ES2287065T3 - Proceso para la preparacion de leche en polvo y productos lacteos concentrados. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para la producción de leche concentrada, dicho proceso comprende: proporcionar leche estandarizada, pasteurizar y homogeneizar la leche estandarizada, mezclar la leche homogeneizada con un emulsificante cargado negativamente o no iónico, homogeneizar la mezcla, introducir la leche en un evaporador con al menos una etapa para obtener un concentrado con un contenido de sólidos total de al menos un 50% en peso.
Description
Proceso para la preparación de leche en polvo y
productos lácteos concentrados.
La presente invención está relacionada con un
proceso para la preparación de un producto lácteo graso como un
concentrado líquido o en polvo.
En la preparación de concentrados lácteos y
leche en polvo, es económico concentrar la producción en regiones
donde la leche fresca está disponible en grandes cantidades y a
precios económicos. Por lo tanto, es deseable aumentar la capacidad
del equipamiento de secado existente instalado, en particular las
torres de secado por pulverización, sin inversión en nuevo
equipamiento. Una forma de conseguir esta meta podría ser la
introducción de leche altamente concentrada en el paso de secado.
El problema es que tan pronto como el contenido de materia seca del
concentrado supera el 50% en peso, la viscosidad sufre un aumento
exponencial. Otro problema es que en el tratamiento de la leche
altamente concentrada ocurre un deterioro de la calidad del producto
como consecuencia de del aglutinado de la grasa de la leche
altamente concentrada, principalmente durante la homogeneización.
La homogeneización no puede omitirse debido a la baja solubilidad
del polvo obtenido a partir de leche no homogeneizada.
La patente US 5223299 describe la producción de
leche evaporada sin sales estabilizantes en la que se mezcla un
producto lácteo que contiene fosfolípidos derivados de la leche con
un producto lácteo, que entonces se trata con calor y se concentra
mediante evaporación.
La SU 1308309 describe un sustituto seco de la
leche entera obtenido mediante el concentrado de leche desnatada,
la adición de una mezcla grasa, emulsificado y secado de la
emulsión.
La GB 1266619 describe productos alimenticios en
polvo, en particular productos lácteos en los que se utiliza un
agente tensioactivo como agente emulsificante y humectante.
La US 3773519 describe un proceso para el
tratamiento de de un producto lácteo graso en polvo, en el que se
aplica un recubrimiento de lecitina sobre los aglomerados de polvo
para potenciar sus propiedades de reconstitu-
ción.
ción.
La J73005028 está relacionada con mezclas que
comprenden leche seca no grasa y un surfactante, por ejemplo la
lecitina, los ésteres grasos de polioxietilen sorbitán o los ésteres
de ácidos grasos de azúcares.
La J55135545 describe una leche en polvo que
contiene ésteres de ácidos grasos de sorbitán de aceite de
ricino.
La NL7903483 describe un proceso, en el que se
añade lecitina a leche concentrada y se seca la mezcla para dar
lugar a leche en polvo.
La US-A 5518751 está relacionada
con un proceso para la elaboración de una combinación de leche
concentrada evaporada y leche en polvo, que comprende la
introducción de grasa vegetal en el concentrado líquido durante el
curso de la evaporación para aumentar el contenido de ácidos grasos
insaturados del mismo. En una realización para la elaboración de
leche en polvo, tras la introducción de la grasa en el último
recipiente del evaporador, la mezcla se homogeniza entes de su
secado.
La EP-A-0627169
está relacionada con un proceso para la elaboración de leche
evaporada líquida en la que los pasos de precalentamiento y
evaporación se dan en el equipamiento de evaporación y la
homogeneización tiene lugar antes del concentrado.
La EP-A-0873690
está relacionada con un proceso para la elaboración de un producto
alimenticio graso que comprende la adición de una fase grasa a una
fase acuosa, y dicha adición y homogeneizado se localiza entre dos
evaporadores de una serie de recipientes evaporadores. El propósito
de este paso es proteger los aceites sensibles al calor. Para la
leche en polvo instantánea no tendría sentido separar la grasa de la
leche en producción previamente a su evaporación.
La A-NL-7903483
está relacionada con un proceso para la elaboración de leche en
polvo en la que se introduce un surfactante, por ejemplo lecitina,
en la corriente de entrada de concentrado, entre el tanque de
homogeneización de la leche concentrada y el atomizador del secador
por pulverización.
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Se ha descubierto que es posible reducir
drásticamente la viscosidad de la leche concentrada y aumentar la
productividad de la elaboración de leche en polvo mediante un secado
inicial por pulverización de leche fresca y a la vez mantener o
incluso mejorar la calidad del polvo.
La invención está relacionada con un proceso
para la preparación de un producto lácteo concentrado que
proporciona una solución al problema del exceso de viscosidad de
los concentrados lácteos previos. Por lo tanto, el control de la
viscosidad permite el secado de un concentrado con un contenido de
más del 50% en peso de sólidos sin afectar de forma negativa a la
calidad del polvo obtenido tras el secado.
El proceso para la producción de un concentrado
lácteo de la invención comprende:
proporcionar leche estandarizada,
pasteurizar y homogeneizar la leche
estandarizada,
mezclar la leche homogeneizada con un
emulsificante cargado negativamente o no iónico,
homogeneizar la mezcla,
introducir la leche en un evaporador con al
menos una etapa para obtener un concentrado con un contenido de
sólidos total de al menos un 50% en peso.
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En otra realización el proceso de la invención
comprende:
proporcionar leche estandarizada,
pasteurizar la leche estandarizada,
introducir la leche estandarizada homogeneizada
en un evaporador con al menos una etapa para obtener un
pre-concentrado,
homogeneizar el
pre-concentrado,
mezclar el pre-concentrado con
un emulsificante cargado negativamente o no iónico,
homogeneizar la mezcla,
evaporar de nuevo la mezcla en un evaporador con
al menos una etapa para obtener un concentrado con un contenido de
sólidos total de al menos un 50% en peso
En una realización para la elaboración de
productos secos el proceso comprende el paso adicional del secado
por pulverización del concentrado.
El principio tras esta invención es la capacidad
de secar por pulverización un concentrado lácteo que contiene una
concentración de hasta alrededor de un 65% en peso de sólidos.
De acuerdo con la invención, se estandariza a la
proporción deseada entre grasa y sólidos no grasos, la leche fresca
entera. Esta estandarización se realiza generalmente mediante la
adición de una cantidad apropiada de leche desnatada a leche fresca
entera. Esta también puede realizarse mediante la obtención de
líquidos lácteos adecuados a partir de leche fresca entera, leche
parcialmente desnatada, nata, grasa láctea, suero de leche, etc. La
combinación de leche también puede realizarse a partir de leche en
polvo, leche desnatada en polvo, aceite de mantequilla o aceites
vegetales con la cantidad apropiada de agua. En una variante también
puede utilizarse leche desnatada.
En función de la calidad de la leche, la
entonces leche estandarizada se clarifica de forma opcional mediante
centrifugación, preferiblemente tras haberse calentado hasta
alrededor de 40ºC a alrededor de 45ºC para obtener la mejor
eficiencia de separación y limpieza durante el clarificado.
Entonces se pasteuriza y homogeniza la leche. Se
añade un emulsificante cargado negativamente o no iónico capaz de
unirse a las proteínas a la leche pasteurizada a 60ºC. La mezcla
mantenida a alrededor de 65ºC puede tratarse en un molino coloidal
hasta que no se observan partículas sólidas.
La mezcla se somete entonces a homogeneización.
La homogeneización puede realizarse en una o dos etapas. La presión
de la primera etapa del homogeneizador es de alrededor de 50 a
alrededor de 250 bar. Preferiblemente, la presión es de alrededor
de 100 bar a alrededor de 200 bar. La presión de la segunda etapa
del homogeneizador es de alrededor de 0 a alrededor de 150 bar.
Preferiblemente, la presión es de alrededor de
20 a alrededor de 60 bar. La presión total del homogeneizador es de
alrededor de 120 bar a alrededor de 300 bar. Preferiblemente la
presión total del homogeneizador es de alrededor de 150 bar a
alrededor de 250 bar.
Tras la homogeneización la mezcla
preferiblemente se somete a un tratamiento térmico. El tratamiento
térmico puede realizarse en dos etapas como es convencional,
mediante el precalentamiento y luego calentamiento con un tiempo de
mantenimiento adecuado.
La leche tratada con calor se introduce entonces
en el evaporador. Sorprendentemente, la adición de un emulsificante
cargado negativamente o no iónico evita el gran aumento de la
viscosidad que aparece si se homogeniza la leche con una
concentración de sólidos por encima del 50% en peso y permite un
posterior secado por pulverización a un contenido total de sólidos
de preferiblemente alrededor del 55 y hasta alrededor del 65% en
peso. El secado por pulverización con este contenido total de
sólidos tan alto era imposible anteriormente ya que la viscosidad
era tan alta que el producto no podía transportarse.
Sin el propósito de limitarse a una teoría, se
puede proponer un modelo para explicar el efecto de los
emulsificantes sobre la viscosidad de la leche. Antes de los
procesos de homogeneización y calentamiento la leche puede
considerarse como una mezcla de tres fases: la fase lipídica en
forma de glóbulos de grasa, la fase acuosa que contiene entre otras
las proteínas del suero y la fase coloidal que contiene la caseína
micelar. Durante el calentamiento las proteínas del suero se
desnaturalizan dejando expuestos sus grupos hidrofóbicos. Estos
interaccionarán, como lo hace la caseína micelar con los glóbulos
de grasa durante la homogeneización, lo que reduce el tamaño de los
glóbulos de grasa y por lo tanto aumenta el área de la superficie.
El resultado de esta interacción hidrofóbica es que una capa de
proteína recubre la superficie de los glóbulos de grasa. Cuando este
proceso es seguido de un paso de evaporación, la concentración de
los diferentes componentes de la leche aumenta y favorece las
asociaciones entre los propios glóbulos de grasa recubiertos de
proteínas y también entre los glóbulos de grasa recubiertos de
proteínas y las proteínas solubles y las micelas. Esto induce un
aumento en la viscosidad de la leche. Cuando se añade un
emulsificante antes o durante el proceso de evaporación pero tras
la homogeneización, su cola hidrofóbica interaccionará con los
componentes más fácilmente accesibles: las micelas de caseína y las
proteínas del suero en la solución o en la capa de recubrimiento de
los glóbulos de grasa. Si el emulsificante contiene un grupo
acídico funcional, por ejemplo fracciones de lecitina ricas en
fosfolípidos acídicos, como el ácido fosfatídico o fosfatidil
inositol, que son los emulsificantes preferibles utilizados de
acuerdo con la invención, la nueva capa formada por el emulsificante
sobre las proteínas o sobre la capa de proteínas que recubre los
glóbulos de grasa solo estará cargada negativamente y resultará en
la repulsión entre las partículas recubiertas. Como resultado, la
viscosidad se reduce. Esto también es cierto con un menor alcance
en el caso en el que se utilizan emulsificantes no iónicos, por
ejemplo derivados de polioxietilen sorbitán, por ejemplo ésteres
grasos conocidos comercialmente como Tweens, que se unen fuertemente
a los grupos hidrofóbicos de las
proteínas.
proteínas.
Durante o tras el secado, para convertir el
polvo en instantáneo, puede realizarse un lecitinado con
aglomeración de las partículas finas recirculadas en el secador, o
puede realizarse una lecitinado de forma separada de la torre de
secado en un post-secador, por ejemplo en un lecho
fluidizado.
El procesado de la leche en polvo tras el paso
de atomización que comprende el post-secado,
post-enfriado, almacenamiento, introducción en
latas o cajas y gaseado, se completa entonces de acuerdo con los
conocimientos estándar de los expertos en el campo.
Las realizaciones de la invención se describen a
continuación sólo a modo de ejemplo. En los siguientes Ejemplos,
las proporciones y porcentajes son en peso a no ser que se indique
de otro modo.
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250 kg de leche entera estandarizada bruta, que
contiene un 3,5% de grasas y un 9,3% de sólidos lácteos no grasos,
se pasteurizaron mediante el calentamiento indirecto de una placa
intercambiadora de calor a una temperatura máxima de 80ºC con un
tiempo de mantenimiento de 50 s o menos a esta temperatura. Tras la
pasteurización, la leche se homogeneizó en dos etapas a 200 + 50
bar.
A la leche pasteurizada y homogeneizada, se le
añadió a 50ºC, lecitina al 0,1% en base a materia seca (Chocotop
100®, lecitina de soja líquida fraccionada enriquecida en
fosfolípidos acídicos, que consiste de una mezcla de triglicéridos
y fosfo/glicolípidos que contienen alrededor del 14% de fosfátidos
acídicos, Lucas Meyer GmbH), y la mezcla se homogeneizó en un
homogeneizador en dos etapas a 100 bar en la primera etapa y 25 bar
en la segunda etapa.
El líquido pasteurizado se introdujo entonces en
los primeros recipientes de un evaporador de descenso de múltiples
recipientes y se concentró durante 90 min. para obtener una mezcla
concentrada con un contenido de materia seca del 60%. La viscosidad
aparente del concentrado (medido en línea a 54ºC y a una velocidad
de cizallamiento estimada de 230 s^{-1}) fue de 0,5 Pa.s.
Se recogió entonces mediante una bomba de alta
presión y se secó por pulverización en una torre de secado mediante
boquillas rotativas de alta presión, a una presión de 140 bar y a
una temperatura de 72ºC. Se aglomeró y se lecitinó para hacerlo
instantáneo, se post-secó,
post-enfrió, se empaquetó y se gasificó.
El polvo presenta una excelente reconstitución y
unas excelentes características físico-químicas.
Se llevó a cabo el método del Ejemplo 1 con la
diferencia de que se añadió lecitina al 0,5% (Chocotop 100®) al
concentrado de leche pasteurizada pre-evaporada, con
un contenido de un 40% de materia seca, se homogeneizó en dos
etapas a 180 bar en la primera etapa y después a 50 bar en la
segunda etapa, y la mezcla líquida se concentró hasta un 59% de
materia seca. La viscosidad aparente del concentrado (medida como se
indica en los Ejemplos 6-9 posteriores) fue de 0,01
Pa.s.
Después del secado por pulverización como en el
Ejemplo 1, la calidad del polvo fue comparable a la obtenida en el
Ejemplo 1.
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Se llevó a cabo el método del Ejemplo 1 con la
diferencia de que se añadió lecitina al 0,4% (Chocotop 100®) al
pre-concentrado de leche homogeneizada pasteurizada
desnatada pre-evaporada, con un contenido de
un 40% de materia seca, se homogeneizó en dos etapas a 180 bar en
la primera etapa y después a 50 bar en la segunda etapa, y la
mezcla líquida se concentró hasta un 59% de materia seca. La
viscosidad aparente del concentrado, diluido hasta un 40% de
materia seca para facilitar la medición, que se midió como se indica
en los Ejemplos 6-9 posteriores, fue de 0,02
Pa.s.
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Ejemplos
4-5
Se llevó a cabo el método del Ejemplo 2 pero con
la diferencia de que la adición de Chocotop 100® a la leche
pasteurizada y homogeneizada se sustituyó por emulficantes no
iónicos como el Tween 20® (Ejemplo 4) o el Tween 60® (Ejemplo 5).
Tras la adición de Tween, al 0,5% en ambos casos, las leches
enriquecidas se homogeneizaron en dos etapas a 180 bar en la
primera etapa y después a 50 bar en la segunda etapa, y las mezclas
líquidas se concentraron hasta un 60% de materia seca. La
viscosidad aparente de los concentrados (medida como se indica en
los Ejemplos 6-9 posteriores) fue de 0,35 Pa.s para
la variante enriquecida con Tween 20® (Ejemplo 4) y de 0,25 Pa.s
para la variante que contiene Tween 60® (Ejemplo 5). A modo de
comparación, una leche similar tratada, pero sin Tween añadido,
presentó una viscosidad aparente de 0,57 Pa.s.
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Ejemplos
6-9
Se añadieron por separado 150, 200 o 250 mg de
los diferentes fosfolípidos acídicos purificados, a muestras de 500
g de leche entera pasteurizada y homogeneizada. Las muestras
resultantes de leche enriquecida en fosfolípidos se calentaron a
60ºC y se homogeneizaron a 180 bar en una sola etapa. Tras la
homogeneización, las muestras de leche se concentraron hasta un
contenido en materia seca del 60% en un evaporador rotatorio al
vacío.
La viscosidad aparente de los concentrados se
midió de la siguiente manera: la muestra se introdujo en un frasco
isotérmico Dewar con agua precalentada a 55ºC. El Dewar se cubrió
con papel de aluminio. Se recogieron alrededor de 5 ml de muestra
para cada medida de viscosidad llevada a cabo con un reómetro Haake
RS 100 regulado a 45ºC a velocidad de cizallamiento de 0 a 500
s-1. Las mediciones se repitieron tres veces y para
cada medición se recogió una muestra nueva de la leche concentrada
guardada en el Dewar. La viscosidad en estas muestras se comparó
con las de la leche pasteurizada concentrada hasta un 60% de materia
seca (referencia).
Los resultados se proporcionan en la siguiente
Tabla 1.
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Los fosfolípidos acídicos utilizados en los
Ejemplos 6 a 9 se pulverizaron e hicieron instantáneos utilizando
maltodextrina y solventes. Estas especies fueron suministradas por
Avanti Polar Lipids Inc. (Birmingham, AL, USA), se congelaron en
CO_{2} sólido como polvo blanco nieve o se disolvieron en
cloroformo.
Claims (16)
1. Un proceso para la producción de leche
concentrada, dicho proceso comprende:
proporcionar leche estandarizada,
pasteurizar y homogeneizar la leche
estandarizada,
mezclar la leche homogeneizada con un
emulsificante cargado negativamente o no iónico,
homogeneizar la mezcla,
introducir la leche en un evaporador con al
menos una etapa para obtener un concentrado con un contenido de
sólidos total de al menos un 50% en peso.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1
que comprende
En otra realización el proceso de la invención
comprende:
proporcionar leche estandarizada,
pasteurizar la leche estandarizada,
introducir la leche estandarizada homogeneizada
en un evaporador con al menos una etapa para obtener un
pre-concentrado,
homogeneizar el
pre-concentrado,
mezclar el pre-concentrado
homogeneizado con un emulsificante cargado negativamente o no
iónico
homogeneizar la mezcla,
evaporar de nuevo la mezcla en un evaporador con
al menos una etapa para obtener un concentrado con un contenido
total de sólidos de al menos un 50% en peso.
3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1
o 2 que comprende el secado por pulverización del concentrado.
4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1
o 2, en el que el concentrado posee un contenido total de sólidos
de entre un 55 y un 65% en peso.
5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1
o 2, en el que la leche estandarizada es leche total o parcialmente
desnatada.
6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1
o 2, en el que el emulsificante cargado negativamente es un
fosfolípido acídico.
7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1
o 2, en el que el emulsificante cargado negativamente se añade en
una cantidad que corresponde a entre un 0,05 y un 0,5% en peso de
materia seca concentrada.
8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1 o 2, en el que el emulsificante es un emulsificante no iónico.
9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1
o 2, en el que el emulsificante no iónico se añade en una cantidad
que corresponde a entre un 0,05 y un 0,5% en peso de materia seca
concentrada.
10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1 o 2, en el que la mezcla de leche y emulsificante o la mezcla de
pre-concentrado y emulsificante se homogeneizó en
una o dos etapas, y la presión de la primera etapa del
homogeneizador es de alrededor de 50 a alrededor de 250 bar, y
preferiblemente de alrededor de 100 bar a alrededor de 200 bar.
11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
10, en el que la presión de la segunda etapa del homogeneizador es
de hasta 150 bar, y preferiblemente entre alrededor de 20 y
alrededor de 60 bar.
12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
10, en el que la presión total del homogeneizador es de alrededor
de 120 bar a alrededor de 300 bar, y preferiblemente entre alrededor
de 150 bar y alrededor de 250 bar.
13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
3, en el que el concentrado lácteo se seca por pulverización
utilizando boquillas de alta presión, preferiblemente boquillas de
alta presión rotatorias.
14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el concentrado lácteo se seca por pulverización a
alrededor de 140 bar.
15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
3, en el que la leche secada por pulverización se aglomera y se
hace instantánea mediante lecitinado, el polvo se
post-seca, se post-enfría, se
empaqueta y se gasifica.
16. Un concentrado lácteo que contiene un
emulsificante añadido que es un derivado de polioxietilen sorbitán,
como los Tweens, en una cantidad que corresponde a entre un 0,05 y
un 0,5% en peso de materia seca concentrada, con un contenido total
de sólidos de al menos un 50% en peso.
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|---|---|---|---|
| EP01127925A EP1314357B1 (en) | 2001-11-23 | 2001-11-23 | Process for the preparation of milk powders and concentrated milk products |
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