Tecnologia de Lacteos Unad

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDCTICO DEL CURSO: 301105 TECNOLOGIA DE LACTEOS

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERA PROGRAMA DE INGENIERA DE ALIMENTOS

301105- TECNOLOGA DE LACTEOS MARGARITA GOMEZ DE ILLERA (Director Nacional)

CLEMENCIA ALAVA VITERI Acreditador

BOGOTA Junio _2010


TABLA DE CONTENIDO Pag.

UNIDAD I. CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD DE LA LECHE Objetivos Autoevaluacin inicial Captulo 1. Definicin, composicin, estructura de la leche

6 10 11 12

Leccin 1. Definicin legal y diettica Leccin 2. Definicin fsica y propiedades Leccin 3. Definicin qumica y propiedades Leccin 4. Otras propiedades importantes en la leche Leccin 5. Fases de la leche

12 13 16 18 23

Captulo 2. Propiedades fsicas y qumicas de los componentes de la leche 27 Leccin 6. Lpidos Leccin 7. Protenas Leccin 8: Carbohidratos Leccin 9. Sales y minerales y Vitaminas y Enzimas Leccin 10: Efectos en los tratamientos trmicos de la leche Captulo 3: Microbiologa y Calidad de la leche 27 30 35 37 40 43

Leccin 11. Principales grupos de bacterias en la leche 43 Leccin 12. Levaduras y mohos 46 Leccin 13. Aseguramiento de la calidad lechera: Medidas higinicas ARYCPC (HACCP) Leccin 14. Calidad de la leche cruda 46 51


Leccin 15. Estandarizacin de la leche LECTURA COMPLEMENTARIA Algunas reflexiones sobre la calidad de la leche en Colombia

56 58

UNIDAD II Tecnologa de los productos lcteos: leche cruda Leche evaporada- leche fermentada

65

Capitulo 1. Tratamiento de la leche para consumo directo Leccin 16. Leccin 17. Leccin 18. Leccin 19. Leccin 20. Enfriamiento Almacenamiento Higienizacin Descremado Pasteurizacin

69 69 69 70 72 73 80 83 83 84 92 94 98 107 107 109 111 112 115 123 123 124

LECTURAS COMPLEMENTARIAS Captulo 2: leches concentradas y evaporadas Leccin: 21 Descripcin general Leccin 22. Proceso de elaboracin de la leche evaporada Leccin 23. Defectos en la leche evaporada Leccin 24. Leche condensada azucarada Leccin 25. Leche en polvo Capitulo 3. Leches fermentadas Leccin 26. Generalidades y Valor nutritivo Leccin 27 Caractersticas de las bacterias lcticas Leccin 28: Tipos de cultivos Leccin 29. Clasificacin de los productos fermentados Leccin 30. El yogurt LECTURAS COMPLEMENTARIAS A. Transferencia de calor B. Ingeniera industrial de la leche


C. Aplicacin de calor en la industria lechera UNIDAD III. Tecnologa de los productos lcteos: fabricacin de Quesos y otros productos lcteos. Captulo 1. Tecnologa de la fabricacin del queso

128 136

136 Leccin 31. Leccin 32. Leccin 33. Leccin 34. Leccin 35. Aspectos nutricionales del queso Clasificacin de los quesos Materias primas Materias primas secundarias Principios tecnolgicos en la fabricacin del queso 140 140 145 153 159 185 185 197 204 210 213 218 220 227 229 238 240 247 248

Captulo 2. Tecnologa de los quesos colombianos Leccin 36: Quesos frescos no cidos Leccin 37. Quesos cidos Leccin 38: Quesos madurados Leccin 39: Defectos de los quesos Leccin 40: Aprovechamiento del suero lcteo y Equipos en La fabricacin del queso Captulo 3. Otros productos derivados de la leche Leccin 41. La mantequilla Leccin 42. Defectos de la mantequilla Leccin 43. El helado Leccin 44. Defectos del helado Leccin 45. El Arequipe y el manjar blanco BIBLIOGRAFIA CIBERGRAFIA


LISTADO DE TABLAS

1. Composicin qumica de la leche en diferentes especies 2. Composicin lpidos saponificables y no saponificables de la leche 3. Efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche 4. Tiempo de muerte trmica de algunas bacterias patgenas 5. Conservacin de los cultivos congelados 6. Aminocidos esenciales en la casena 7. Valor nutricional de algunos aminocidos 8. Clasificacin de los quesos segn la humedad 9. Clasificacin de los principales quesos colombianos 10. Caractersticas de las dos formas de coagulacin de la leche 11. Caractersticas fisicoqumicas de la cuajada 12. Caractersticas fisicoqumicas del queso campesino 13. Caractersticas fisicoqumicas del queso costeo 14. Caractersticas fisicoqumicas del queso antioqueo 15. Caractersticas fisicoqumicas del queso doble crema 16. Caractersticas fisicoqumicas del quesillo huilense 17. Caractersticas fisicoqumicas del queso pera 18. Caractersticas fisicoqumicas del queso paipa 19. Defectos de los quesos 20. Utensilios y equipos de quesera


LISTADO DE GRFICOS Y FIGURAS

1. Modificacin de la leche a temperatura ambiente 2. Molcula de un triglicrido 3. Membrana del glbulo graso 4. Aminocido alfa amino carboxlico 5. Cadena peptdicos 6. Protena Nativa 7. Protena desnaturalizada 8. Micela de casena 9. Circulacin en un intercambiador de calor 10. Diagrama de Flujo para la elaboracin de la leche evaporada 11. Proceso de estandarizacin de la leche 12. Elaboracin de la leche condenada azucarada 13. Elaboracin de la leche en polvo 14. Diagrama de flujo para el proceso de elaboracin del yogurt 15. Adicin del cuajo 16. Corte de la cuajada 17. Diagrama de liras y sistemas de corte de la cuajada 18. Agitacin de los granos de la cuajada 19. Salazn 20. Moldes para quesos 21. Diagrama de prensa mecnica para quesos 22. Cuajada 23. Diagrama de Flujo para la elaboracin de la cuajada 24. Queso campesino 25. Diagrama de Flujo para la elaboracin del queso campesino 26. Queso costeo 27. Diagrama de Flujo para la elaboracin del queso costeo 28. Quesito antioqueo 29. Diagrama de Flujo para la elaboracin del quesito antioqueo 30. Queso doble crema 31. Diagrama de Flujo para la elaboracin del queso doble crema 32. Diagrama de Flujo para la elaboracin del quesillo huilense 33. Queso pera 34. Diagrama de Flujo para la elaboracin del queso pera 35. Quesos madurados y queso paipa 36. Diagrama de Flujo para la elaboracin del queso paipa 37. Diagrama de Flujo para la elaboracin de la mantequilla


ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El contenido didctico del curso acadmico: Tecnologa de Lcteos fue diseado inicialmente en el ao 2005 por la Ingeniera Margarita Gmez de Illera docente de la UNAD, ubicada en la sede Jos Celestino Mutis en Bogot . Es Ingeniera de Alimentos y especialista en Pedagoga para el Desarrollo del Aprendizaje Autnomo, egresada de la UNAD. Se ha desempeado como tutora en la modalidad tradicional de la UNAD desde el 1991 hasta el ao 2000 y como docente en Planta provisional desde el ao 2005 al ao 2010, desempendose como directora de los cursos de Tecnologa de Lcteos y de Introduccin a la Ingeniera de Alimentos. El contenido didctico ha tenido tres actualizaciones: una en el ao 2008, otra en el ao 2009 y otra en el ao 2010. Todas desarrolladas por la Ingeniera Margarita Gmez de Illera. La versin del contenido didctico que actualmente se presenta tiene como caractersticas: 1) Reestructuracin y actualizacin dde contenidos de las diferentes unidades. La Ingeniera Clemencia Alava Viteri del Cead de Pasto, Ingeniera de Alimentos, tutora de la UNAD y experta en la industria de productos lcteos ha colaborado en el proceso de revisin de contenidos y ha hecho aportes disciplinares, didcticos y pedaggicos en el proceso de acreditacin del material didctico desarrollado en el mes de Julio de 2009.


INTRODUCCIN La industria lechera en Colombia, ha tenido un gran auge en el pas debido a la implantacin de tecnologa en la produccin de leche desde el manejo del ganado lechero, el ordeo y su elaboracin de leche para el consumo directo, apareciendo varios tipos de leche como la pasterizada, la ultra pasterizada, leche larga vida y ltimamente la leche deslactosada, cada uno de estos tipos de leche presentan sus ventajas con respecto a su tecnologa, sus caractersticas fsicas y qumicas pero igualmente conservan su valor nutritivo y sus caractersticas organolpticas. Sin embargo en algunas regiones del pas todava se comercializa la leche sin pasterizar, convirtindose en un gran riesgo para la poblacin que la consume. La leche es uno de los productos de gran valor proteico pero tambin bastante perecedero por lo que la mayora de las fbricas que producan leche para el consumo directo, hoy en da transforman la leche en una gran variedad de productos como, las leches concentradas (evaporadas y condensadas), la leche en polvo, las leches fermentadas ( yogurt, Kumis, Kfir, entre otras), una gran variedad de quesos, y otros productos como el helado, el arequipe, el manjarblanco, y dems postres cuya materia prima principal es la leche. Con la obtencin de dichos productos se puede lograr una conservacin por perodos ms prolongados de la leche y contribuir a la nutricin del hombre en la medida que aportan los mismos nutrientes de la leche y mejor an se logra una mejor digestibilidad de esos nutrientes. El enfoque del presente material, es el de dar a conocer de una forma sencilla y comprensible los principios cientficos y tcnicos que se involucran en los procesos de elaboracin de la leche para consumo directo como tal y de los productos obtenidos de su transformacin industrial. Para lo cual se inicia con un captulo dedicado a describir los diferentes aspectos de la ciencia de la leche, que comprende desde sus caractersticas fsicas, qumicas, y bioqumicas. Se describen las caractersticas de sus componentes mayores, para que el estudiante pueda comprender ms adelante los efectos que los tratamientos trmicos ocasionan en los diferentes componentes de la leche y las diferentes cambios que sufre la leche en las etapas de la elaboracin de los productos que se obtienen a partir de la misma. Se sabe que actualmente existen en el pas grandes industrias que se dedican a producir y comercializar la leche pasterizada, con sus diferentes variedades (baja


en grasa, de larga duracin, deslactosada, entre otras) y los productos derivados de su transformacin industrial, pero dichas fbricas se encuentran concentradas principalmente en las siguientes ciudades del pas como: Bogot (Algarra, Alpina, Colanta, Nestl, Alquera, Parmalat, Colcteos, Proleche entre otras); Palmira ( productos lcteos andina Ltda.) Medelln ( Prolcteos y Colanta), de las cuales se mencionan las marcas de mayor consumo, pudindose asegurar, que dichas empresas cuentan con gran tecnologa en su produccin y por ende ofrecen productos de buena calidad, que le permite competir en el mercado nacional e internacional. Como se puede observar la produccin tecnolgica de la leche y sus productos derivados, est bastante centralizada, pero existe una gran mayora de pequeos productores, que requieren de profesionales que los asesoren para darle a su producto la calidad ptima que se requiere, an si contar con un buen desarrollo tecnolgico y es el Ingeniero de alimentos, quien debe ser el profesional preparado para asesorar a los pequeos empresarios, por los conocimientos obtenidos sobre los fundamentos tecnolgicos de la industria lctea, ser quien podr adoptar, adaptar tecnologa que apunten a desarrollar nuevos productos o mejorar los que actualmente se ofrecen en el mercado. Adems de poder trabajar en cualquier industria lctea. Por lo anterior el propsito de este material no es que los estudiantes, aprendan recetas ni procedimientos tcnicos para obtener un producto, sino que a travs del conocimiento y comprensin de los principios de transferencia de masa y calor que ocurren en los diferentes procesos tecnolgicos que abarca la industria de la leche, de los cambios fsicos y qumicos que ocurren en las diferentes etapas del proceso para obtener un determinado producto, de los defectos que pueden ocurrir en los productos en proceso y terminado, cuando no se cumplen con los parmetros adecuados; al terminar su estudio, sean capaces de producir cualquier tipo de producto derivado de la leche, de desarrollar nuevos productos o productos mejorados, con la calidad exigida tanto desde el punto de vista tcnico como nutricional y microbiolgico. Este material abarca el estudio de los siguientes aspectos: En su primera unidad se dedica al estudio de la ciencia de la leche, desde el estudio de sus componentes qumicos, sus propiedades fsicas y qumicas y la microbiologa y calidad de la leche. La segunda Unidad trata sobre los principios tecnolgicos de en la elaboracin y estandarizacin de los productos lcteos como: leche cruda leche concentrada y evaporada y leche fermentada. La tercera unidad trata los principios tecnolgicos en la produccin quesera y especialmente en la


produccin de los quesos colombianos y finalmente se dedica otro captulo especficamente a la tecnologa de otros derivados de la leche.

Este material cuenta adems con una gua didctica, con la cual se apoyar al estudiante durante el estudio de los diferentes captulos a travs de la propuesta de diferentes actividades de aprendizaje y de evaluacin, que le permitirn obtener una mejor comprensin de las diferentes temticas y el desarrollo de competencias como las cognitivas, comunicativas, valorativas y contextuales para lograr finalmente, una formacin integral a travs del estudio del curso. Tambin se cuenta con la Gua para el desarrollo del componente prctico, en donde se darn instrucciones precisas sobre las prcticas mnimas a desarrollar, asimismo los anlisis mnimos de control de calidad que se le deben hacer a la materia prima, productos en proceso y producto terminado, que se pueden desarrollar en las Plantas piloto y laboratorios de la UNAD.


OBJETIVOS DEL CURSO

General: Lograr que los estudiantes sean capaces de aplicar los principios cientficos y tecnolgicos relacionados con la leche y los productos derivados de la misma para que propongan y desarrollen proyectos que implique el aprovechamiento de la leche como materia prima y den soluciones a problemas especficos que se detecten en su entorno relacionados con el la produccin lechera. Objetivos especficos: Comprender lo relacionado con la ciencia de la leche, teniendo en cuenta Definicin, estructura, caractersticas fsicas qumicas bioqumicas y microbiolgicas. Conocer los diferentes efectos de los tratamientos trmicos en la leche Reconocer la importancia de la leche y sus productos en la alimentacin humana Conocer los diferentes etapas que se realizan sobre la leche para su industrializacin Conocer los procesos tecnolgicos para la obtencin de: leches concentradas, leche en polvo, mantequilla, leches fermentadas, quesos, y helados. Conocer los diferentes defectos que se presentan en cada uno de los productos obtenidos a partir de la leche, identificar sus causas y la forma de corregirlos o evitarlos Aprender los clculos matemticos que se requieren en cada uno de los procesos para la estandarizacin de los diferentes productos Reconocer los principios de transferencia de calor y masa que ocurren en los procesos para obtener los productos Reconocer los principios sobre el balance de materia y energa como herramienta importante para la determinacin del rendimiento del proceso y del clculo del costo de energa respectivamente Conocer los aspectos generales de la calidad en la industria


UNIDAD I. CIENCIA DE LA LECHE Y CALIDAD DE LA LECHE

En esta primera unidad se tratar todo lo relacionado con la ciencia de la leche desde sus propiedades fsicas, qumicas y microbiolgicas con el propsito de que los estudiantes comprendan los cambios fsicos, qumicos y organolpticos que sufre la leche ante los diferentes tratamientos a que es sometida para su industrializacin como leche para el consumo directo y como los productos que se derivan a partir de diferentes procesos de transformacin. Se trata los aspectos relacionados con la calidad de la leche cruda, enfocado en el sistema de aseguramiento de calidad, desde las medidas higinicas, estudio de la microbiologa de la leche, estudiando las bacterias que pueden estar presentes en la leche cruda, o que pueden contaminar la leche por un mal manejo. Asimismo se trata el sistema de control de los puntos crticos o anlisis de los riesgos que pueden presentarse en las diferentes etapas del proceso de produccin de la leche para consumo directo, tomando como referente el sistema HACCP. Justificacin Para poder entender los principios tecnolgicos en todos los tratamientos de la leche desde la leche cruda para obtenerla como producto de consumo directo hasta todos los tratamientos a que es sometida la leche para obtener todos los productos derivados es necesario conocer la ciencia de la leche enfocado al estudio de sus propiedades fsicas y qumicas de los diferentes componentes de la leche y los efectos que sobre sus propiedades causan todos los tratamientos trmicos para conservarla. Por otra parte la calidad de la leche fresca y de todos sus productos es fundamental para que los productos que se obtiene de la leche sean aptos para el consumo humano. Objetivo general Conocer y comprender todos los aspectos relacionados con la ciencia de la leche desde sus propiedades fsicas, qumicas y microbiolgicas, las caractersticas de sus componentes y los diferentes cambios fsicos, qumicos, bioqumicos, microbiolgicos que sufre la leche desde su obtencin como materia prima (en el ordeo), su almacenamiento y en los procesos de industrializacin. Objetivos especficos 1. Conocer y comprender las diferentes definiciones de la leche desde su calidad nutricional, sus propiedades fsicas y qumicas.


2. Conocer y comprender otras caractersticas de la leche como: variabilidad, complejidad y alterabilidad. 3. Conocer y comprender algunas modificaciones que sufre la leche desde el ordeo, almacenamiento y transformacin, hasta el consumo final. 4. Conocer y comprender las diferentes fases de la leche 5. Conocer y comprender las propiedades fsicas y qumicas de los diferentes componentes de la leche. 6. Conocer y comprender los efectos en los tratamientos trmicos de la leche 7. Entender todo lo relacionado con la microbiologa de la leche: bacterias, mohos y levaduras. 8. Conocer y comprender las diferentes medidas que se deben tomar para evitar el crecimiento de microorganismos causantes de alteraciones de la leche. CONTENIDO Captulo 1. Definicin, composicin, estructura de la leche Leccin 1. Definicin legal y diettica Leccin 2. Definicin fsica y propiedades Leccin 3. Definicin qumica y propiedades Leccin 4. Otras propiedades importantes en la leche Leccin 5. Fases de la leche Captulo 2. Propiedades fsicas y qumicas de los componentes de la leche Leccin 1. Lpidos Leccin 2. Protenas Leccin 3: Carbohidratos Leccin 4. Sales y minerales y Vitaminas y Enzimas Leccin 5: Efectos en los tratamientos trmicos de la leche Captulo 3: Microbiologa y Calidad de la leche Leccin 1. Principales grupos de bacterias en la leche Leccin 2. Levaduras y mohos Leccin 3. Aseguramiento de la calidad lechera: Medidas higinicas ARYCPC (HACCP) Leccin 4. Calidad de la leche cruda Leccin 5. Estandarizacin de la leche LECTURA COMPLEMENTARIA Algunas reflexiones sobre la calidad de la leche en Colombia 12 12 13 16 18 23 27 27 30 35 37 40 43 43 46 46 51 56 58


AUTOEVALUACIN INICIAL Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, primero que todo debe consultar la gua didctica y desarrollar las actividades de reconocimiento planteadas. Tambin es importante que usted trate de contestar las siguientes preguntas, para que analice que tanto sabe del tema y que tanto necesita y debe saber.

1. Defina con sus propias palabras Qu es la leche? 2. Cules son las propiedades fsicas y qumicas de la leche? 3. Considera usted que la composicin de la leche depende de la especie de donde provenga? En qu componentes seran esas diferencias? 4. Cules son los factores que causan la variabilidad de la leche en su composicin y propiedades? 5. En qu consiste la complejidad de la leche? 6. cules son las modificaciones que sufre la leche desde su ordeo, cambios de temperatura y durante su proceso tecnolgico? 7. Describa brevemente las diferentes fases de la leche? 8. Cules son los componentes principales de la leche? Descrbalos brevemente. 9. Describa brevemente cules son los efectos que causan los tratamientos trmicos sobre la leche. 10. Cules son las principales bacterias que se pueden encontrar en la leche 11. Cules son las levaduras y los mohos que se pueden encontrar en la leche o en los productos obtenidos de los procesos de industrializacin? 12. Qu medidas se deben tener en cuenta para evitar la contaminacin de microorganismos en la leche?


CAPITULO 1. DEFINICIN, COMPOSICIN, ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LA LECHE

Este captulo abarcar el estudio de las siguientes temticas: Leccin 1. Definicin legal y diettica Leccin 2. Definicin fsica y propiedades Leccin 3. Definicin qumica y propiedades Leccin 4. Otras propiedades importantes en la leche Leccin 5. Fases de la leche LECCIN 1. Definicin Legal y Diettica de la leche 1.1 Definicin legal Leche es el producto ntegro y fresco de la ordea de una o varias vacas, sanas, bien alimentadas y en reposo, exenta de calostro y que cumpla con las caractersticas fsicas y microbiolgicas establecidas1 La caractersticas principales que se tienen en cuenta para medir la calidad de la leche son.: densidad, ndices crioscpicos y de refraccin, acidez, grasa y slidos no grasos, cantidad de leucocitos, grmenes patgenos y presencia de antispticos, antibiticos y sustancias alcalinas. El calostro, es el producto segregado por la glndula mamaria inmediatamente despus del parto de la vaca, es una sustancia que presenta una composicin muy diferente a la leche y contiene una cantidad de protenas en el suero, especialmente inmunoglobulinas que son necesarias para la nutricin del ternero, pero que su presencia daa la calidad de la leche en la medida que se gelifica con el calentamiento de la leche por ejemplo a uno 80 0C, produciendo la coagulacin de la leche. 1.2 Definicin diettica La leche es uno de los alimentos ms completo que se encuentra en la naturaleza, por ser rica en protenas, grasas, vitaminas y minerales, necesarias para la nutricin humana. La protena de la leche, contiene una gran cantidad de aminocidos esenciales necesarios para el organismo humano y que no puede1

Manual de composicin y propiedades de la leche. FAO,


sintetizar, la protena que se encuentra en mayor proporcin en la leche es la casena. Entre la vitaminas que contiene estn: la Vitamina B12 (riboflavina) la B1 (tiamina), y las vitamina A, D, E y K liposolubles. Entre los minerales de mayor cantidad estn el calcio y el fsforo. Su contenido de grasa se debe principalmente a los triglicridos. La grasa de la leche est conformada principalmente por la combinacin fsica de triglicridos y stos a su vez estn formados por un alcohol (glicerol) y 14 o ms cidos grasos que en su mayora son saturados excepto el cido oleico que es insaturado y se encuentra en mayor cantidad. La combinacin de ste cido con el linolico, el butrico y caproico es lo que hace que la grasa de la leche tenga un bajo punto de fusin. LECCION 2. Definicin Fsica y sus propiedades La leche es un lquido de color blanco opalescente caracterstico debido a la refraccin de la luz cuando los rayos de luz inciden sobre las partculas coloidales de la leche en suspensin. Cuando es muy rica en grasa, presenta una coloracin cremosa, debido al caroteno que contiene la grasa, la leche baja en grasa toma un color ligeramente azulado. 2.1 Caractersticas organolpticas El olor o aroma, de la leche fresca es ligeramente perceptible, sin embargo la leche est cida o contienen bacterias coniformes, adquiere el olor caracterstico de un establo o a estircol de las vacas, por lo cual se le da el nombre de olor a vaca Sabor: la leche fresca tiene un sabor medio dulce, neutro debido a la lactosa que contiene.

2.2 Otras propiedades fsicas son: Gravedad especfica: oscila entre 1.028 1.034 expresada en grados de densidad. Al determinar la densidad de la leche con el lactodensmetro, ese valor debe ajustarse para una temperatura de 150C, adicionando o restando el factor de correccin de 0.0002 por cada grado centgrado ledo por encima o por debajo de los 150C. Densidad de la leche: esta relacionada con la combinacin de sus diferentes componentes: el agua (1.000 g/ml); la grasa (0.931g/ml); protena (1.346g/ml); lactosa (1.666 g/ml) minerales (5.500 g/ml) y Slidos no grasos (S.N.G. =1.616 g/ml).


Por lo anterior la densidad de una leche entera sera aproximadamente de 1.032 g/ml, una leche descremada de 1.036 g/ml y una leche aguada tendra una densidad aproximada de 1.029 g/ml. PH (concentracin de hidrogeniones). El pH es el logaritmo del inverso de la concentracin de iones de hidrgeno. Cuando la concentracin de iones de hidrgeno es de 10-1 a 10-7, corresponde a un pH de 1 a 7 es decir, medio cido. Si la concentracin de iones de hidrgeno es de 10-7 a 10-14 (pH 7 a 14) el medio ser alcalino (el pH =7 es neutro). Dichas variaciones depende del estado de sanidad de la leche y de los microorganismos responsables de convertir la lactosa en cido lctico. Acidez: la leche cruda presenta una acidez titulable resultante de cuatro reacciones, de las cuales las tres primeras corresponden a la acidez natural de la leche cruda y la cuarta reaccin corresponde a la acidez que se va formando en la leche por accin de las bacterias contaminantes.

Acidez natural se debe a: 1. Acidez de la casena anftera, constituye cerca de 2/5 partes de la acidez natural 2. Acidez de las sustancias minerales, del CO2 y de cidos orgnicos naturales, aproximadamente las 2/5 partes de la acidez natural. 3. Reacciones de los fosfatos, cerca de 1/5 parte de la acidez natural. La determinacin de la acidez de la leche es muy importante porque puede dar lugar a determinar el grado de alteracin de la leche. Regularmente una leche fresca debe tener una acidez de 0.15 a 0.16%, valores menores pueden indicar que es una leche proveniente de vacas con mastitis, aguada o que contiene alguna sustancia qumica alcalina. Porcentajes mayores del 0.16%, indican que la leche contiene bacterias contaminantes. Potencial de oxidorreduccin: El potencial de oxidorreduccin (Eh), mide las propiedades oxidantes (+) o reductoras (-) de una solucin, el cual se visualiza en la corriente elctrica entre dos electrodos sumergidos en la solucin. La leche tiene un Eh (+) entre los valores de 0.20 a 0.30 voltios. El Eh de la leche se debe al contenido de: oxgeno, sustancias reductoras naturales (reductasa aldehdica, cido ascrbico y tratamientos tecnolgicos).

La contaminacin por bacterias incrementa el poder reductor de leche, ya que cuando las bacterias se multiplican hay un mayor consumo de oxgeno y produccin de sustancias reductoras, reducindose el Eh, hasta valores negativos. Este fenmeno se utiliza para el anlisis que se le hace a la leche


con azul de metileno y la resarzurina. La reduccin del azul de metileno produce el leuco azul de metileno ( incoloro) a un Eh de +0.054V y con la reduccin de la resarzurina (azul pizarra) se produce la resofurina (rosada) y la dihidrorresofurina (incolora), a un Eh de +018 y +0.19 V, la resarzurina, reacciona antes que el azul de metileno y detecta la presencia de leucocitos. Mediante este mtodo se podr evaluar los cambios en la calidad de la leche. Viscosidad. La viscosidad de la leche indica la resistencia que se opone al fludo. La viscosidad es inversamente proporcional a la temperatura y depende de la composicin del lquido, del estado fsico de las sustancias coloidales dispersas, y del contenido de materia grasa. la leche es ms viscosa que el agua y ello se debe al contenido de grasa en emulsin y a las protenas que contiene en su fase coloidal. La viscosidad de la leche oscila entre 1.7 a 2.2 centipoises, siendo la de la leche completa de 2.2 y la de la leche descremada de 1.2. La leche homogenizada presenta un aumento en la viscosidad, entre 1.2 a 1.4 centipoises. La viscosidad de la leche y sus productos es un dato importante en ingeniera para el clculo de bombas que se requieren en el proceso, pero tambin es importante en la comercializacin dado que el consumidor relaciona la viscosidad con el contenido graso de la leche. Punto de congelacin: Es una caracterstica importante porque permite detectar la adicin de agua en la leche. El punto de congelacin de la leche debe oscilar entre un rango de 0.5130C a 0.565 0C. Los componentes que influyen en el punto de congelacin de la leche son la lactosa y las sales coloidales. El aumento de la acidez de la leche reduce la viscosidad de la leche. Calor especfico: Es el nmero de caloras necesarias para elevar en un grado centgrado la temperatura de una unidad de peso de la leche. Dicho valor es ms alto que el del agua. Calor especfico ( en cal / g. 0C) de: Leche completa....................................................... 0.93 094 Leche descremada.................................................. 0.94 0.96 Suero de queso........................................................0.97 Grasa........................................................................ 0.40 0.60 Punto de ebullicin. La ebullicin de la leche se inicia a partir de los 100.170C, pero cuando se reduce la presin del lquido, la ebullicin ocurre a una temperatura menor. Este efecto es aplicado en la produccin de leches concentradas al evaporar la leche mediante la reduccin de la presin utilizando el vaco, logrndose evaporar parcialmente la leche a temperaturas entre los 50 a 700C, sin causar ningn deterioro a los componentes de la leche.


ndice de refraccin. Este valor expresa el fenmeno de desviacin de la luz cuando atraviesa el aire e incide sobre la leche. Su valor oscila entre 1.3440 y 1.3485, siendo el resultado de la suma de los ndices de refraccin individual de los solutos o fase discontinua y del agua o fase continua de la leche. Cuando el valor de algunos de estos componentes se altera, cambia el valor del ndice de refraccin. Por ejemplo si se cambia la concentracin de los solutos debido al aguado, el valor del ndice de refraccin se acercar al del agua, detectndose de esta manera el fraude.

Para la determinacin del ndice de refraccin se utilizan instrumentos como el refractmetro de Abb que se utiliza para productos descremados y leches concentradas azucaradas o refractmetros de inmersin como el lactmetro Bertuzzi para medir el ndice de refraccin del suero obtenido de la coagulacin de la casena. Propiedades pticas: El color de la leche se debe a los efectos combinados de la casena, sales coloidales, pigmentes y otros componentes. La casena y las sales coloidales le imparten el color blanco y opaco de la leche, en la medida que refleja totalmente la luz. Los pigmentos debido a los carotenos le imparte a la leche un color ligeramente amarillento y los pigmentos de la riboflavina son los que le dan un color amarillo verdoso al suero producido en la elaboracin del queso.

Resumen de las propiedades fsicas de la leche Densidad de la leche completa........................... Densidad de la leche descremada........................ Densidad de la materia grasa.............................. Caloras por litro................................................. PH....................................................................... Viscosidad absoluta............................................. ndice de refraccin Punto de congelacin......................................... Calor especfico.................................................. LECCION 3. Definicin qumica y propiedades Es un fluido bastante complejo, formado por aproximadamente el 80 a 87.5% de agua y el 12 a 12.5% de slidos o materia seca total. 3.1 Agua. Es la fase continua de la leche y es el medio de transporte para sus componentes slidos y gaseosos. Se encuentra en dos formas, el agua libre y el agua de enlace. El agua libre es la de mayor cantidad y en ella se mantiene en solucin la lactosa y las sales. El agua libre es la que sale en el suero de la 1.032 g/ml 1.036 g/ml 0.940 g/ml 700 calorias 6.6 6.8 1.6 2.15 1.35 -0.550C 0.93 cal /g 0C


cuajada. El agua de enlace, es la formada por la cohesin de los diferentes componentes no solubles, se encuentra en la superficie de estos compuestos y no forma parte de la fase hdrica de la leche por lo cual su eliminacin es bastante difcil. 3.2 Materia seca de la leche. Est formada por los compuestos slidos de la leche pueden determinarse por el mtodo directo mediante la evaporacin de la fase acuosa de la leche, o por el mtodo indirecto, mediante la relacin de la densidad y su contenido de grasa y a partir de estos datos la cantidad de materia seca se puede calcular mediante las siguientes frmulas: Richmond: %S.T. = (0.25 x D) + (1.21 x % G) + 0.66 De donde D es la densidad de la leche y para la cual se utilizan solo los valores decimales como enteros. Ejemplo si la densidad es de 1.033 entonces se debe usar como D el 33. Queensville: Gramos/lt S.T. = (10.6 x %G) +2.75 (D 1000) En este caso se utiliza el dato de la densidad D como una cifra entera o sea 1033. Fleischmann: %S.T. = (1.2 x%G) + 2.665 x (D 1000) x 100 D En este caso tambin la densidad D se usa como nmero entero, o se igual a 1033. Gilibaldo y Pelufo:

%S.T.= 282 (D 1) + (%G x 1.19) de donde la densidad D es exactamente el valor ledo, para el ejemplo ser 1.033. 3.3 Composicin de la leche de diferentes especies La composicin de la leche vara segn la especie, tanto en la proporcin en que se encuentra sus componentes como tambin en su estructura en algunos casos.


Se puede decir que existen: Leches caseinosas. Son las que contienen un contenido mayor de casena que de albmina y globulina, como la leche de vaca, oveja y cabra. Leches albuninosas, que tienen un contenido de albmina y globulina proporcional al de la casena, como la leche de la mujer, yegua y burra.

Esta calificacin tiene importancia en el sentido que las leches albuminosas proporcionan una mayor digestibilidad para los lactantes que la leche caseinosa como la de la vaca, por ello la necesidad de que el nio se alimente en los primeros meses de vida con leche materna. LECCION 4. Otras caractersticas importantes de la leche Existen diferentes factores que influyen notablemente en las caractersticas fsicas, qumicas y de estructura de la leche y que determinan su variabilidad, su complejidad y alterabilidad. 4.1 Variabilidad Como la leche es un producto netamente biolgico es susceptible de variacin en su composicin y propiedades por diferentes factores como son. Factores genticos. La leche tiene diferente composicin de acuerdo a la especie o raza del mamfero que provenga, se sabe que existe cerca de 150 especies y se observa que el contenido de extracto seco vara entre el 8 y el 65%, la materia grasa entre el 1 y 19%, los carbohidratos entre el 0,1 y el 10% y las cenizas entre el 0.1 y 2.0%. Las nicas especies que se cran especialmente para la produccin de leche son los las especies de los rumiantes (vaca, ceb, bfalo, cabra y oveja).en el cuadro 1 se presenta el cuadro comparativo de composicin de la leche segn las especie. De acuerdo a los datos que se presenta en el cuadro, se observa que la leche de bfala y cabra, son las de mayor contenido de grasa y las de mayor contenido de casena son las de oveja y bfala; las de mayor contenido de carbohidratos son las de asna y de yegua. Con respecto a la raza se sabe que existen razas para produccin de leche y de carne, muy resistentes a condiciones climatolgicas y de acuerdo a estas diferencias de raza, se tienen diferente rendimiento de leche y de su composicin. Por ejemplo entre la Frisona (de Holanda), la Frisona en otras zonas, la Pardo Suiza y la Jersey, esta ltima es la que presenta un mayor porcentaje en extracto seco, grasa, protena total y en lactosa.


Tabla 1: Composicin media aproximada de la leche procedente de diferentes especies (%p/p)Origen Estracto seco 12.7 10.8 10.8 13.3 18.8 13.5 17.5 Materia grasa 3.9 1.7 1.5 4.5 7.5 4.7 7.5 Casena Protenas del suero 0.6 1.2 1.0 0.6 1.0 0.6 0.7 Carbohidratos Cenizas

Vaca Yegua Asna Cabra Oveja Ceb Bfala

2.6 1.3 1.0 3.0 4.6 2.6 3.6

4.6 6.0 6.7 4.3 4.6 4.9 4.8

0.7 0.5 0.5 0.8 1.0 0.7 0.8

Fuente. Alais Charles Alais. Ciencia de la leche y tecnologa de los productos lcteos. 2000 Factores fisiolgicos. Como la etapa y el nmero de lactaciones, por ejemplo al inicio se presenta el calostro que tiene propiedades diferentes a la de la leche normal; Las etapas de lactacin es un factor relevante, teniendo en cuenta que el nmero de lactaciones influye en la composicin de la leche, especialmente en la grasa, protena, lactosa, calcio, sodio y potasio. Efectos patolgicos de la vaca, en especial la mastitis, que como consecuencia de las bacterias patgenas disminuye considerablemente el rendimiento lechero, ocasionando un aumento en las clulas somticas especialmente leucocitos, adems se aumenta la actividad enzimtica. La mastitis aunque no causa mucho problema en la produccin lechera s es causante de grandes prdidas en el hato ganadero. Factores ambientales y de manejo, como la alimentacin, el clima y el sistema de ordeo. Estos factores influye principalmente en el rendimiento lechero pero es poco perceptible en la composicin de la leches. Sin embargo la racin alimenticia puede modificar el contenido y la composicin de grasa. Una dieta pobre en protenas ocasiona una disminucin en el contenido proteico, pero una dieta rica en protenas aumenta el porcentaje de nitrgeno no proteico.

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Tambin es posible que la leche sea contaminada por sustancias extraas como los antibiticos, pesticidas y otras sustancias contaminantes, ocasionando problemas en el proceso de la leche y tambin en la salud a los consumidores. Algunas variaciones importantes


Las variaciones en la composicin de la leche, son importantes en la medida que puede ocasionar problemas de ndole tecnolgica, entre los cuales los ms importantes se mencionan a continuacin: Variaciones en el rendimiento de los procesos de elaboracin, por ejemplo el rendimiento de la mantequilla depende del contenido graso de la leche, el del queso del contenido de casena y el de la leche en polvo del extracto seco sin grasa. La composicin de los productos est relacionada directamente con la composicin de la leche, es as como en la estandarizacin del queso es importante la relacin entre la protena y la grasa y en la produccin de leche en polvo se debe manejar la relacin entre la protena y la lactosa. La cristalizacin de la grasa de la leche por accin del fro, depende del contenido de grasa y afecta la dureza de la mantequilla. La estabilidad del calor es una variable importante en la fabricacin de la leche evaporada. Se presume que la precipitacin de protenas, la composicin de sales, el contenido de inmunoglobulinas como el calostro son los causantes de formacin de depsitos en los intercambiadores de calor que ocasionan problemas en la calidad microbiolgica de la leche y en el adecuado funcionamiento del equipo. . La capacidad de coagulacin depende de la actividad del calcio. El contenido de aglutininas de la leche, decrece en la lactacin, ocasionando variaciones en el desarrollo de los microorganismos presentes; el contenido de manganeso (Mn), afecta la fermentacin del cido ctrico por causa de algunos cultivos iniciadores. El flavor de la leche depende de las cantidades de sales disueltas en la lactosa que tiene que ver con el sabor salado de la leche. La actividad de la lipasa y la auto-oxidacin aumenta al avanzar la etapa de la lactacin. El color de la leche y en especial del de la mantequilla y del queso se debe a diferentes cantidades de B-caroteno en la grasa cuya cantidad depende de los pastos con los que se alimentan las vacas, pero tambin de la aptitud de la vaca de transformar el B-Caroteno en Vitamina A. Se sabe que la leche de la raza Jersey de las vacas contiene una grasa de pigmentacin muy amarilla en comparacin con la de la leche de bfala, oveja y cabra que es casi blanca. 4.2 Complejidad La leche es una sustancia bastante compleja debido a su composicin qumica en compuestos como la lactosa, glicridos de cidos grasos, casenas, albminas entre otras y su equilibrio fsico entre sus componentes. Desde el punto de vista


fsico coexisten varios estados, la emulsin, suspensin y solucin. Se considera que la leche es una emulsin formada con la materia grasa globular disuelta en una solucin acuosa y cuyo especto es muy parecido al plasma sanguneo. La solucin acuosa contiene tambin material proteico en suspensin en un suero cuyo contenido principal es la lactosa y sales minerales. Su Heterogeneidad se debe a que cuando la leche es expuesta a temperatura ambiente se separa progresivamente en tres partes (fig 1) La crema que es una capa de glbulos grasos integrados por efecto de la gravedad La cuajada, casena coagulada por la accin microbiana El suero, que contiene los productos solubles y que se separa de la cuajada, la cual se contrae a una velocidad que depende de la microflora presente. Fig. 1. Representacin esquemtica de las modificaciones de la leche a temperatura ambiente Leche fresca (Blanco mate) Leche descremada CuajadaCrema Crema Leche (blanco azulado) Cogulo (homog-neo) Lacto suero amarilloCuajada

Lacto- sueroCrema

Fuente. Charles Alais. Ciencia de la leche. 2000 4.3 Alterabilidad Debido a las caractersticas nutricionales de la leche, se pueden desarrollar una gran cantidad de microorganismos entre los cuales estn los que producen la fermentacin de la lactosa obtenindose el cido lctico que conduce a la floculacin debido al componente proteico, que en trminos caseros se le denomina leche cortada La leche fresca tiene un perodo de duracin muy corto por lo que se considera un alimento de alta perecibilidad, ello obliga a tener especiales medidas sanitarias y de Buenas prcticas de manufactura (B.P.M.) para evitar la proliferacin de microorganismos patgenos que afecten su calidad as mismo permitir la inactivacin de enzimas, durante su procesamiento.


4.4 Modificaciones importantes de la leche. Por ser la leche un sistema inestable, est sujeta a sufrir cambios desde que se encuentra en la ubre, durante el ordeo, con los cambios de temperatura y durante el proceso tecnolgico. Los principales cambios que tienen lugar en la leche son: Cambios fsicos. Por la incorporacin del aire durante el ordeo, lo cual ocasiona la incorporacin de oxgeno y nitrgeno. Tambin se pueden deteriorar los glbulos grasos, al daarse su membrana, paro tambin por la accin del fro los glbulos grasos se aglutinan. Al enfriarse la leche se produce la cristalizacin de la materia grasa y se puede llegar a desestabilizar la emulsin. Cambios qumicos. Por accin del oxgeno muchos de los componentes de la leche se oxidan actuando la luz como catalizador de muchas reacciones que producen aromas indeseables en la leche. Cambios bioqumicos. Debido a las enzimas que contiene la leche se produce la liplisis por accin de la lipasa, la protelisis por accin de la proteasas y la hidrlisis de los steres fosfricos por la accin de las fosfatasas. Cambios microbiolgicos. El ms frecuente es la fermentacin de la lactosa con la produccin de cido lctico, acompaado de la disminucin del pH. Ciertos microorganismos tambin actan sobre las protenas produciendo la protelisis y sobre las grasas produciendo liplisis. Cambios en el proceso. Evidentemente las operaciones tecnolgicas a que es sometida la leche producen cambios en la composicin y propiedades de la leche, de acuerdo al producto que se quiere obtener, pero algunas veces se producen efectos indeseables tal es el caso de un flavor poco deseable que se produce ante un tratamiento trmico severo, debido a la desnaturalizacin de las protenas. Tratamientos trmicos a los cuales se somete la leche, dependiendo de la temperatura y tiempo utilizado, producen cambios fsicos, qumicos y microbiolgicos. Por ejemplo en el caso de: La pasterizacin lenta, donde se somete la leche a una temperatura de 72 740C durante 15 segundos, se destruye la mayora de los microorganismos y se inactivan algunas enzimas, sin embargo no se efectan cambios significativos en las propiedades de la leche. La pasterizacin alta donde se somete la leche a temperaturas de 900C, durante 15 segundos destruye todas las formas vegetativas de los microorganismos, parte de las protenas del suero se desnaturalizan quedando sus grupos SH- disociados.


La esterilizacin es un tratamiento todava ms severo donde se utiliza la temperatura de 1180C durante 20 minutos logrndose la destruccin de los microorganismos, incluyendo sus esporas, se inactivan las enzimas y se logra cambios qumicos como las reacciones de pardeamiento y la produccin de cido frmico. Para evitar estos efectos y lograr una mejor calidad de la leche tanto de ndole microbiolgica como de sus caractersticas fsicas y qumicas, se utiliza el tratamiento UHT (Ultra-HighTemperature), donde se somete la leche a una temperatura de 145oC durante uno o dos segundos con el propsito de esterilizar la leche, sin ocasionar mayores modificaciones qumicas ni bioqumicas. La centrifugacin es una operacin que se utiliza para el desnatado de la leche, que se lleva a cabo en una desnatadora o centrifugadora de operacin continua, para producir una leche con poca cantidad de grasa (0.05 0.08%). La homogenizacin, donde se somete la leche a altas presiones en un homogenizador, reduce de tamao los glbulos grasos de la leche. En general todos los productos lcteos son sometidos a la homogenizacin. La evaporacin de la leche se realiza para eliminar parte del agua y obtener una leche ms concentrada, con caractersticas diferentes a las de la leche fresca, con mayor cantidad de slidos totales y un pH menor. La fermentacin mediante la cual se cultiva la leche con bacterias lcticas, ocasiona cambios significativos en la leche, debido a que la lactosa se convierte en cido lctico, disminuyendo su pH y aumentando la viscosidad de la leche. LECCION 5. Las fases de la leche La leche se considera como un medio homogneo formado bsicamente de tres partes o fases: La emulsin del material graso en forma globular La suspensin de la casena ligada a sales minerales La fase hdrica o solucin como el medio general continuo 5.1 La emulsin de materia grasa Los lpidos de la leche, los fosfolpedos y otras sustancias insaponificables, se encuentran dispersos en forma globular en estado inestable. El grado de dispersin de la materia grasa forma una superficie que representa aproximadamente 80m2 en un litro de leche.


El tamao de los glbulos grasos varas entre 1.5 y 10 (1 = 0.001 mm), esta variacin se debe a factores como la raza y la etapa de lactancia. Las leches obtenidas de vacas de raza Jersey y Guernsey contiene los glbulos de mayor tamao que las leches de la raza Holstein y Ayshire. Cuando ms avanza la poca de lactancia el tamao de los glbulos grasos disminuyen. Este hecho tiene gran importancia en la elaboracin de productos grasos como la mantequilla, puesto que el tiempo de batido es mayor cuando los glbulos grasos son de menor tamao. El tamao de los glbulos grasos disminuye en la operacin de homogenizacin hasta llegar a un tamao de 0.002 mm producindose una emulsin ms estable. La separacin de la fase globular se debe a la diferencia de densidad que tienen los glbulos grasos y la del lquido en que estn emulsionados, siendo menor la densidad de los glbulos grasos. Esta diferencia ocasionada por la fuerza de gravedad, hace que los glbulos grasos asciendan y ocurra la separacin de la crema. Esta fuerza es la que acta en el descremado por la accin centrfuga. Para calcular la velocidad terica en que asciende un glbulo graso se utiliza la frmula de Stokes: V = 2 r2 (dm dl) g 9 Donde: v r dm dl g = velocidad de ascenso = radio del glbulo = densidad del medio = densidad de la grasa = aceleracin por la fuerza de gravedad = viscosidad

Con esta frmula se puede calcular que un glbulo graso de 5 micrones de dimetro ascender 2 mm aproximadamente en una hora. La aglutinacin de los glbulos grasos en racimos explica la diferencia entre la velocidad de descremado promedio calculada con la frmula de Stokes y la velocidad real de separacin de la crema. Las temperaturas entre 7 8oC ayudan al descremado espontneo por causa de la aglutinacin de los glbulos grasos y temperaturas mayores de los 60 oC ocasionan problemas en la aglutinacin porque modifica la protena soluble, la aglutinina, que es la que produce la agregacin de los glbulos grasos. La acidez tambin influye en la aglutinacin de los glbulos grasos acelerndola al reducir


las cargas elctricas del glbulo graso. Por lo anterior en el descremado se prefieren temperaturas entre32 35oC por ser la ms adecuada para separar la grasa al ser mayor la diferencia entre el dm y dl y menor el coeficiente de viscosidad. La separacin de la materia grasa de la crema mediante la operacin de batido, en la elaboracin de mantequilla, se debe a la incorporacin de aire en microburbujas, que ocasionan el agrupamiento de los glbulos grasos en la superficie de las burbujas, comprimindolos a medida que aumenta el batido. Es as como los granos de la mantequilla se separan del plasma o suero de la mantequilla producindose una inversin de la emulsin inicial grasas en agua a agua en grasa, especfica de la mantequilla. Cuando la leche se encuentra sin los glbulos grasos se forma el plasma lcteo que es un lquido donde se encuentra en emulsin los glbulos de grasa. 5.2 La suspensin de la casena Contiene el complejo de fosfocaseinato de calcio como partculas que se denominan micelas las cuales tienen un movimiento browniano. La dispersin de las micelas de casena en la leche es bastante estable y resistente a operaciones de concentracin, congelacin, secado y reconstitucin. Dicha estabilidad es de suma importancia en la industrializacin de la leche. El complejo caseinato contiene el 8% de calcio y fsforo inorgnico, aproximadamente, adems de otras sales como los citratos. Se cree que existe un equilibrio entre la casena de la fase dispersa y de la fase hdrica, pero tanto este equilibrio como la estabilidad del complejo depende de las concentraciones de sales de las leches y del pH, observndose que las concentraciones mayores de Ca disminuye la solubilidad del complejo de caseinato y la reduccin de Ca++ logra el efecto inverso. Tambin se observa que la estabilidad es mxima a un Ph de 6.6 6.7 y mnima a un pH de 6.7 6.9- . La leche que est desprovista de glbulos grasos y de micelas de casena, se llama lactosuero y es la sustancia donde estn dispersas las micelas. La protena del suero se encuentra en forma molecular y en forma de agregados muy pequeos. Se han encontrado tres clases de Casena las casenas Alfa ()y Beta() que son sensibles al calcio y las casenas Kappa (), insensibles al calcio. Las clulas que se encuentran en mayor cantidad en la leche son los leucocitos, representando el 0.01% del volumen de la leche procedente de vacas sanas.


5.2 La fase hdrica El agua de la leche se encuentra en forma libre y en forma ligada, en la primera acta como disolvente y en la segunda n, porque est atrapada por sustancias insolubles. El agua ligada por la casena cambia por efecto de la temperatura, del pH y por la concentracin de sales que la reducen considerablemente. El efecto de las casenas es bastante significativo en las cuajadas descremadas o que provienen de leches pasterizadas, siendo difciles de desuerar. Las cuajadas grasas retienen del 12 al 15% menos de agua. En el agua libre, la fase hdrica est formada por un grupo de sustancias disueltas en el agua entre las cuales se encuentra aproximadamente un 6% de protenas, sales (fosfatos), cloruros, sulfatos y bicarbonatos de calcio, magnesio, sodio y potasio y lactosa. En la fase hdrica se presenta en mayor proporcin las lactoglobulinas y las - lactoalbminas junto a otras protenas menores y enzimas. Las sales presentes estn en equilibrio entre la fase coloidal y la solucin, excepto con los cloruros y sulfatos. El calcio, magnesio, sodio y potasio estn combinados con los grupos aninicos de la casena. CAPITULO 2. PROPIEDADES FSICAS Y QUMICA DE LOS COMPONENTES DE LA LECHE Este captulo abarca el estudio de los siguientes temas: Leccin 6. Lpidos Leccin 7. Protenas Leccin 8. Carbohidratos Leccin 9. Sales y minerales, vitaminas y enzimasLeccin 10. Efectos en los tratamientos trmicos de la leche. LECCIN 6. Lpidos Se clasifican en sustancias saponificables y no saponificables. Las sustancias saponificables comprenden principalmente los triglicridos y los fosfolpedos. Las sustancias insaponificables comprenden las vitaminas y carotenoides. Su proporcin en la leche se presenta en la siguiente tabla: Tabla 2.Composicin de lpidos saponificables y no saponificables en la leche.Lpidos Saponificables Triglicridos Diglicridos Monoglicridos Porcentaje del total 97.0 98.0 0.25-0.48 0.016-0.038

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDCTICO DEL CURSO: 301105 TECNOLOGIA DE LACTEOS Glicridos de los cidos cetnicos Acidos grasos libres Esteroles fosfolpedos Insaponificables Vitaminas A D- E- K Carotenoides 0.85-1.28 0.10-0.44 0.22-041 0.20-1.0 0.0007-0.0009

Fuente. FAO. Manual de composicin y propiedades de la leche.2000 Triglicridos. Los cidos grasos de la leche al combinarse con un alcohol (glicerol) forman los triglicridos su mezcla conforman la grasa de la leche. A manera de ejemplo un triglicrido puede estar formado por el glicerol combinado con el cido butrico oleico y estrico (ver figura 2) Los triglicridos constituyen cerca del 98% del contenido de los lpidos de la leche y por lo tanto son los responsables de las caractersticas de la grasa lctea. Estas caractersticas varan segn la composicin de los cidos grasos. Existen un nmero grande de triglicridos en la leche de acuerdo a las diferentes combinaciones de los grasos cidos grasos que puedan ocurrir. El cido graso ms abundante es el oleico que al combinarse con el linolico y los cidos grasos de cadena ms corta como el butrico y el caproico, influyen en el bajo punto de fusin de la leche. Los cidos grasos responsables de la oxidacin de la mantequilla son los saturados debido a su fcil reaccin con el oxgeno. Otros factores que activan la oxidacin son la radiacin ultravioleta, iones de cobre, hierro y la acidez. Esto ocasiona el sabor rancio de la mantequilla.

0 H2 - C O C-(CH2)2CH3

Glicerol

H2 C - O O H2 C - O C (CH2)7 CH = CH (CH2)7 - CH3 3CH O C (CH2)16 CH3

Butrico

Esterico

Oleico

Figura 2. Molcula de un triglicrido. Tomada de Charles Alais. 2000


Los steres de los cidos grasos, pueden descomponerse por hidrlisis, en cidos grasos y en glicerol, esta hidrlisis puede ser causada por la lipasa producindose el enranciamiento de la materia grasa. Esta enzima puede ser inactivada durante la pasterizacin de la leche, pero cuando la lipasa es originada por bacterias psicotrpicas, puede ocurrir la rancidez en la leche as est pasterizada, ya que dichas bacterias son resistentes a los tratamientos trmicos. Por otra parte la rancidez de la leche depende de otros factores como la alimentacin del animal, ya que una mala dieta alimenticia potencia el deterioro de la leche por rancidez. En el caso de los quesos la liplisis es un proceso normal debido a las lipasas de microorganismos como las bacterias y hongos que actan en el proceso, aumentando el contenido de cidos grasos libres de la leche alrededor de un 0.25 a 6%, tal es el caso de los quesos tipo Camembert y Roquefort. Teniendo en cuenta el porcentaje de los cidos grasos que se encuentran en la leche se puede determinar a travs de un anlisis de stos si el producto ha sido adulterado, para lo cual se tienen como referencia los valores de las siguientes variables: Punto de fusin 29 32oC Punto de solidificacin 19 - 23 oC Indice de refraccin 40.5 - 46 (en 40 oC) ndice de yodo 26 40. Como ya se mencion anteriormente la composicin de la materia grasa de la leche depende de factores como la alimentacin, el estado de lactancia, entre otros y est asociado a la variacin en el punto de fusin de la grasa. En la tabla 2 se presentan algunas de las caractersticas de la materia grasa de las leches de diferentes especies comparada con la de otras grasa comunes. Fosfolpedos o fosftidos. Los fosfolpedos, son grasas que contienen fsforo y aminas y son los lpidos compuestos ms abundantes en la leche. La mayora presentan dos grupos cargados, uno cido y otro bsico por lo tanto son bastante polares y por ende, hidrfilos, es decir que tienen la capacidad de absorber agua y como consecuencia de ello hincharse, sin embargo no son totalmente solubles. Por ser agentes altamente emulsionantes, influyen en la estabilidad de la materia grasa. Son bastante tensoactivos y se asocian con las protenas para formar las lipoprotenas, las cuales algunas se encuentran en la membranas de los glbulos grasos y otras se encuentran en el plasma de la leche formando los microsomas de la leche. En el batido de la crema para producir la mantequilla gran parte de los fosfolpedos se quedan en el suero proporcionndole un sabor fuerte caracterstico.


Los fosfolpedos de la leche estn constituidos por: lecitina en un 30%; cefalina en un 45%; y esfingomielina en un 25%. Los cidos grasos insaturados de la lecitina y la materia grasa al oxidarse forman la trimetilamina N (CH3) que le imparte un aroma a pescado. Este es uno de los defectos que se presentan especialmente en la mantequilla y en la leche en polvo. Membrana del glbulo graso Como ya se haba explicado anteriormente los glbulos grasos se encuentran envueltos en una capa proteica en donde se encuentran diferentes sustancias entre las cuales estn los fosfolpedos y protenas, dando lugar a diferentes reacciones qumicas vivas. (Ver figura 3 membranas del glbulo graso. Pg.3.3 FAO) Figura.3 Membrana del glbulo graso. FAO. 2003Grasa Triglicridos

Lipoprotena

Seudocreatina Fosfolpidos

Lipoprotenas diferentes Glicoprotenas

La membrana del glbulo graso se destruye parcialmente por diferentes tratamientos que se realizan en la leche, por ejemplo, en la homogenizacin, ocurre con mayor frecuencia la oxidacin, produciendo un sabor metlico y la hidrlisis, que le imparte un olor a rancio. As mismo, ciertos tratamientos como la incorporacin de aire en el bombeo, la agitacin, la formacin de espuma y variaciones de temperatura durante el almacenamiento de la leche cruda, pueden producir la rancidez hidroltica debido a la alteracin de la lipasa que se encuentra en la membrana. Mediante la pasterizacin alta de la crema (82 92oC) se desnaturaliza parcialmente las protenas de la membrana, liberando las protenas que contienen cobre, contribuyendo de esta manera a mejorar las condiciones de almacenamiento de la mantequilla producida.


LECCION 7. Protenas Las sustancias nitrogenadas de la leche se pueden clasificar den tres grupos: casenas o sustancias que forman el queso propiamente, las llamadas protenas del suero, y las sustancias nitrogenadas no proteicas. El grupo de las casenas conforman del 78 al 80% de las protenas de la leche. Las protenas del suero que contienen fracciones de globulina y albmina no pueden obtenerse en forma de queso sino como su nombre lo indican se encuentra en el suero y constituyen el otro 20% del contenido de la leche. Las protenas estn constituidos por cadenas de aminocidos o ms concretamente por los cidos L - - amino carboxlicos. A partir de un nmero de aminocidos se forma una cadena peptdica linear, que si es corta, se llama pptido y si es larga se denomina polipptido, la unin de los polipptidos forman las protenas. La mayora de la protena contiene por lo menos 100 radicales de aminocidos. Existen 20 aminocidos diferentes y por lo tanto 20 tipos diferentes de cadenas laterales, adems los grupos de estas cadenas. Pueden presentar diferentes modificaciones a continuacin se presenta la estructura de un aminocido y la de una cadena peptdica.

Fig.4 Acido L - - amino Carboxlico NH2 R-----C------CO2H

Fig 5. Cadena peptdica

R1 H Rn NH2 ----C CO--NHCCO..NHC--COOH H R2

H Fuente. FAO. Manual tcnico de composicin y propiedades de la leche. 2000. Estructura de las protenas Las protena de la leche tienen una estructura definida pero cuando la leche es sometida a diferentes tratamientos esta estructura puede cambiar.


La estructura primaria est conformada por el ordenamiento de la cadena peptdica y su estabilidad se debe al enlace peptdico o de covalencia entre los aminocidos de la cadena. La estructura secundaria o espacial constituye las cadenas de aminocidos que se unen formando una especie de hlice, su estabilidad se debe en parte a las uniones con los tomos de hidrgeno. La estructura terciaria est conformada por varias cadenas replegadas sobre s mismas. Su estabilidad se debe a los puentes de bilsufuro existentes entre los aminocidos sulfurados como la cistina y las fuerzas hidrofbicas. La estructura cuaternaria es una unin muy frgil de monmeros o pequeas unidades moleculares, con enlaces poco energticos. La desnaturalizacin de las protenas se debe a una modificacin limitada de la estructura secundaria y terciaria de las protenas, sin rompimiento de sus enlaces covalentes, ni separacin de fragmentos lo que hace que se reagrupen las cadenas dando lugar a una estructuracin diferente de la protena. Un ejemplo de este se puede observar en la desnaturalizacin o inactivacin de las enzimas por efecto del calor y la separacin o precipitacin de las protenas del suero. Ver esquema de una protena nativa y una desnaturalizada. Fig. 6. Protena nativa Desnaturalizada Figura 7. Protena

Fuente. FAO. Manual tcnico de composicin y propiedades de la leche. 2000. . La casena. Este componente proteico est conformado por diferentes clases o tipos de casena que se denominan con letras griegas, las ms importantes son las casenas , , y , as como la casena Kappa. Las casenas , , y , reaccionan con el calcio formando compuestos que precipitan producindose la coagulacin de la leche, pero como la leche en forma natural contiene calcio, ocurrira en cualquier momento la coagulacin, sin embargo para que esta precipitacin no suceda la casena K que es insensible al calcio, forma un especie de revestimiento protector en torno de las casenas , , y , e impiden


que reaccionen con el calcio, manteniendo de esta manera la estabilidad de la protena de la leche. Estructura de la casena. Las casenas , , y , ocupan el centro de una formacin esferoidal, cuyo exterior est formado por la capa protectora de la casena K, que tiene una parte hidrfila ( que atrae y fija el agua) cargada negativamente llamado glucomacropptido, orientado hacia fuera. Debido a ello las micelas de la casena estn en condiciones normales rodeadas por una capa de agua que se constituye en una capa protectora. Dicha capa de agua y la parte negativa de la casena K son las responsables de la fina distribucin de la casena en la leche. Por estar todas las micelas de las casenas rodeadas de cargas negativas y repelerse entre s, la casena, es decir la protena est permanentemente en suspensin. Fig.8. Micela intacta de casena rodeada de calcio.Ca Ca Ca Ca

Ca

K

FAO. Manual tcnico de composicin y propiedades de la leche. 2003 Estabilidad de las protenas El sistema coloidal de las protenas de la leche se debe a dos grandes fuerzas que son: las cargas elctricas y el agua de hidratacin. La principal fuerza de estabilidad de la casena se debe a las cargas elctricas del radical cido COO- y bsico (NH3) de los aminocidos. Los cuales ayudan a mantener separadas las micelas de la casena. En el pH normal de la leche las cargas negativas del aminocido son las que predominan. H CH3 -- C -- (C-- H2) n --- COO+

NH3


Las propiedades anfteras de los aminocidos H+ OHR CHCOO- +H2 O NH2 pH: 6.6 6.7

R-CH COOH NH3+

RCH---COO NH3+ pH 4.6

-

pH ms cido que el punto Isoelctrico

La casena como sustancia coloidal asociada a un complejo de calcio y fsforo se coagula por accin de los cidos, el cuajo o el alcohol. Cuando la leche se acidifica ocurre la disminucin de las cargas elctricas y del agua de hidratacin, reduciendo as mismo la capacidad de las micelas de casena para separarse y es cuando la leche se coagula. La casena puede ser coagulada por accin del cido cuando se baja a un pH de 4.6 a 4.7. Cuando la leche ha sufrido previamente, alguna acidificacin puede ser coagulada por accin del alcohol que en este caso acta como deshidratante. Es en este fenmeno, que se basa la prueba de estabilidad de la leche. Al precipitar la casena por accin del cido se ocasiona su desmineralizacin y entonces el calcio coloidal migra hacia la solucin. Producindose las siguientes reacciones: Caseinato de calcio + 2 Ac. Lctico Fosfato triclcico + 2 Ac. Lctico (Coloidal) Casena + lactato de calcio (Insoluble) (Soluble) Lactato de calcio + fosfato monoclcico (Soluble) (Soluble)

La lactoalbmina y lactoglobulina permanecen en solucin frente a la accin del cido y del cuajo debido a una fuerza estabilizadora que se debe al agua de hidratacin, sin embargo, cuando se le agrega alcohol o se somete al calor, estas protenas coagulan debido a su accin deshidratante. A ello se debe que estas dos protenas se encuentren en el suero de las leches obtenido despus de su coagulacin. La casena coagula por accin del calor a una temperaturas de 130 a 138oC, ligeramente acidificada pero, la lactoglobulina coagula a temperaturas alrededor de 72oC. Coagulacin por cuajo La coagulacin de la casena por accin del cuajo se debe a una reaccin proteoltica parcial donde la casena acta como sustrato de la enzima separando la llamada proteasa de Hammarsten que constituye cerca del 6% de la casena. Dicha reaccin se puede representar as:


Fosfocaseinato de Ca +cuajo (soluble)

Fosfoparacaseinato de Ca + Proteasa (Insoluble, cuajada) (soluble)

La coagulacin de la leche por el cuajo es una accin bastante compleja donde ocurren los siguientes fenmenos: Hidrlisis enzimtica parcial de la Kappa casena, esta ocurre entre los aminocidos fenil alanina y metionina. Esta reaccin puede ocurrir tambin a bajas temperaturas. Modificacin de las micelas y su posible degradacin por accin del fosfato de calcio. Enlace de micelas y formacin del cogulo o fase secundaria bajo temperaturas de 20oC o ms. La cantidad de calcio inico que se requiere para la coagulacin es inversamente proporcional a la de fosfato clcico. Sinresis del cogulo por retraccin del retculo e inicio de la separacin del suero. Protelisis lenta de los componentes de la casena o fase terciaria. La accin del cuajo depende principalmente de la temperatura y del pH. El tiempo de coagulacin se prolonga a temperaturas de 20oC y es menor a temperaturas entre 40 - 42 oC. A pH superiores de 7.5 la coagulacin no ocurre pero a medida que desciende del pH 6.7 normal el tiempo de coagulacin se acorta. El cuajo es un preparado de una enzima que contiene microfactores proteolticos, que en condiciones adecuadas producen la coagulacin de la casena K (Kappa) de la leche. El cuajo o la enzima ms antiguo, es la quimosina que se utiliza en la fabricacin del queso y es obtenida de los terneros lactantes por lo que se conoce con el nombre de cuajo de ternero en captulos posteriores, sobre la elaboracin del queso, se tratar ms ampliamente este tema. LECCION 8. Carbohidratos El carbohidrato principal de la leche es la lactosa, ste es un glcido neutro, cuya frmula general es (CH2O)n. Tambin se pueden encontrar adems de la lactosa otros glcidos como los nitrogenados entre los cuales se encuentran la glucosamina N acetilada, que se encuentra ligada a los glcidos neutros y los glcidos cidos como el cido silico, ligado a los glcidos neutros o nitrogenados.


La lactosa Representa el 97.5% de los glcidos de la leche. Es un disacrido formado por glucosa y galactosa. Se encuentra totalmente en solucin en la fase acuosa de la leches. C12 H22 O11 + H2 O Lactosa C6 H12 O6 + C6 H12 O6 Glucosa Galactosa

El poder reductor de la lactosa se debe a la presencia de un grupo aldehido libre en la mitad de la glucosa. La lactosa reduce el reactivo de Fehling, lo cual es una de las reacciones que permite la identificacin de la lactosa. Hidrlisis y fermentacin de la lactosa. La lactosa por accin de un enzima, la lactasa, que puede encontrarse en el intestino o producirla una bacteria, acta sobre la lactosa desdoblndola en galactosa y glucosa, estas por accin de bacterias lcticas (Streptococcus, lactobacillus y leuconostoc) es fermentada produciendo cido lctico principalmente. C12 H22 O11. H2 O 4CH3 CHOH -COOH

En la fermentacin de la lactosa, adems del cido lctico se producen algunos compuestos aromticos y voltiles como el acetil metil carbinol y el diacetilo; el cido lctico a su vez puede ser transformado por algunas bacterias como: el Propiobacterium Shermanii (en queso Gruyere) a cido propinico, cido actico y CO2. 3 C H 3-- CHOH COOH 2C H3 - CH2 - COOH + CH3 COOH + H2 O + CO2

Las sustancias voltiles que se producen en la fermentacin le imparte el olor agrio a la leche. El cido lctico puede tambin transformarse en cido butrico por accin de las bacterias anaerobias esporuladas (Clostridium butyricum) que causa la hinchazn tarda del queso. 2 CH2 -CHOH COOH C H3 - CH2 - CH2 - COOH + 2 CO2 + 2 H2 O.

Solubilidad de la lactosa. Es poco soluble en agua, su mxima solubilidad es de 16.9 gramos en 100 gramos de agua a 15oC. Uno de los defectos de arenosidad


en las leches azucaradas y en helados se debe a que la cantidad de la lactosa sobrepasa en nivel de saturacin, formndose los cristales que se detectan al paladar. En la leche una concentracin de volumen mayor de 3:1 producir la cristalizacin espontnea de la lactosa. Existen dos formas qumicas de la lactosa: la Alfa lactosa (37%) y la Beta lactosa (63%), la cristalizacin ocurre cuando se sobrepasa en contenido de la Beta lactosa, transformndose la diferencia en alfa lactosa que es la que se cristaliza propiamente. Pardeamiento. El calor afecta a la lactosa a temperatura por encima de 110 oC, Ocurriendo la prdida de agua de la Alfa lactosa para transformarse en una lactosa anhidra. A temperaturas superiores a los 130 oC se produce la caramelizacin, al combinarse con los compuestos nitrogenados de la leche, este fenmeno de conoce con el nombre de Reaccin de Maillard que se produce principalmente en las leches esterilizadas y en los dulces de leche. En esta reaccin ocurre la destruccin de aminocidos como la lisina y la histidina. Dulzor de la lactosa. La lactosa tiene un poder edulcorante menor que la sacarosa, mientras que el de la sacarosa es de 100 el de la lactosa es de 15, siendo una ventaja muy grande para la elaboracin de leches concentradas con sabor moderadamente dulce. Refractometra. Una propiedad fsica de la lactosa es su ndice de refraccin cuyo valor medido en el suero de la leche vara proporcionalmente a la concentracin de la lactosa. Esta propiedad permite determinar el aguado de la leche. De acuerdo a la lectura del refractmetro se puede determinar el porcentaje de lactosa en el suero de la leche y si este porcentaje resulta menor al normal, entonces se puede detectar el fraude por aguado. LECCION 9. Sales, minerales, vitaminas y enzimas Las sales de la leche se encuentran en dispersin inica en una proporcin entre 0.6 - 1.0%... las que se encuentran en mayor cantidad son: Fosfato de potasio, calcio y magnesio................ 0.33% Cloruros de sodio y potasio................................. 0.20% Citrato de sodio, potasio, calcio y magnesio........ 0.32% Sulfato de potasio y sodio..................................... 0.018% Carbonatos de potasio y sodio...............................0.025% Entre lo minerales que contiene la leche unos estn en mayor cantidad y representan los constituyentes mayores entre los cuales estn: calcio, fsforo, potasio cloro y sodio que tienen una gran importancia nutricional y a nivel industrial. Los minerales que se encuentran en menor cantidad o constituyentes


menores son: zinc, cobre, hierro, yodo y manganeso, estos aunque estn en menor cantidad son tambin importantes en la dieta alimenticia y algunos como el cobre y el zinc actan como catalizadores en la reacciones de oxidacin de las grasas. Los minerales se encuentran en la leche en una proporcin entre 0.6 0.8% del peso de la leche. Estos se pueden determinar mediante las cenizas obtenidas de la incineracin de la leche a temperaturas muy altas. Sin embargo los compuestos obtenidos despus de la incineracin sufren una reaccin de oxidacin que hace que cambien su forma qumica natural, lo que se demuestra, reaccin alcalina de las cenizas y en la reaccin cida de la leche. Otro ejemplo es que el fsforo en la leche se encuentra en formas de fosfatos, o fosfolpedos como el de la lecitina y el de la ceniza est en forma de anhdrido fosfrico (P2O5). Los minerales que se encuentran en mayor cantidad en las cenizas son: K2 O................................... 25.02% P2 O5..................................................... 24.30% CaO......................................20.00% Cl..........................................14.30% Na2O................................... 10.00% El contenido de calcio es necesario para la coagulacin de la leche con el cuajo, reaccin que ocurre en la elaboracin del queso. Vitaminas. La leche contiene todas las vitaminas importantes para la vida, cada una en mayor o menor cantidad. Estas vitaminas se clasifican en: Liposolubles como: A............................................. Provitamina D3....................... E.............................................. K.............................................. Hidrosolubles: B1................................................................... B2. B12 C.. (400 - 1000mg/lt) (800 - 300 mg/lt) (Trazas) (10 - 20 mg/lt) (100 - 500 mg/lt) (1mg/lt) (500 - 1000 mg/lt) (Trazas)


Las vitaminas de la leche tienen la tendencia a destruirse debido a diferentes factores entre los cuales los ms importantes son: los tratamientos trmicos, la accin de la luz, las oxidaciones entre otros. Las vitaminas como la Vitamina C, A, procarotenos, y E o tocoferol tienen un gran poder antioxidante y por lo tanto es utilizado en la industria como agentes antioxidantes de la grasa de la leche. Las Enzimas. Las enzimas son sustancias orgnicas, complejas de naturaleza proteica y que actan como iniciadoras de reacciones qumicas permaneciendo intactas despus de producir las reacciones. Entre las enzimas existentes en la leche se encuentran: Las hidrolasas: lipasa, fosfatasa, amilasa y lactasa Las oxidoreductasas: peroxidasa y catalasa. La accin de cada una de las enzimas es especfica y actan a un pH y una temperatura ptima. Lipasas Esta enzima produce la hidrlisis de la grasa descomponiendo los glicridos en glicerol y cidos grasos. La liberacin del cido butrico es una de las causas del sabor rancio en la leche La lipasa nativa de la leche es termosensible y se inactiva con la pasterizacin lenta a bajas temperaturas, pero la lipasa que producen las bacterias como las Pseudomonas, Alcalgenes y Bacillus, principalmente, son termorresistentes y solo se inactivarn sometiendo la leche a altas temperaturas, tal es el caso de la alta pasterizacin. Las lipasas estn ligadas fuertemente a la casena de la leche y se puede extraer de la cuajada formada por el cuajo, tratndola con soluciones tampones. Fosfatasas La leche dos enzimas que hidrolizan los steres fosfricos, la fosfatasa alcalina cuyo mxima actividad es a un pH de 8 y las fosfatasa cida cuya actividad mxima es a un pH de 4. La fosfatasa alcalina es la de mayor importancia por su sensibilidad al calor. Esta es una metaloprotena que contiene en su molcula Zinc (Zn) y esta ligada a la materia grasa. La resistencia al calor de esta enzima es un poco superior a la de las bacterias patgenas que pueden existir en la leche por lo que se usa en la industria para el control de la pasterizacin de la leche, as sea la pasterizacin alta o lenta. Cuando la Fosfatasa se destruye lo hacen tambin las


bacterias patgenas. La prueba fosfatasa consiste en valorar colorimtricamente el fenol que se libera del fenilfosfato - disdico por la accin de la enzima. C 6H5 OPO3Na2 + H2O = C6 H5 OH + PO4 Na2 H Amilasa La accin principal de esta enzima es la sacarificacin del almidn cuya reaccin se puede identificar con la prueba del yodo. 100 ml de leche normal a 25oC hidrolizan 22.5 g de almidn soluble. Si se calienta a 60 oC por 1 hora o a 65 oC por 30 minutos la enzima se destruye. Lacto peroxidasa Fue la primera enzima que se descubri en la leche, su contenido en la leche representa un 0.2% del total de contenido proteico. Es una protena hmica por contener en su molcula un tomo de hierro. Es bastante resistente al calor pues solo se destruye sometindola a 70oC por 30 minutos o a 80 oC por 30 segundos. Es una enzima de oxidacin indirecta, porque libera el oxgeno atmico de los perxidos como el agua oxigenada (H2O2). Catalasa Esta enzima reacciona con el perxido de hidrgeno liberando agua y oxgeno molecular. Debido a que los leucocitos producen catalasa se utiliza para detectar el origen de leches mastticas ya que el volumen de oxgeno producido es proporcional a la cantidad de leucocitos en la leche. Se encuentran tablas que relacionan ambos factores. Sin embargo esta prueba no se puede utilizar en leches muy contaminadas porque los resultados podran confundirse con el efecto producido por la catalasa de las bacterias. As mismo la cantidad de catalasa vara segn la raza, la alimentacin y el momento de ordeo de la vaca, por lo que el uso de esta prueba ha disminuido apreciablemente. LECCION 10. Efectos de los tratamientos trmicos en la leche El calentamiento es el tratamiento ms importante al que se somete la leche y los productos lcteos, las variables principales son tiempo y temperatura, y se cambian de acuerdo a diferentes propsitos tales como: Mejorar la calidad higinica de la leche y su conservacin debido a la dest5ruccin de bacterias y enzimas a partir da la esterilizacin y pasterizacin de la leche, de la crema, mezcla de helados, entre otros. Eliminar el agua por concentracin o desecacin de la leche del lactosuero, entre otros, obtenindose productos con alta capacidad de conservacin.


En los diferentes procesos tecnolgicos, por ejemplo en la obtencin de la cuajada a temperaturas moderadas, para la fabricacin de quesos de pasta dura, fusin del queso con sales, preparacin del aceite de mantequilla, modificaciones de las propiedades fsicas (viscosidad y color) de las leches concentradas, entre otros. Sin embargo debido a la gran complejidad qumica y fsica de la leche los tratamientos trmicos tambin ocasionar otras modificaciones que producen efectos desfavorables, que se deben conocer previamente antes de iniciar cualquier tratamiento trmico, para tomar las precauciones del caso. Cambios en sus componentes termolbiles: Cuando la leche es sometida a diferentes temperaturas sus componentes termolbiles como las protenas y el estado fisicoqumico de sus sales sufren cambios de acuerdo a la intensidad de los tratamientos trmicos, afectando su estabilidad, pH, poder de oxidorreducin, caractersticas organolpticas y nutritivas. Efectos sobre las protenas. Cuando la leche se somete a unas temperatura mxima de 85o C por 30 minutos, las protenas se deshidratan, efecto que es favorable para la produccin de las leches en polvo descremado en la medida que aumenta su conservacin de almacenamiento y en las leches descrmadas y azucaradas aumenta su viscosidad. A temperaturas de 75 o C, por 30 minutos se producen efectos negativos sobre el tiempo de coagulacin por cuajo, efecto, que va acompaado de un sabor desagradable a cocido, al producir la precitacin de protenas solubles de la casena perjudicando su accin; paralelamente, se produce la reduccin del calcio y fosfatos solubles y aumento de la acidez por descomposicin de la casena (50%) y desfosforilizacin de la lactosa (30%) y alteracin del equilibrio de los fosfatos (20%) , tambin se disminuye su potencial de oxidorreduccin y se aumenta la hidratacin de las protenas. El aumento de acidez como consecuencia del tratamiento trmico, da lugar a la aparicin de un color caf debido principalmente a pigmentos de melanoidinas, como resultado de las reacciones de Maillard entre el grupo aldehido de la lactosa y las protenas. A continuacin se presenta un cuadro donde se resume los principales efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche y sus consecuencias.


Tabla 3: Efectos del calentamiento sobre los componentes de la leche.SUSTANCIAS MODIFICADAS Lactosa PRINCIPALES CONSECUENCIAS Descomposicin con formacin Crecimiento de las bacterias de lcticas. cidos grasos Disminucin del pH. Caramelizacin. MODIFICACIONES

Lactosa + protenas

Reaccin entre los grupos Reduccin del valor nutritivo aldehdicos y aminados de las protenas, (reaccin de Maillard) especialmente la Lisina. Formacin de compuestos reductores y descenso del potencial Redox, dificultando la oxidacin de las grasas. Oscurecimiento. Protenas solubles (Beta Aparicin de grupos SH y de Sabor a cocido lactoglobulina) compuestos sulfurados libres. Floculacin o coagulacin Desnaturalizacin e Se dificulta la formacin de la Inactivacin de aglutininas. crema. Protenas solubles y casena Formacin de amonaco. Alteracin del sabor, Formacin de complejos de formndose la llamada capa casena K y Beta de la leche lactoglobulina. Estabilizacin por precalentamiento. Casena Floculacin de las suspensiones de casena a alta temperatura. Floculacin y gelificacin de la leche. La estabilizacin por precalentamiento. Insolubilizacin de las sales de calcio y descenso del pH. Retraso en la coagulacin por cuajo. Efectos en la estabilizacin de las micelas. Formacin de lactonas por los Sabor desagradable en las cidos monoenos de cadena leches concentradas y en corta. polvo. Destruccin de las vitaminas Reduccin del valor nutritivo. B1 y C enzimtica Inactivacin a temperaturas Inactivacin particularmente de la lipasa y entre o proteasa. 60 100 C Control de la pasterizacin. Prdida de CO2 Ligero aumento del pH. Degradacin de la molcula (desfosforilizacin y ruptura de los enlaces peptdicos) y modificacin del estado micelar de la leche. Desplazamiento del equilibrio Ca/P soluble Ca/P insoluble. Modificacin de la capa superficial de las micelas.

Materias minerales

Materia grasa Vitaminas Enzimas

Gases

Fuente: FAO. 1981


CAPTULO 3. MICROBIOLOGA Y CALIDAD DE LA LECHE Este captulo abarca el estudio de las siguientes temticas: Leccin 1. Grupos de bacterias que se encuentran en la

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