EVAPORACIÓN

Elaboración de la leche evaporada

Descripción del proceso de elaboración de la leche evaporada

• Control de calidad de la leche

Para producir leches evaporadas, se requiere partir de leches de excelente calidad. Una leche es de buena calidad cuando proviene de vacas sanas, ordeñadas con las condiciones higiénicas apropiadas, libre de calostro y compuesto químicos. La leche que se va a utilizar para procesar debe haber sido sometida a enfriamiento previo.
La valoración de la calidad de la leche se inicia desde el andén o plataforma de recepción y se complementa con análisis más específicos ya en el laboratorio de la planta. Las pruebas que normalmente se realizan son las siguientes: 

• Pruebas para determinar las características sanitarias de la leche principalmente con respecto a la mastitis infecciosa de la ubre, la cual puede ser detectada en forma indirecta a partir de análisis colorimétrico utilizando la resazurina o azul de bromotimol o en forma directa a partir del recuento de colonias de bacterias a través del microscopio.

• Pruebas para determinar las características higiénicas de los productos que se utilizan en el manejo de la leche. Para estas pruebas se analiza la presencia de residuos, el olor, color y sabor de la leche y finalmente se evalúa la presencia de bacterias acidificantes por medio de la prueba del azul de metileno para detectar la presencia de la enzima reductasa bacteriana.

• Prueba para determinar la estabilidad de la leche al calor mediante la prueba del alcohol (70.- 75%) que debe dar un resultado negativo. Otro método consiste en someter la leche a un tratamiento térmico severo, para este la leche se agrega a unos tubos capilares cuyos extremos son sellados al calor de la llama y luego se sumergen en un baño deaceite mineral pesado que está a una temperatura de 140^oC ± 1 ^oC. Cada tres minutos se observa si la leche ha sufrido coagulación. Ambas pruebas, tanto la del alcohol como la del tratamiento térmico conducen a detectar un 90% de las leches inestables.  

•           Cumplir con las normas legales es necesario realizar un análisis a la leche después de ser evaporada y homogenizada y en caso de no cumplir la norma realizar el respectivo ajuste a la relación de la materia grasa, / extracto  seco magro.

•   Precalentamiento 

Consiste en someter la leche estandarizada  a una temperatura de 130^oC durante 30 segundos con el fin de mejorar la estabilidad térmica de la leche evaporada, de inactivar enzimas y destruir microorganismos y esporas bacterianas. Mediante este tratamiento de UHT se logra una esterilización más severa sin deteriorar las características organolépticas de la leche. Mediante el precalentamiento se logra un aumento en la eficacia del evaporador permitiendo la entrada de la leche a temperaturas mucho más altas y también se logra una estabilización mayor de la proteína, haciendo que la elche evaporada sea más resistente al la esterilización térmica que debe sufrir después de envasada en las latas. 

Para el precalentamiento se utilizan intercambiadores de calor de placas o tubulares que funcionan a presión.

• Concentración por evaporación

 
Consiste en evaporar la leche para aumentar el contenido en extracto seco  hasta la cantidad apropiada. Esta cantidad es de gran importancia pues una concentración excesiva reduce el rendimiento y la estabilidad térmica. La estandarización del extracto seco se realiza mediante la determinación de la densidad y en función de esta variable se ajusta la cantidad de vapor.  Es necesario determinar la densidad y extracto seco inicial de la leche. También se puede obtener esta estandarización mediante la determinación del índice de refracción.

Actualmente la concentración de la leche por evaporación se realiza utilizando el vacío a presión, mediante el cual se aplican temperaturas relativamente bajas, obteniéndose una mayor eficacia del proceso, a menor costo de energía y mejor calidad del producto. Para lograr esto la industria moderna lechera utiliza equipos de funcionamiento continuo de múltiples efectos en donde la leche se calienta en tiempos tan cortos que causa el mínimo de transformaciones químicas impidiendo del todo el efecto de caramelización o la aparición del sabor a cocido.

Existen diferentes modelos o tipos de evaporadores con diversas características técnicas, sin embargo el más utilizado en la industria láctea es el de película ascendente. Que consiste en un aparato provisto de tubos verticales dentro de un recinto lleno de vapor. La leche fluye por un dispositivo de distribución y es pulverizada en forma de capas muy finas que se van deslizando hacia la parte inferior. La acción del vapor  y del vacío suministrado por el equipo, ocasiona la evaporación rápida del agua contenida en la leche y mediante un separador tipo ciclónico que se encuentra en la base de los tubos, se separa el vapor de la leche concentrada. 

 
Otro sistema utilizado para la concentración por evaporación es el evaporador de placas donde el calentamiento se realizan por medio de las placas en lugar de intercambiadores tubulares, este sistema puede ser de simple o múltiple efectos y tiene la ventaja de ocupar menos espacio que el intercambiador tubular vertical.

    La leche también puede ser concentrada parcialmente por ósmosis inversa y cuando alcanza cierto grado de viscosidad, es más recomendable por costos y eficacia continuar la concentración por evaporación. La ventaja de la ósmosis inversa es que se utiliza temperaturas más bajas que la de la evaporación y por lo tanto requiere menos energía, pero el tiempo es más prolongado.

• Homogenización  

La leche concentrada sale del evaporador y pasa al homogenizador donde se logra estabilizar la emulsión de grasa para su posterior almacenamiento. Otros efectos de la homogenización es aumentar la viscosidad de la leche, disminuir la estabilidad al calor y la dispersión en pequeñas partículas de la proteína coagulada durante el precalentamiento y la evaporación. Las variaciones de viscosidad del producto terminado, se debe principalmente a las variaciones de presión en la homogenización. Los cambios de la presión están entre 14.000 y 21.000 Kpa (2000 a 3000 lb/in²).

• Refrigeración, estandarización final y adición de sales estabilizantes

      Después de homogenizada la leche evaporada se somete a refrigeración rápida con el fin de evitar cualquier contaminación bacteriana y se almacena en tanques aislados que están provistos de agitadores. En esta operación se realiza la estandarización final, el enriquecimiento con vitaminas A y D si se requiere y se añaden las sales estabilizantes. 

La estabilización, se realiza con el propósito de evitar la coagulación de la leche evaporada durante la esterilización y para que se logre la viscosidad deseada esta se logra con la adición de sales estabilizantes como el fosfato ácido de sodio (Na₂ HPO₄), también se pueden utilizar otras sales como el citrato sódico y cloruro de calcio, se pueden utilizar solas o combinadas en una proporción del 0.1%. La acción de estas sales es ajustar el pH, y se agregan en forma de dilución acuosa por lo que se produce una ligera dilución de la leche evaporada y ello requiere una reestandarización del contenido del extracto seco. 

 Las latas o botellas se esterilizan para el posterior envasado. 

•  Envasado

 Existen diferentes tipos de envases para la leche evaporada, pero los más utilizados son los botes o latas metálicas de 170 a 410 g y algunas con sellado hermético o provistas de opérculo soldado. Las latas están provistas en su cara interna de unas capas  protectoras de un polímero adecuado al producto para evitar reacciones con el hierro y el estaño de la lata. Para el envasado de la leche se utilizan   envasadoras automáticas que realizan la operación de llenado y sellado de las tapas. Esta operación representa un gran riesgo de contaminación y por eso en la mayoría de los casos en el cerrado o sellado de las latas se someten a chorros de vapor que sacan el aire de los envases y ocasionan el vacío durante la refrigeración posterior. Este vacío se mide por medio del vacuómetro.

• Esterilización

Una vez se realiza el envasado y sellado, el producto se envía a la autoclave para su esterilización por cochadas o lotes o en continuo, según el tipo de equipo. El objetivo principal de la esterilización es destruir todas las esporas bacterianas e inactivar la plasmina o proteinasa nativa. Las esporas más termorresistentes son del género Bacillus Stearothermóphilus.

El tratamiento se realiza en tres etapas. Calentamiento, mantenimiento y enfriamiento. Cuando la esterilización se realiza por lotes o cochada o sea en proceso discontinuo, las latas se juntan y mediante un aparato apropiado que ocasiona un movimiento de rotación se produce la agitación adecuada durante el calentamiento y el enfriamiento lo que permite una transferencia de calor más rápida y uniforme que le proporciona una textura más homogénea a la leche.

  Mediante el sistema continuo, las latas de leche que están en movimiento pasan al esterilizador a una determinada velocidad. Normalmente se utilizan temperaturas de 115^oC durante 20 minutos ; de 120 ^oC  durante 10 minutos o de 124 ^oC  durante 6 minutos, que una leche estable al calor puede soportar, produciéndose una ligera precipitación de proteínas que influyen en un  aumento despreciable de viscosidad. Sin embargo se realizan tratamientos a temperaturas más altas y en tiempos más cortos que causan un efecto más favorable en las características organolépticas de la leche, especialmente en el color que resulta más blanco.  

• Esterilización UHT.

Este proceso, por utilizar temperaturas más altas y tiempos más cortos, destruye en forma más eficaz las esporas bacterianas que en la esterilización a temperaturas más bajas y en tiempos más largos como el que se utiliza para el envasado en botellas. El precalentamiento de todas formas es necesario para evitar una coagulación térmica y la obstrucción del esterilizador UHT.   En la mayoría de los casos se puede omitir la adición de sales si se aplica un tratamiento UHT, entonces todo el proceso, desde el precalentamiento hasta el envasado aséptico pueden llevarse a cabo sin interrupción.

Teniendo en cuenta la importancia de la esterilización debe llevarse un riguroso control de todas  las variables que se maneja durante el proceso, principalmente de la velocidad de calentamiento, tiempo de retención, intensidad de la agitación y la velocidad de refrigeración.

 Tanto la esterilización en botellas como en latas se puede realizar en equipos que funcionan por cochadas o  lotes (autoclave discontinuo) o en equipos  de operación continua.

• Operaciones finales y de almacenamiento

A la salida del esterilizador las latas de leche previamente enfriada y seca, se etiquetan y embalan en cajas y después en paletas. Principalmente en invierno se aconseja esperar un tiempo antes de embalar las paletas con una película extensible, para evitar la condensación del vapor que se formaría por estar  aún caliente el producto.  Luego se realiza el control de calidad al producto terminado.

 

• Control de calidad producto terminado

Antes de salir al mercado se debe realizar un control estricto de la calidad de la leche, para ello, se toma una muestra aleatoria de latas y se mantienen en condiciones que pueden ser aptas para la aparición de defectos en el producto. En estas latas se realiza un análisis adecuado desde sus propiedades organolépticas,  como el color, olor, sabor, además de la viscosidad, composición química y su calidad microbiológica como recuento total de bacterias y de esporuladas.

•   Estandarización

Consiste en modificar la relación materia grasa / extracto seco magro de la leches para obtener la cantidad deseada en el producto final (0.441 en la leche evaporada normal). Es la primera operación que se debe realizar. Cuando la estandarización es discontinua o por cochadas, entonces, la leche se desnata o se le adiciona nata dependiendo del resultado de los análisis. Cuando se hace por el método continuo o automático, se utiliza un aparato llamado estandarizador, que esta provisto de dispositivos programados para realizar el muestreo, el análisis y la corrección respectiva. 

• La estandarización automática o continua se realiza en dos etapas. En la primera, se separa la nata de la leche en una centrífuga de discos y al mismo tiempo, la fuerza centrífuga depura o clarifica la leche. A la salida de la desnatadora, por un conducto va la nata y por otro la leche desnatada, pero ambos componentes vuelven a mezclarse en las proporciones previamente calculadas por un microprocesador que estandariza la proporción de la grasa deseada.

El proceso de estandarización de la leche se inicia con la introducción de los datos correspondientes a los contenidos de materia grasa de la leche desnatada y la leche estandarizada, en el sistema de control que recibe la información sobre el funcionamiento del sistema.

El contenido de la grasa de la nata es inversamente proporcional al flujo y se controla con el caudalímetro. Se calcula la relación entre el caudal de leche estandarizada y el de la nata que se incorpora y el microprocesador mantiene constante el contenido en materia grasa de la leche estandarizada.