MXPA02008179A - Proceso para preparar leche en polvo. - Google Patents

Abstract

Proceso para producir una leche en polvo que contiene grasas, que comprende preparar una leche liquida, alimentar la leche liquida preparada en un evaporador que tiene al menos una etapa para obtener un pre-concentrado, homogeneizar el pre-concentrado, evaporar adicionalmente el pre-concentrado en un evaporador que tiene al menos una etapa para obtener un concentrado que tiene un contenido total de solidos de al menos 50%, y luego secar por aspersion el concentrado.

Description

PROCESO PARA PREPARAR LECHE EN POLVO Antecedentes de la invención La presente invención se relaciona con un proceso para la preparación de leche en polvo que contiene grasas .

En la preparación de leche en polvo, es barato concentrar la producción en regiones en donde la leche fresca está disponible en grandes cantidades y a un precio económico. Es así deseable incrementar la capacidad de equipo de secado instalado en existencia, especialmente de torres de secado por aspersión, sin invertir en nuevo equipo. Un medio de lograr esta meta sería introducir leche altamente concentrada en la etapa de secado. Un problema es que al tratar leche altamente concentrada ocurre un deterioro en la calidad del producto como consecuencia de la formación de grumos de grasa de la leche altamente concentrada principalmente durante la homogeneización. La homogeneización no se puede omitir debido a la mala solubilidad de los polvos hechos a partir de leche no homogeneizada.

El documento de la patente US-A-5 518 751 se relaciona con un proceso para la fabricación de concentrados de leche evaporada recombinada y leche en polvo que comprende introducir una grasa vegetal en el concentrado líquido en el curso de la evaporación para incrementar el contenido de ácidos grasos insaturados en los mismos. En una representación para hacer leche en polvo, después de introducir la grasa en el último efecto del evaporador, la mezcla es homogeneizada antes de ser secada.

El documento de la patente EP-A-0 627 169 está relacionado a un proceso para fabricar leche evaporada líquida en el cual las etapas de pre-calentado y evaporación están dentro del equipo de evaporación y la homogeneización tiene lugar antes de la concentración.

El documento EP-A-0 873 690 se refiere a un proceso para preparar alimentos que comprenden agregar una fase grasa a una fase acuosa, la adición y homogeneización están localizadas entre dos evaporadores y una pluralidad de efectos de evaporador. El propósito de esta etapa es proteger aceites sensibles al calor. Para leche en polvo instantánea no tendría sentido separar la grasa de la leche de producción antes de la evaporación.

Hemos encontrado que es posible incrementar drásticamente la productividad en la fabricación de leche en polvo primeramente secando por aspersión leche fresca y con el propósito de mantener o mejorar la calidad del polvo es que la homogeneización se lleve a cabo a la mitad de la evaporación, es decir en el pre-concentrado entre las etapas de las múltiples etapas del evaporador. Este posicionamiento de la homogeneización en la presente invención es una solución al problema de una viscosidad demasiado alta obtenida en la homogeneización de un concentrado. Así, el control de la viscosidad permite secar un concentrado de más de 50% de contenido en peso de sólidos sin afectar adversamente la calidad del polvo obtenido después del secado.

El proceso de la invención comprende: preparar una leche estandarizada, alimentar la leche estandarizada preparada a un evaporador que tiene al menos una etapa para obtener un pre-concentrado, homogeneizar el pre-concentrado, continuar evaporando el pre-concentrado en un evaporador que tiene al menos una etapa para obtener un concentrado que tiene un contenido de sólidos total de al menos 50% en peso, y luego secar por aspersión el concentrado.

Descripción de la invención El principio detrás de esta invención es la capacidad de secar por aspersión un concentrado de leche que contiene hasta 63% en peso de concentración de sólidos .

De acuerdo con la invención, la leche entera fresca es estandarizada a una proporción de grasa a sólidos deseada. Esta estandarización se lleva a cabo generalmente agregando la cantidad apropiada de leche descremada a leche entera fresca. Esto también se puede hacer formulando líquidos de leche adecuados a partir de leche entera fresca, leche parcialmente descremada, crema, grasa natural de leche, suero de mantequilla, etc. La recombinación de la leche también puede llevarse a cabo a partir de leche en polvo, aceite de manteca ó aceites vegetales con la cantidad adecuada de agua .

Dependiendo de la calidad de la leche, la así estandarizada leche es luego opcionalmente clarificada por centrifugación, preferiblemente después de haber sido calentada de aproximadamente 40°C a aproximadamente 45°C para obtener la mejor eficacia de separación y limpieza durante la clarificación.

Se somete luego la leche a tratamiento con calor. El tratamiento con calor puede realizarse en dos pasos como es convencional, pre-calentando y luego calentando con un tiempo de secado adecuado.

La leche tratada con calor es luego alimentada en un evaporador. Cuando el contenido total de sólidos de la leche es de 20 a 50% en peso, preferiblemente de aproximadamente 35% en peso, se homogeneiza la leche, en una ó dos etapas, preferiblemente en dos etapas antes de que el proceso de evaporación se complete.

Cuando el contenido total de sólidos de leche es mayor que aproximadamente 50% en peso, las partículas, en especial micelas de caseína y gotitas de grasa, se vuelven sensibles a la tensión de cortadura mecánica. Homogeneizar la leche a aproximadamente 35% en peso de sólidos permite una homogeneización eficaz usando homogeneizadores de pistón de alta presión. La homogeneización se puede llevar a cabo en parte de un flujo total. Es importante en este caso que la parte grasa de la leche sea homogeneizada por completo junto con una apropiada de los sólidos no grasos y agua.

Principalmente, la leche puede homogeneizarse a cualquier concentración por debajo de una concentración líquida que es de aproximadamente 50% en peso. En un nivel de producción industrial, se está interesado en homogeneizar a una concentración lo más alta posible debido a que esto reduce el tamaño del homogeneizador y por esto el costo de manufactura. Consecuentemente, es preferible homogeneizar a la mitad del evaporador. La configuración específica del evaporador indicará el mejor contenido de sólidos (TS, sólidos totales por sus siglas en inglés) en donde se practica la homogeneización.

La homogeneización puede llevarse a cabo en una ó dos etapas. La presión de la primera etapa es de aproximadamente 50 a aproximadamente 250 barios. Preferiblemente, la presión es de aproximadamente 140 barios a aproximadamente 150 barios. La presión de la segunda etapa del homogeneizador es de aproximadamente 0 a aproximadamente 150 barios. Preferiblemente, la presión es de aproximadamente 20 a aproximadamente 60.

La presión total del homogeneizador es de aproximadamente 140 barios a aproximadamente 250 barios. Preferiblemente, la presión total del homogeneizador es de aproximadamente 160 barios a aproximadamente 210 barios.

Sorprendentemente, homogeneizar el pre-concentrado de leche en su nivel de concentración intermedio evita el fuerte aumento de la viscosidad que ocurre si se homogeneiza la leche en concentración de sólidos superiores a 50% en peso y permite el posterior secado por aspersión en un contenido total de sólidos preferiblemente de aproximadamente 55 hasta aproximadamente 60% en peso. Secar por aspersión a un contenido total de sólidos tan alto era imposible anteriormente debido a que la estructura del concentrado se destruye durante la homogeneización. Por ejemplo, la viscosidad de un concentrado de leche con 60% en peso de sólidos es aproximadamente en el orden de diez veces mayor cuando la leche es homogeneizada a una concentración de 60% en peso en comparación con la viscosidad con la homogeneización a aproximadamente la mitad de la evaporación.

Descripción de los dibujos Las siguientes figuras en las cuales las partes y los porcentajes son en peso, ilustran la invención .

La Figura 1, proporciona el estado de viscosidad dinámica aparente (mPa) graficado contra la presión de homogeneización (barios) a concentraciones de sólidos diferentes (entera 50, 55 y 60% en peso total de sólidos, TS) para la homogeneización de concentrado de leche a 28% de grasas en materia sólida después de la evaporación y sirve como referencia y la leche descremada a 50 y 55% de TS por comparación, y La Figura 2, proporciona el estado de viscosidad dinámica aparente (mPa) graficado contra la concentración de sólidos (%) bajo diferentes condiciones de homogeneización (sin homogeneización y a 80+20, 120+30 y 200+50 barios) para la homogeneización de un pre-concentrado de leche a 28% de grasas en materia sólida a la mitad de la concentración según la presente invención.

En los dibujos, las mediciones en línea de viscosidad fueron llevadas a cabo como sigue: 1. Principio básico En flujos laminares (con un índice de Reynolds de menos de aproximadamente 2100), la aplicación de ya sea la Segunda Ley de Newton, las ecuaciones de Navier Stokes ó análisis dimensional, a un fluido incompresible que fluye en una tubería circular de longitud 1 y un radio r centrado en el eje de la tubería de diámetro D, permite definir la ecuación de Hagen-Poiseuille (Munson et al, Fundamentáis on fluid mechanics, John Wiley & Sons, 1990) que asocia la viscosidad aparente (?, Pa) a la caída de presión [ ?P, Pa) p - AP- D4 ? - 128 -Q-l en donde Q es la velocidad de flujo (m3.s_1), D es el diámetro de la tubería y 1 es la longitud de la tubería (m) . Debido a que los resultados estuvieron restringidos a flujos laminares de fluidos de Newton (con números de Re < que aproximadamente 2100), no se les consideró como valores absolutos, sino relativos y usados en una forma comparativa. 2. Experimental Dependiendo de las condiciones experimentales se usaron dos módulos de tubería, que contenían varias secciones de tubería de longitudes varias y reguladas térmicamente (50+/- 3°C) por circulación de agua.

Tabla 1 Los valores de DP & Q fueron recolectados durante periodos de 10 minutos y luego promediados. La viscosidad se dedujo de la ecuación previa.

Como se muestra en la Figura 1, la homogeneización del concentrado de leche entera (28% de grasa en materia sólida) con concentraciones de sólidos de más de 50% en peso (TS) lleva a un fuerte incremento en sus viscosidades dinámicas aparentes, lo cual no es el caso para la leche descremada. En la Figura 2, la homogeneización de leche (28% de grasa en materia sólida) a mitad de la concentración resulta en viscosidades moderadas después de terminar las concentraciones a concentraciones de sólidos por encima de 50% en peso y el efecto de presiones de homogeneización es moderado.

Después de la homogeneización, el concentrado de leche se alimenta de nuevo en el evaporador en donde finalmente es concentrado.

Una vez que se completa la evaporación, el secado por aspersión del concentrado de leche puede llevarse a cabo preferiblemente con boquillas de turbulencia a alta presión que están dispuestas en el flujo de aire caliente en la torre de secado. La presión de atomización es de aproximadamente 80 a aproximadamente 250 barios, preferiblemente de aproximadamente 140 a aproximadamente 150 barios. Preferiblemente, la temperatura de atomización del concentrado es de aproximadamente 72°C.

Para hacer que el polvo sea instantáneo, se puede llevar a cabo la lecitinación con aglomeración de las partes finas en el secador, ó se puede llevar a cabo la lecitinación separadamente de la torre de secado en un post-secador, por ejemplo en un lecho fluidizado .

El procesamiento de la leche en polvo después del paso de atomización comprende un post-secado, post-enfriado, almacenamiento, vaciado en latas o cajas y rociado con gas se completa luego de acuerdo con lo común conocido por los expertos en el campo.

Se describen ahora representaciones de la invención a modo de ejemplo tan sólo. En los siguientes ejemplos, las partes y porcentajes son en peso a menos que se indique diferente.

Ejemplo 1 Se mezclan en un tanque 4255 Kg de leche entera sin tratar que contiene 4.08% de grasa y 8.55% de sólidos de leche no grasos y 711 Kg de leche descremada que contiene 0.1% de grasa y 8.9% de sólidos no grasos para formar 4966 Kg . de leche estandarizada con 3.5% de grasa y 8.6% de sólidos no grasos.

La mezcla se pasó por una bomba centrífuga a través de un cambiador de calor de tipo placa el cual se pre-calentó a 40-45°C y luego se clarificó en un separador centrífugo. La mezcla clarificada se pasteurizó, primero calentando indirectamente en un cambiador de calor de placa a máximo 85°C con un tiempo de permanencia de 50 s ó menos a esa temperatura, y subsecuentemente por inyección a chorro directa a un mínimo de 105°C con un tiempo de permanencia de 5 s .

El líquido pasteurizado fue luego alimentado a los primeros efectos de un evaporador de película de cascada de efecto múltiple para obtener un pre-concentrado con un contenido de sólidos de 35%. La temperatura del vapor de leche en el conducto de escape del separador del primer efecto fue de hasta 72°C.

Después de calentar el pre-concentrado a 60- 75°C en un cambiador de calor de placa, se pasó luego a través de un homogeneizador en el cual se homogeneizó en dos etapas, primero bajo una presión de 120 barios y luego bajo una presión de 30 barios.

La mezcla homogeneizada fue entonces llevada con una bomba a los últimos efectos del evaporador de película de cascada en el cual fue finalmente concentrada a un contenido de material seco de 55%. Enseguida fue llevado por una bomba de alta presión y secada por aspersión en una torre de secado por boquillas de turbulencia a alta presión a una presión de 140 barios y una temperatura de 72°C. Se aglomeró y lecitinó para lograr hacerla instantánea, post-secó, post-enfrió, vació en paquetes y gaseada.

El polvo tuvo una reconstitución y características físico-químicas excelentes. Cuando se le comparó con una leche en polvo entera convencional producida de un concentrado del evaporador de contenido de sólidos de 49% la estructura del polvo fue más gruesa con menos partes finas de dimensión inferior a 100 mieras .

En la Tabla 2 siguiente, las propiedades de reconstitución perceptibles por el consumidor del polvo del ejemplo 1 (55% de TS del concentrado después de la evaporación) se proporcionan en comparación con una referencia (50-51% de TS del concentrado después de la evaporación) usando diferentes pruebas. Las pruebas se llevaron a cabo como sigue: ett: Esta es una prueba para evaluar la humectabilidad de las leches en polvo midiendo el tiempo de sumersión (en s) del polvo en agua a 20°C (Wett 20) y a 40°C (Wett 40), de acuerdo con el estándar IDF 87:1979.

Mise: También llamada prueba de sedimentación, que calcula la miscibilidad de las leches en polvo por evaluación visual de la cantidad de leche en polvo no disuelta (grumos) después de la reconstitución del polvo a 20°C (Mise 20) y a 40°C (Mise 40), y la suspensión es vaciada a través de un tamiz pre-pesado que es pesado de nuevo después del drenado y remoción de cualquier residuo líquido (J. Pisecky, Handbook of Milk Powder Manufacture, Niro A/S DK-2860 Soeborg, Dinamarca) . Los resultados se expresan en una escala de valores de 0 (mejor) a 5.

SOD : Estado de disolución, también llamado prueba de partículas dispersibles lentamente (SDP por sus siglas en inglés) que determina la cantidad de partículas pequeñas sin disolver en la leche después de la reconstitución de la leche en polvo. Esta prueba se conduce al simultáneamente con la determinación de la sedimentación (Mise - arriba) usando el líquido de la filtración por tamiz y comparando la película en la pared del tubo de ensayo con aquella de la foto estándar de índice de prueba. SOD 20 y SOD 40 significan respectivamente que la prueba se lleva a cabo a 20°C y 40°C respectivamente. Los resultados se expresan en un valor de escala de 0 (mejor) a 5.

W.S.: Prueba de lentes blancos, también llamada número de manchas blancas (estándar IDF 174:1975, J. Pisecky, Handbook of Milk Powder Manufacture, Niro A/S DK-2860 Soeborg, Dinamarca), que es para calcular las manchas blancas, es decir, escamas diminutas flotando en la solución reconstituida. Después de permitir que repose por varios minutos, las escamas surgen a la superficie formando una delgada capa y son detectadas visualmente. Los resultados se expresan en un valor de escala de 0 (mejor) a 5. -<»»>-«-., ¿ ....y.yy. í-A?l...

Tabla 2 Después Wett 20 Wett 40 Mise 20 Mise 40 SOD 20 SOD 40 W.S. 5 de (s) (s) (escala (escala (escala (escala (escala horas 0-5) 0-5) 0-5) 0-5) 0-5) Ejemplo 1 1 26 20 1.5 0.5 2.5 1 1 4 39 58 2 0.5 2.5 0.5 1 10 8 33 22 2.5 1 2.5 1.5 1.5 12 58 120 1.5 1 2.5 1.5 1.5 16 44 21 0.5 1.5 2 1 1 20 36 41 1.5 1 2.5 1.5 1.5 22 35 19 1 0.5 2.5 1 1.5 15 Promedio 39 43 1.5 0.9 2.4 1.1 1.3 Referencia 1 116 18 1.5 2 2 1 1 8 120 17 3 1.5 2.5 1.5 1.5 16 71 17 3 2 2.5 1 1 24 35 16 1 1 2.5 1 0.5 ''O 32 70 15 2.5 1.5 2.5 1 0.5 Promedio 86 17 2.1 1.6 2.4 1.1 1.0 Como se muestra en la Tabla 2 arriba, las 25 propiedades perceptibles por el consumidor de la leche en polvo reconstituida del proceso de la invención fueron similares ó mejores que aquellas de la referencia .

En la Tabla 3 siguiente, características adicionales del polvo del proceso de la invención se proporcionan en comparación con la referencia (50-51% de TS del concentrado después de la evaporación) usando diferentes pruebas. Las pruebas se llevaron a cabo como sigue: Grasa Libre: Los niveles de grasa libre en la leche en polvo instantánea se calculan por extracción en frío del polvo con hexano a 20°C lentamente vaciado sobre una estructura de filtración que contiene el polvo, conectada a una bomba de vacío de chorro de agua, para que el solvente pase a través del filtro por gravedad. El filtrado es concentrado hasta cercarlo y la grasa libre se pesa. Los resultados se expresan como porcentaje de peso de grasa libre en el polvo.

Grado de homogeneización y sedimento: El grado de homogeneización (homo) se calcula a partir del contenido de grasa antes y después de la centrifugación de una solución con un contenido de materia seca de 13% en peso, expresado como porcentaje de peso (F. Kiermeier et al, "Milch und Milcherzeugnisse , Verlag" Paul Parey, Berlín, 314 (1973)). El sedimento de la leche en polvo reconstituida se mide por determinación gravimétrica del depósito después de centrifugar, expresado como porcentaje de peso del polvo.

Viscosidad: La viscosidad del polvo reconstituido se determina por medio del viscómetro Haake RS 100/Placa-cono/35 mm/4° a una proporción de corte de 100 s_1 a 25°C y se expresa en mPa .

Tabla 3 Después Grasa libre Grado de homo Sedimento Viscosidad del de horas (g/100 g) (g/100 g) (g/100 g) polvo reconstituido (mPa) 1 1.65 80.3 0.28 124 4 1.77 78.9 0.33 130 8 1.59 81.4 0.32 169 12 1.56 81.9 0.34 122 16 1.52 82.6 0.28 144 20 1.54 82.0 0.28 119 22 1.56 81.4 0.27 112 Promedio 1.6 81.2 0.30 131 Referencia 1 1.54 85.2 0.26 111 8 1.70 88.0 0.28 119 16 1.45 88.9 0.31 115 24 1.46 88.9 0.25 118 32 1.39 89.5 0.28 116 Promedio 1.51 88.1 0.28 116 Como se muestra en la Tabla 3 anterior, las características adicionales del polvo del proceso de la invención son similares a aquellas de la referencia.

Ej emplo 2 El método del Ejemplo 1 se llevó a cabo con la diferencia que la homogeneización intermedia, es decir la homogeneización del pre-concentrado tenía una presión de la primera etapa de 150 barios y una presión de la segunda etapa de 30 barios.

La calidad del polvo fue comparable a aquella obtenida en el Ejemplo 1. 1,? A .J íyí

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Proceso para producir leche en polvo que contiene grasas, el proceso comprende: preparar una leche estandarizada, alimentar la leche estandarizada preparada en un evaporador que tiene al menos una etapa para obtener un pre-concentrado, homogeneizar el pre-concentrado, evaporar adicionalmente el pre-concentrado en un evaporador que tiene al menos una etapa para obtener un concentrado que tenga un contenido de sólidos total de al menos 50% en peso, y luego secar por aspersión el concentrado.

2. Proceso según la reivindicación 1, en el cual el pre-concentrado se homogeneiza a un contenido total de sólidos de 20 a 50% en peso.

3. Proceso según la reivindicación 1, en el cual el concentrado después de la evaporación adicional del pre-concentrado tiene un contenido total de sólidos de 55 a 60% en peso.

4. Proceso según la reivindicación 1, en el cual el pre-concentrado se homogeneiza en dos etapas.

5. Proceso según la reivindicación 4, en el cual la presión de la primera etapa del homogeneizador es de aproximadamente 50 a aproximadamente 250 barios, y preferiblemente de aproximadamente 140 barios a aproximadamente 150 barios.

6. Proceso según la reivindicación 4, en el cual la segunda etapa del homogeneizador es de hasta 150 barios y preferiblemente de aproximadamente 20 a aproximadamente 60 barios.

7. Proceso según la reivindicación 1, en el cual la presión total del homogeneizador del pre-concentrado es de aproximadamente 140 barios a aproximadamente 250 barios y preferiblemente de aproximadamente 160 barios a aproximadamente 210 barios .

8. Proceso según la reivindicación 1, en el cual el concentrado de leche es secado por aspersión usando boquillas de alta presión, y preferiblemente boquillas de turbulencia de alta presión.

9. Proceso según la reivindicación 8, en el cual el concentrado de leche es secado por aspersión a aproximadamente 140 barios.

10. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual la leche secada por aspersión es aglomerada y hecha instantánea por lecitinación, el polvo es post-secado, post-enfriado, vaciado en paquetes y gaseado.

11. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual la leche líquida es recombinada a partir de leche en polvo, leche descremada en polvo, grasa de manteca ó grasas vegetales con la cantidad apropiada de agua.