la temperatura, los gases, la luz, el manejo mecánico, la está- tica; que no imperta sabor,que sea liviano y que no incida en alto porcen taje sobre los costos de producción.

-

S.S: Secretaría de Salud.

SECOFI: Secretaria de Comercio y Fomento Industrial.

r r r r r r r r C

R E S U M E N

En primera instancia se habla de la importancia que reviste la leche en tera en polvo como alimento en nuestro país. Para introducir el tema se

reunen las propiedades que se le confieren el carácter de instantánea y

que la definen como tal. Después se presenta un pequeño acervo acerca

de algunos trabajos realizados hasta hoy día, por científicos de diversas nacionalidades, quienes han dedicado parte de sus investigaciones a la le - the en polvo y han sentado los fundamentos de los fenómenos fisicoquími- cos que envuelven el deterioro o la preservación de l a s cualidades de

instantaneidad de la leche. Dichos reportes que han servido tanto para optimizar el proceso de producción como l a conservación del producto, re fieren factores decisivos en la instantaneidad, tales como las materias

primas, la cristalización de la lactosa, la densidad aparente, la distri - bución del tamaño de partícula, las temperaturas de pasteurización, la hu - medad final en el producto y el proceso Óptimo de producción: secado por atomización en dos etapas (con vibrofluidizador), complementado por la - a glomeración y la lecitinación del polvo. Finaliza agregando detalles de la función del empaque en la conservación de las propiedades deseadas y

menciona algunos de los análisis Fisicoquímicos más comunes que se utili - zan en el control de la calidad de la leche entera en polvo instantánea.

-

77

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A P E N D I C E .

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T A B L A I .

ESPECIFICACIONES DE LA LECHE FRESCA.

lndice de refracción 37 - 39 Punto crioscópico -0.530 a -0.560

Acidez máxima 0.160

Reductasa mínima 2 hs.

Adul terantes nega t ivo

Prueba de R-HO 70% w/w Negativo

R.S. (Bertuzzi) 9

Neutralizantes (-1 Antibióticos ( - )

No se establecen los parárnetros de grasa, SNG (sólidos no grasos)

y densidad ya que estos son suceptibles de modificarse por estandari-

zación.

ESPECI I

ANALISIS F.Q.

T A B L A 2.

RCIONES DE LA 1

Acidez

Cen izas

Grasa

Humedad

lndice de solubil idad

Part. quemadas

Proteínas

Proteína Sérica

iE EN POLVO DESCREMADA.

HORMA M.A.

Máxima 0.155

Máxima 1.15%

4 2 m l .

2 mg.

15 mg. Disco B.

34% 1.51 - 5.99 mg N/g.

P r r r r IR I

ANALISIS F.Q. NORMA M.A.

Cuentamesofilicos Máxima 50 000 cal/g. Califormes Máx ¡ma I O

Hongos y levaduras I O

Entero patógeno5 Ausente/SO

Estafilococo coagulasa (+) Ausente/g

Escherichia col i Au sen te/g

Termoaneleasa Neg .

m T A B L A 3.

R ESPECIFICACIONES DE LA LECHE DESCREMADA FLUIDA.

ANALISIS F.Q. NORMA.

w I Grasa Máxima 0.12 %

S.N.G. Mínima 8.50 % Ac i dez 0.14 %

P 1 .O37 Cuenta mesofil ¡cos Máxima 3 DO0

Coliformes 10 col/ml.

I i l

" .

TABLA 4.

ESPECIFICACIONES DE LA GRASA BUTIRICA.

Análisis F.O.

Acidez (oleico)

cu Extracto seco magro

Grasa

Fe

Humedad

Ident. Cromatográfica ( + ) de acuerdo con comp.anexa.

lndice de perÓxido

lndice de saporificación

lndice de Yodo

Punto de fusión-

Gravedad sp

Coliformes

Norma.

Max ¡ma

Máx irna

Max irna

Máx ¡ma

Max ¡ma

Max ¡ma

Max ¡ma

210-232

0.3 % 0.05' ppm 0.2

99.3 % 0.2 ppm

0.5 %

0.8 meg/k

meg/KOH/g

26-40 g/100 g

28-36 "C

O. 930-0.940 g/ml

Ausente en sg

TABLA 5.

ESPECIFICACIONES OE LA GRASA DE COCO.

Análisis F.Q. Norma.

Acidez comn dc. oleic0 0.05 % Gravedad especifica 40/15"C 0.908-0.913 g/mi.

lndice de yodo 7.5 - 10.5 g/kg. lndice saporificación 248-264 mg KOH/g lndice de peróxidos

Punto de Fusión 23-28 OC

Color

ldentif icación cromatográfica .( + según comp. anexa) Humedad 0.05 %

Máxima 0.5 meg/kg.

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r r r r n

I

I

/ L n

1 ., .,

I

TABLA 6.

ESPECIFICACIONES DE LA GRASA HIDROPAL.

Probar se agregan 10 9 de las grasas en 300 ml. 1 H2 O caliente

Dens ¡dad 0.915

Punto de fusión 34-36 "C

lndice de Saporificación 255-260

lndice de yodo 5

Acidez (oleico) 0.05

Ind ice de PerÓxido o. 1 8.79 k cal/g aprox.

TABLA 7. ESPECIFICACIONES DE LA LECITINA DE SOYA.

Metodo de Análisis. An51 isis Fisicoquímicos Norma

Humedad

Materia Insoluble en Benceno

Materia insoluble en acetona

Valor Acido

lndice de PerÓxidos

Arsénico (como As)

Metales pesados

Metales Pesados (como pb)

ANALISIS MlCROBlOLOGlCOS

Cuenta es tanda r (col /g ) Cuenta coi iformes (coi/g)

Cuenta Hongos (col/g)

Cuenta Levaduras (coi/g)

Máx. 1.5 % 320/L I I /35/0

Max. 0.3 % 32D/L11/72/0

Min. 50% 320/L I

Ma'x. 36 mgKOH/g 320/LI Máx. 10 meg/kg. 320/LI

Max. 3 ppm 320/L I muestra

/71/0

i/106/0

I /43/0

/102/0

Ma'x. 40 ppm 320/L11/73/0

Máx. 10 ppm 320/Li i/74/0

Máx. 1,000

Max. 1

Ma'x. 50

Max. 50

1

TABLA 8.

ESPECIFICACIONES DE LAS VITAMINAS A + O3

En concordancia con especificaciones de Productos Roche, S.A. de C.V.

Fisioquímicos

lndice de PerÓxidos

lndice de Acidez

Contenido Vitamina A Contenido Vitamina O

Absorcion UV en Isopropanol

- Máxima

Norma Método de análisis

Máx. 10 meg/kg. 320/Ll1/112/0

Max. 2.0 meg/g 320/L11/113/0

Min. 106 Ul/g - Min. 105 Ul/g -

325-327 nm

- Relativa a 300 nm Ma’x. 0.593

- a 350 nm Max. 0.537

a 370 nm Max. 0.142

Identificación de Vitamina A. (+)

Identificación de Vitamina O. (+)

320/L I I /40/0

320/L11/111/0

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