UNIDAD I Ciencia de la leche y calidad de la leche

1. TECNOLOGÍA DE LACTEOS UNIDAD I Ciencia de la leche y calidad de la leche

2. UNIDAD I Ciencia de la leche y Calidad de la leche • Objetivos específicos • Comprender lo relacionado con la ciencia de la leche, teniendo en cuenta su estructura, características físicas químicas bioquímicas y microbiológicas. • Conocer los diferentes efectos de los tratamientos térmicos en la leche • Reconocer la importancia de la leche y sus productos en la alimentación humana • Conocer los diferentes etapas que se realizan sobre la leche para su industrialización • Conocer los procesos tecnológicos para la obtención 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 cálculos matemáticos que se requieren en cada uno de los procesos para la estandarización 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 energía como herramienta importante para la determinación del rendimiento del proceso y del cálculo del costo de energía respectivamente • Conocer los aspectos generales de la calidad en la industria • Conocer y aplicar los principios “Hazard” para el aseguramiento de calidad de la leche cruda y la respectiva normatividad. • Conocer y aplicar los procesos de estandarización de la leche cruda para su posterior procesamiento.

3. CONTENIDO UNIDAD UNO Capitulo 1. Definición, composición , estructura de la leche: ♠ Definición legal y dietética de la leche ♠ Definición física y propiedades ♠ Definición química y propiedades ♠ Otras propiedades importantes en la leche ♠ Fases de la leche Capitulo 2 .Propiedades físicas y químicas de los componentes de la leche: ♠ Lípidos ♠ Proteínas ♠ Carbohidratos ♠ Sales y minerales, Vitaminas y Enzimas ♠ Efectos en los tratamientos térmicos de la leche Capitulo 3. Microbiología y Calidad de la leche: ♠ Principales grupos de bacterias en la leche ♠ Levaduras y mohos ♠ Aseguramiento de la calidad lechera ♠ Calidad de la leche cruda ♠ Estandarización de la leche cruda

4. Capitulo 1: Definición, composición , estructura de la leche: Leche es el producto íntegro y fresco de la ordeña de una o varias vacas, sanas, bien alimentadas y en reposo, exenta de calostro y que cumpla con las características físicas y microbiológicas establecidas” La características principales que se tienen en cuenta para medir la calidad de la leche son.: densidad, índices crioscópicos y de refracción, acidez, grasa y sólidos no grasos, cantidad de leucocitos, gérmenes patógenos y presencia de antisépticos, antibióticos y sustancias alcalinas. La leche es un líquido de color blanco opalescente característico debido a la refracción de la luz cuando los rayos de luz incide sobre las partículas coloidales de la leche en suspensión. Cuando es muy rica en grasa, presenta una coloración cremosa, debido al caroteno que contiene la grasa, la leche baja en grasa toma un color ligeramente azulado. · El olor o aroma, de la leche fresca es ligeramente perceptible, sin embargo la leche está ácida o contienen bacterias coniformes, adquiere el olor característico de un establo o a estiércol 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. Otras propiedades físicas son: · Gravedad específica: oscila entre 1.028 – 1.034 expresada en grados de densidad. Al determinar la densidad de la leche con el lactodensímetro, ese valor debe ajustarse para una temperatura de 150C, adicionando o restando el factor de corrección de 0.0002 por cada grado centígrado leído por encima o por debajo de los 150C. · Densidad de la leche: esta relacionada con la combinación de sus diferentes componentes: el agua (1.000 g/ml); la grasa (0.931g/ml); proteína (1.346g/ml); lactosa (1.666 g/ml) minerales (5.500 g/ml) y

5. · PH (concentración de hidrogeniones). El pH es el logaritmo del Inverso de la concentración de iones de hidrógeno.. · 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 reacción corresponde a la acidez que se va formando en la leche por acción de las bacterias contaminantes. Potencial de oxidorreducción: El potencial de oxidorreducción (Eh), mide las propiedades oxidantes (+) o reductoras (-) de una solución, el cual se visualiza en la corriente eléctrica entre dos electrodos sumergidos en la solución. La leche tiene un Eh (+) entre los valores de 0.20 a 0.30 voltios. Viscosidad. La viscosidad de la leche indica la resistencia que se opone al fluído. La viscosidad es inversamente proporcional a la temperatura y depende de la composición del líquido, del estado físico de las sustancias coloidales dispersas, y del contenido de materia grasa Punto de congelación: Es una característica importante porque permite detectar la adición de agua en la leche. El punto de congelación de la leche debe oscilar entre un rango de –0.5130C a –0.565 0C. Los componentes que influyen en el punto de congelación de la leche son la lactosa y las sales coloidales.

6. Calor específico: Es el número de calorías necesarias para elevar en un grado centígrado la temperatura de una unidad de peso de la leche. Dicho valor es más alto que el del agua. · Calor específico ( 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 ebullición. La ebullición de la leche se inicia a partir de los 100.170C, pero cuando se reduce la presión del líquido, la ebullición ocurre a una temperatura menor. Índice de refracción. Este valor expresa el fenómeno de desviación de la luz cuando atraviesa el aire e incide sobre la leche · Propiedades ópticas: El color de la leche se debe a los efectos combinados de la caseína, sales coloidales, pigmentes y otros componentes Definición química y propiedades Es un fluido bastante complejo, formado por aproximadamente el 80 a 87.5% de agua y el 12 a 12.5% de sólidos o materia seca total. Agua. Es la fase continua de la leche y es el medio de transporte para sus componentes sólidos 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 solución la lactosa y las sales

7. Materia seca de la leche. Está formada por los compuestos sólidos de la leche pueden determinarse por el método directo mediante la evaporación de la fase acuosa de la leche, o por el método indirecto, mediante la relación de la densidad y su contenido de grasa Otras características importantes de la leche Existen diferentes factores que influyen notablemente en las características físicas, químicas y de estructura de la leche y que determinan su variabilidad, su complejidad y alterabilidad Variabilidad Como la leche es un producto netamente biológico es susceptible de variación en su composición y propiedades por diferentes factores como son Factores genéticos Factores fisiológicos Efectos patológicos Factores ambientales y de manejo Complejidad La leche es una sustancia bastante compleja debido a su composición química en compuestos como la lactosa, glicéridos de ácidos grasos, caseínas, albúminas entre otras y su equilibrio físico entre sus componentes. Desde el punto de vista físico coexisten varios estados, la emulsión, suspensión y solución. Alterabilidad Debido a las características nutricionales de la leche, se pueden desarrollar una gran cantidad de microorganismos entre los cuales están los que producen la fermentación de la lactosa obteniéndose el ácido láctico que conduce a la floculación debido al componente proteico, que en términos caseros se le denomina “leche cortada”

8. La emulsión de materia grasa Los lípidos de la leche, los fosfolípedos y otras sustancias insaponificables, se encuentran dispersos en forma globular en estado inestable. El grado de dispersión de la materia grasa forma una superficie que representa aproximadamente 80m2 en un litro de leche. La suspensión de la caseína Contiene el complejo de fosfocaseinato de calcio como partículas que se denominan “micelas” las cuales tienen un movimiento browniano. La dispersión de las micelas de caseína en la leche es bastante estable y resistente a operaciones de concentración, congelación, secado y reconstitución. Dicha estabilidad es de suma importancia en la industrialización de la leche. El complejo caseinato contiene el 8% de calcio y fósforo inorgánico, aproximadamente, además de otras sales como los citratos. Se cree que existe un equilibrio entre la caseína de la fase dispersa y de la fase hídrica, pero tanto este equilibrio como la estabilidad del complejo depende de las concentraciones de sales de las leches y del pH, observándose que las concentraciones mayores de Ca disminuye la solubilidad del complejo de caseinato y la reducción de Ca++ logra el efecto inverso. También se observa que la estabilidad es máxima a un Ph de 6.6 – 6.7 y mínima a un pH de 6.7 – 6.9- . La fase hídrica El agua de la leche se encuentra en forma libre y en forma ligada, en la primera actúa como disolvente y en la segunda nó, porque está atrapada por sustancias insolubles. El agua ligada por la caseína cambia por efecto de la temperatura, del pH y por la concentración de sales que la reducen considerablemente

9. Capitulo 2PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICA DE LOS COMPONENTES DE LA LECHE. Lípidos Se clasifican en sustancias saponificables y no saponificables. Las sustancias saponificables comprenden principalmente los triglicéridos y los fosfolípidos. Las sustancias insaponificables comprenden loas vitaminas y carotenoides Triglicéridos. Los ácidos grasos de la leche al combinarse con un alcohol (glicerol) forman los triglicéridos su mezcla conforman la grasa de la leche. A manera de ejemplo un triglicérido puede estar formado por el glicerol combinado con el ácido butírico – oleico y estéárico (ver figura 2) Los triglicéridos constituyen cerca del 98% del contenido de los lípidos de la leche y por lo tanto son los responsables de las características de la grasa láctea.

10. . Molécula de un triglicérido. Los ésteres de los ácidos grasos, pueden descomponerse por hidrólisis, en ácidos grasos y en glicerol, esta hidrólisis puede ser causada por la lipasa produciéndose el enranciamiento de la materia grasa. Esta enzima puede ser inactivada durante la pasterización de la leche, pero cuando la lipasa es originada por bacterias psicrotróficas, puede ocurrir la rancidez en la leche así esté pasterizada, ya que dichas bacterias son resistentes a los tratamientos térmicos. Fosfolípedos o fosfátidos. Los fosfolípidos, son grasas que contienen fósforo y aminas y son los lípidos compuestos más abundantes en la leche. La mayoría presentan dos grupos cargados, uno ácido y otro básico por lo tanto son bastante polares y por ende, hidrófilos, es decir que tienen la capacidad de absorber agua y como consecuencia de ello hincharse, sin embargo no son totalmente solubles

11. Membrana del glóbulo graso Como ya se había explicado anteriormente los glóbulos grasos se encuentran envueltos en una capa proteica en donde se encuentran diferentes sustancias entre las cuales están los fosfolípedos y proteínas, dando lugar a diferentes reacciones químicas vivas. Proteínas Las sustancias nitrogenadas de la leche se pueden clasificar den tres grupos: caseínas o sustancias que forman el queso propiamente, las llamadas proteínas del suero, y las sustancias nitrogenadas no proteicas. El grupo de las caseínas conforman del 78 al 80% de las proteínas de la leche. Las proteínas del suero que contienen fracciones de globulina y albúmina 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 Estructura de las proteínas Las proteína de la leche tienen una estructura definida pero cuando la leche es sometida a diferentes tratamientos esta estructura puede cambiar. La estructura primaria está conformada por el ordenamiento de la cadena peptídica y su estabilidad se debe al enlace peptídico o de covalencia entre los aminoácidos de la cadena Carbohidratos El carbohidrato principal de la leche es la lactosa, éste es un glúcido neutro, cuya fórmula general es (CH2O)n. También se pueden encontrar además de la lactosa otros glúcidos como los nitrogenados entre los cuales se encuentran la glucosamina N – acetilada, que se encuentra ligada a los glúcidos neutros y los glúcidos ácidos como el ácido siálico, ligado a los glúcidos neutros o nitrogenados.

12. La lactosa Representa el 97.5% de los glúcidos de la leche. Es un disacárido formado por glucosa y galactosa. Se encuentra totalmente en solución en la fase acuosa de la leches. 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............................................. (100 - 500 mg/lt) Provitamina D3....................... (1mg/lt) E.............................................. (500 - 1000 mg/lt) K.............................................. (Trazas) Hidrosolubles: B1………................................................. (400 - 1000mg/lt) B2……………………………………. (800 - 300 mg/lt) B12……… ……………………… (Trazas) C…….. ………………………… (10 - 20 mg/lt) Sales y minerales Las sales de la leche se encuentran en dispersión iónica en una proporción 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%

13. EFECTOS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN LA LECHE El calentamiento es el tratamiento más importante al que se somete la leche y los productos lácteos, las variables principales son tiempo y temperatura, y se cambian de acuerdo a diferentes propósitos tales como: Mejorar la calidad higiénica de la leche y su conservación debido a la destrucción de bacterias y enzimas a partir da la esterilización y pasterización de la leche, de la crema, mezcla de helados, entre otros. Eliminar el agua por concentración o desecación de la leche del lactosuero, entre otros, obteniéndose productos con alta capacidad de conservación. En los diferentes procesos tecnológicos, por ejemplo en la obtención de la cuajada a temperaturas moderadas, para la fabricación de quesos de “pasta dura”, fusión del queso con sales, preparación del aceite de mantequilla, modificaciones de las propiedades físicas (viscosidad y color) de las leches concentradas, entre otros.

15. CAPITULO 3. MICROBIOLOGÍA Y CALIDAD DE LA LECHE Debido a su composición y a sus propiedades físicas la leche es una fuente rica en nutrientes y en energía tanto paro los mamíferos como para gran cantidad de microorganismos, que encuentran las condiciones óptimas para crecer en un medio como la leche. Estos microorganismos son fundamentalmente las bacterias pero también pueden desarrollarse algunos mohos y levaduras. Principales grupos de bacterias que se encuentran en la leche. Se pueden distinguir dos grandes categorías de bacterias de acuerdo al método de coloración de Gram, las bacterias Gram + que se caracterizan por necesitar más componentes nutritivos y una mayor sensibilidad a los agentes bactericidas Bacterias Gram + _ Bacterias lácticas: son las que fermentan la lactosa, produciendo una cantidad elevada de ácido láctico, pertenece a la familia de las Lactobacteriaceae . _ Micrococos. Son bacterias generalmente aerobias que no fermentan la glucosa sino que la degradan de forma oxidante, reduciendo ligeramente el pH Estafilococos Son anaerobios facultativos, y reaccionan con la glucosa, fermentándola y produciendo una reducción del pH de la leche entre 4.3 – 4.5. las bacterias más importante pertenece al género del Staphylococcus aureos o estafilococcus dorado, que comprende al grupo de las bacterias que poseen coagulasa y algunas hemolisina. Estas bacterias permiten determinar la calidad higiénica de la leche. _

16. Bacterias esporuladas (Bacillaceae). Se llaman así porque forman una endospora que tiene la propiedad de resistir temperaturas por encima de 100oC, a diferencia de las otras bacterias, que se destruyen por debajo de 80 oC. Por lo tanto es un factor importante en los procesos tecnológicos, que conducen a la obtención de productos sin adición agentes químicos conservantes, y que pueden ser medios aptos para la contaminación de este tipo de bacterias, por lo cual que se deben manejar la temperatura apropiada para su conservación. Bacterias Gram – _ Entrobacterias Existe una gran cantidad de bacterias que pertenecen a esta la familia de las Enteobacteriaceae que da lugar a infinidad de grupos, que no son tema de este estudio. La mayoría se encuentran en el intestino de los mamíferos y su presencia en el agua o la leche puede ser origen fecal. Mohos Realmente no se presentan en la leche cruda y en algunos productos lácteos solo atacan la parte superficial que está en contacto con el aire. entre los mas importantes están: _ Penicillium, como el P. Candidum que se encuentra en los quesos de corteza blanca como el camembert y el P. glaucum var. Roqueforti en los quesos azules. _ Geotrichum candidum, que invade las cuajadas frescas. Pero la sal se retarda su desarrollo. Tanto las levaduras como los mohos se destruyen con la pasterización. Levaduras. Las que se encuentran en la leche cruda son del género Cándida llamada también Torula lactosa y t. Cremoris, son levaduras no esporulante que producen gas y poca cantidad de alcohol, en condiciones normales no se encuentran en la leche pero cuando la contaminan son causa de la “leche espumosa”

17. Aseguramiento de la calidad PRINCIPIOS FUNDAMENTALES ARYCPC (HACCP) Definición: El método basado en el análisis de riesgos y control de puntos críticos, que determina cuáles con las medidas de control fundamentales que se deben tomar en un proceso industrial, para garantizar la seguridad del producto obtenido. Todo ARYCPC en un proceso industrial debe generar un manual de procedimientos que parte del diagrama de flujo para la elaboración del producto, donde se identifican los puntos críticos de control de cada etapa, para estandarizar el proceso Así mismo del análisis de riesgos y su posterior identificación de esas etapas en donde existe cualquier tipo de riesgo de tipo microbiológico o contaminantes de otro tipo que afecte la seguridad del producto para el consumidor. La calidad total o integral en la industria de la leche implica la integración de tres niveles: • La cadena de industrialización de la leche desde el manejo en la granja • presentación del producto • fomentar el concepto de calidad ”Es mejor prevenir que curar” por lo cual la seguridad del consumidor debe prevalecer, sobre cualquier otro aspecto de calidad del producto. Medidas higiénicas para evitar la contaminación de la leche • Protección del consumidor frente a los microorganismos patógenos • Medidas contra los microorganismos causantes de alteraciones de la leche y de los productos lácteos

18. Actividades unidad 1 AUTOEVALUACIÓN INICIAL Estimado estudiante antes de iniciar el estudio de esta unidad, primero que todo debe consultar la guía didáctica y desarrollar las actividades de reconocimiento planteadas. También 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 ¿Qué es la leche? 2. ¿Cuáles son las propiedades físicas y químicas de la leche? 3. ¿Considera usted que la composición de la leche depende de la especie de donde provenga? ¿En que componentes serían esas diferencias? 4. ¿Cuáles son los factores que causan la variabilidad de la leche en su composición y propiedades? 5. ¿En qué consiste la complejidad de la leche? 6. ¿cuáles son las modificaciones que sufre la leche desde su ordeño, cambios de temperatura y durante su proceso tecnológico? 7. ¿Describa brevemente las diferentes fases de la leche? 8. ¿Cuáles son los componentes principales de la leche? Descríbalos brevemente. 9. Describa brevemente cuáles son los efectos que causan los tratamientos térmicos sobre la leche. 10. ¿Cuáles son las principales bacterias que se pueden encontrar en la leche ¿ 11. ¿Cuáles son las levaduras y los mohos que se pueden encontrar en la leche o en los productos obtenidos de los procesos de industrialización? 12. ¿Qué medidas se deben tener en cuenta para evitar la contaminación de microorganismos en la leche?

19. AUTOEVALUACION FINAL 1. Después de haber estudiado la unidad anterior, conteste de nuevo las preguntas que se plantearon en la autoevaluación inicial y compare sus respuestas con las iniciales. Si todavía tiene dudas, consulte de nuevo el texto, y si no logra aclarar la duda, consulte con el tutor del curso. 2. Lea la guía didáctica y desarrolle las actividades planteadas para esta unidad.