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TECNOLOGIAS EMERGENTES EN
LAS INDUSTRIAS LACTEAS
ING. LUIS ARTICA MALLQUI
2011
Control de la maduración mediante cámaras inteligentes
Controles más exhaustivos en el envasado
LAS UNIDADES DE PROCESOS TRADICIONALES
Y LA INNOVACION
Mejora de los sistemas de conservación en granja y control de la
microflora óptima para la elaboración de los diferentes productos
Mejora de los procesos de pasteurización y esterilización
mediante intercambiadores inteligentes
Mejora del control de la coagulación en la elaboración de quesos
mediante sistemas de sensores, dosificación y medidas de la
coagulación (automatización- altos rendimientos)
Control del pre-prensado y moldeo mediante sistemas
automatizados de dosificación. Control del prensado
Innovaciones en el salado (sistemas mas rápidos y mayor
uniformidad y control de las concentraciones de sal)
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SENSORES
IMPREGNACION AL VACIO
Salado de quesos
incorporación de probioticos
NUEVAS TECNOLOGIAS EMERGENTES Y SU APLICACION
TRATAMIENTOS NO TERMICOS EN LA
INDUSTRIA LACTEA
ALTAS PRESIONES
Tratamientos de la leche
Tratamientos del queso
PULSOS ELECTRICOS
Tratamientos de la leche
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LA LECHE CONSERVACIÓN
PROCESOS TÉRMICOS Y NO TÉRMICOS
CALENTAMIENTO Y
COCINADO
AFECTAN LA CALIDAD
DEL ALIMENTO
INACTIVAR
MICROORGANISMOS
NO AFECTAN LA CALIDAD
DEL ALIMENTO
INACTIVAR
MICROORGANISMOS
LA TECNOLOGÍA DE
ALTA PRESIÓN
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DEFINICIÓN DE LAS ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS
1 MPa = 9,869 atm= 10 bar = 10,197 kg/cm2
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Principio de Le Chatelier:
La presión desvía el equilibrio de un proceso
hacia el estado que ocupe menor volumen y
acelera aquellos procesos en los que el estado de
transición presenta un volumen menor que el
estado inicial.
La presión favorece aquellos procesos que van
acompañados de cambios de volumen negativos.
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Ø Disminución del volumen del agua: 4% a 100 Mpa y
15% a 600 Mpa a 22 ºC
Ø La compresión adiabática del agua causa un aumento
de la temperatura de 2 a 4 ºC cada 100 Mpa
Ø El punto de fusión del agua disminuye por la presión:
–5 ºC a 70 MPa y –20 ºC a 200 MPa
EL AGUA
EFECTO DE LA ALTA PRESIÓN SOBRE LOS
CONSTITUYENTES DE LOS ALIMENTOS
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Ø Cristalización bajo presión, especialmente los triglicéridos
Ø Aumento reversible del punto de fusión con la presión: 10 ºC cada
100 MPa
ØEl aumento de la presión puede causar la oxidación de lípidos
insaturados
LÍPIDOS
HIDRATOS DE CARBONO
q No afecta a los azúcares simples y las reacciones de
condensación tipo Maillard son inhibidas por la presión ( entre 50 y
200 MPa)
qLos geles de polisacáridos formados bajo presión son diferentes
a los obtenidos por calor
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Ø Presiones > 100-200 Mpa a 20 ºC :
Provocan la disociación de macroestructuras
y la desnaturalización de estructuras
manométricas. Presiones más elevadas
provocan agregación y gelificación proteica.
PROTEINAS
ENZIMAS
ü Activación o inactivación parcial o total,
reversible o irreversible, dependiendo del tipo
de enzima, del nivel de presión, del tiempo, de
la temperatura y de la composición y pH del
medio. 2011
Interacciones entre moléculas
•Los enlaces covalentes no se alteran
•Los puentes de hidrógeno son prácticamente
insensibles a la presión
•Las interacciones hidrofóbicas se desestabilizan
•Se favorece la hidratación de grupos cargados y
la disociación de ácidos y bases débiles
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VITAMINAS
Las vitaminas en general se conservan mejor con los
tratamientos de alta presión, en comparación a los
tratamientos térmicos
Vitamina C en zumos cítricos:
88% de retención a 600 MPa y 30 min
Vitaminas B1 y B6 en leche de vaca:
100% de retención a 400 MPa y 30 min
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EFECTO SOBRE MICROORGANISMOS
q En general las bacterias G(+) son más resistentes a
la presión que las G(-). Forma bacilar más sensible
que los cocos
q Las levaduras y mohos son muy sensibles
q Las esporas resisten a presiones >1000 MPa.
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Los mecanismos de inactivación microbiana se deben
a sus efectos sobre los componentes de la membrana
celular(lípidos, proteínas,...), permeabilidad.
CAMBIOS MORFOLÓGICOS
üCompresión vacuolas gaseosas
üAlargamiento celular
üSeparación mb pared celular
üModificación núcleo y orgánulos intracelulares
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ALTAS PRESIONES
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Se utilizan presiones entre100 y 1000 MPa
0,1 MPa = 1 atm= 1 bar
Tecnología en desarrollo, aunque en algunos
países Ya existen productos comercializados
APLICACION DE ALTAS PRESIONES
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> 50ºC:
•Inactivación de esporas
•Escaldado de vegetales
< 0ºC:
•Congelación ultrarrápida
•Almacenaje a temperaturas inferiores a 0ºC
sin formación de cristales de hielo
APLICACIONES
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EFECTOS DE LA ALTA PRESION EN LA LECHE
ü Reducción de la carga microbiana de la leche
ü Efecto sobre las proteínas:
§ reducción del tamaño de la micela de caseína
§ desnaturalización de las proteínas séricas
§ disminución del tiempo de coagulación; los geles de leche tratada
presentan menos sinéresis y son más rígidos
§ Mejora de la capacidad espumante
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EFECTO DE LAS ALTAS PRESIONES Y TRATAMIENTOS TERMICOS
SOBRE LA PERDIDA DE SOLUBILIDAD DE LAS SERO-PROTEINAS DE
LECHE DE CABRA
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Control 500 MPa/25ºC/5 min
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Control 500 MPa/25ºC/5 min
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ELABORACION DE QUESO CON LECHE TRATADA POR ALTAS
PRESIONES
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UFC/ mlDE LECHE CRUDA Y TRATADA
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COMPOSICION DEL QUESO A LAS 24 H Y RENDIMIENTO
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Composicionde queso de cabra elaborado con leche pasteurizada o
presurizada a los 45 días de maduración.
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MICROFLORA TOTAL
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LACTOBACILLUS
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AMINOACIDOS LIBRES EN LA MADURACION
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APLICACION DE ALTAS PRESIONES EN QUESOS
• Obtención de cuajadas modelo para el estudio de la proteolisis
(Trujillo, 1996)
• Aceleración del salado
(Messens y Huyghebaert, 1996)
• Aceleración de la maduración
(Yokohama y col., 1993)
• Disminución de la variabilidad del contenido en agua de las cuajadas
(Torres-Mora y col., 1996)
• Inactivación de microorganismmos en queso madurado
(Szczawinskyy col., 1996; Reps y col., 1997)
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SENSORES
Software de gestión, sistemas de
información geográfica, análisis
informático de la producción y
aplicaciones en línea son algunas de las
nuevas Tecnologías que posee la
producción de leche y sus derivados en
el Perú.
INDUSTRIA LÁCTEA Y TIC
LLEGÓ LA ERA DE LA LECHE DIGITAL
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Es que hoy en
día
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APLICACION DE SENSORES EN LA INDUSTRIA LACTEA
CONTROL DE PROCESOS PASTEURIZACION Y
ESTERILIZACION
CONTROL DE LA COAGULACION
MOLDEO
PRENSADO
MADURACION
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La medición continua de la turbiedad de
aguas residuales se utiliza en una planta
grande de procesamiento de leche para
controlar procesos de producción y
supervisar la descarga final de efluente.
La limpieza automática de sensores
permite el ahorro de costes de
mantenimiento.
Sensores
Supervisión de efluente y control
del proceso lácteo a través de medición de turbiedad
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La calidad del agua de proceso reciclada
y el grado de clarificación del suero son
dos características importantes para
evaluar el rendimiento de plantas de
reciclado y filtración por membranas.
Un nuevo sistema de medición de
turbiedad en línea proporciona un
servicio valioso con supervisión continua
de estos dos procesos para detectar
cantidades de trazas de materia
suspendida.
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En procesos de reciclado de agua, las mediciones de turbiedad en
línea ofrecen la posibilidad de supervisar continuamente la calidad
del agua con relación a la concentración de componentes de leche
sin disolver.
Esta información se usa entonces para determinar si las diversas
etapas de procesamiento están funcionando eficazmente y sobre la
forma en que puede reutilizarse el agua limpia o incluso si debe
usarse en términos generales de acuerdo con las regulaciones.
La purificación inadecuada es detectada inmediatamente y se evitan
costes derivados del uso inapropiado de agua contaminada.
– Agua de proceso
Medición de turbiedad mediante sensores:
aplicaciones y ventajas
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– Procesos de suero
Durante la concentraciónde componentes de suero mediante la
filtración por membrana, la claridad del retentato o del permeato
juega un papel importante con relación a la productividad de la
planta de separación, dependiendo del uso previsto.
Por ejemplo, en nanofiltración y ósmosis normal o inversa, el
nivel de turbiedad del líquido entrante tiene que mantenerse al
mínimo a fin de prevenir ceguera prematura o incluso daños en
los costosos módulos de membrana.
La turbiedad excesiva se señaliza principalmente para proteger el
costoso módulo de filtración por membrana, y garantizar por
tanto que se mantenga la productividad.
Durante la concentración de proteínas de suero, cualquier
turbiedad del retentato indica una desnaturalización no deseable
de las proteínas.
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Se pueden encontrar aplicaciones
adicionales para mediciones de turbiedad
en la recuperación de soluciones CIP
gastadas o como medición de soporte
durante la reducción de la demanda de
oxígeno biológico (BOD) / químico (COD)
de aguas residuales.
– Soluciones CIP y reducción de BOD/COD
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El nuevo sensor de turbiedad InPro 8600
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Supervisión en línea y control de pH y O2
durante la producción de ácido láctico
La supervisión adicional sencilla de las dos etapas de proceso:
”Preparación de solución de nutrientes” y ”fermentación”, y la
medición en línea de los parámetros de pH y oxígeno disuelto
tienen una influencia positiva en el rendimiento y la calidad del
producto final de lactato.
La glicólisis anaerobia (fermentación), sin la cual no puede fabricarse
ningún tipo de queso, tiene lugar excluyendo oxígeno molecular,
convirtiendo glucosa en ácido láctico siguiendo un proceso de dos
etapas. La fórmula de compensación para este proceso de fermentación
es la siguiente:
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Medición de pH y OD
Uno de los requisitos más importantes para una
prueba óptima de funcionamiento era garantizar la
posibilidad de una medición en línea, fiable y continua
de pH y OD, de modo que durante el proceso de
fermentación fuera posible reaccionar en tiempo real
y adaptar adecuadamente los parámetros externos.
El sistema sensores se componen de:
Ø Transmisor pH 2100 e
Ø Electrodo de pH InPro 3253 SG/120/Pt 100
Ø Transmisor de O2 4100e y
Ø Sensor de O2 InPro 6800/25/80 para la medición de oxígeno disuelto.
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APLICACIÓN DE CAMPOS
ELECTRICOS DE ALTA
INTENSIDAD EN LECHE
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E = V / d
CAMPOS ELECTRICOS DE ALTA INTENSIDAD
EN LOS ALIMENTOS
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COMPONENTES DEL SISTEMA PARA TRATAMIENTO EN CONTINUO CON
CAMPOS ELÉCTRICOS CONTINUO CON CAMPOS ELÉCTRICOS
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IMPREGNACION AL VACIO
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En la elaboración tradicional del queso la etapa de
salado se realiza por mecanismos difusionales.
Estos son lentos, de difícil control y numerosos
trabajos indican que ello es causa de muchos
problemas de maduración (Guinee y Fox, 1987;
Gros y Ruegg, 1987).
Una distribución de sal más homogénea y rápida
podría mejorar el proceso, por reducción del
tiempo y por mejora de la calidad del producto.
Las características micro estructurales del queso
recién prensado lo hacen susceptible de
impregnación por cambios de presión (Pavia et
all.,1999; González-Martínez, C, et al., 1999).
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SALADO DEL QUESO SEGÚN
IMPREGNACION AL VACÍO IMPREGNACION ATMOSFERICA
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SALADO CONVENCIONAL
SALADO IMPREGNACION AL VACIO
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CONVENCIONAL
VACIO
MATRIZ PROTEICA MATRIZ LIPIDICA
SALADO DE QUESOS POR IMPREGNACION AL VACIO
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