Buch lesen: «Tratamientos previos de la leche. INAE0209»

Capítulo 1

Instalaciones de tratamientos previos de la leche y materias primas

1. Introducción

En cualquier sector industrial es fundamental partir de materias primas estandarizadas para obtener producciones homogéneas y satisfacer así las expectativas del consumidor al que va destinada dicha producción.

Teniendo esto en cuenta, y considerando que la leche es un producto que varía mucho su composición a lo largo del año (debido a numerosos factores como pueden ser la raza de los animales, estación de la fase de lactación, alimentación animal, estado sanitario, época del año, etc.), es fundamental la aplicación de tratamientos que permitan la obtención de una materia prima homogénea.

Los tratamientos previos que la industria láctea aplica a la leche persiguen tres objetivos fundamentales:

1 Obtener una materia prima estandarizada, necesaria para conseguir producciones homogéneas a lo largo del año.

2 Obtener una materia prima con unas características higiénico-sanitarias que cumplan con la normativa vigente.

3 Obtener una materia prima con unas características tecnológicas óptimas para su procesamiento y transformación.

En este primer capítulo se explicará qué equipos son necesarios para la aplicación de estos tratamientos previos y su ubicación dentro de la planta de producción.

2. Composición y distribución del espacio

Una de las fases fundamentales por las que pasa la elaboración de un proyecto de ejecución es la del diseño de todos los espacios que albergarán las distintas salas: recepción, producción, instalaciones auxiliares o complementarias, vestuarios, aseos, oficinas, almacenes, etc.

Para la elaboración de dicho diseño es necesario conocer multitud de factores que afectarán a la forma y dimensionado de dichas salas o locales, como por ejemplo: proceso productivo, volumen de producción, maquinaria que interviene en dicho proceso con sus dimensiones y características, legislación vigente al respecto, etc.

Como norma general se recomienda que los locales se ordenen en función del flujo del proceso de producción y siguiendo el camino más corto.

Ejemplo

En una planta que se dedica a producir leche líquida pasteurizada, cuyo flujo de proceso básico es: recepción – procesado – envasado - expedición.

La forma ideal de colocar los locales sería:

El orden lógico de colocación es el mismo que marca el flujo de producción.

Se puede observar cómo el almacén de envases se coloca al lado de la sala de envasado, esto es, siguiendo el camino más corto.

Existen diferentes disposiciones válidas a la hora de colocar los locales (siguiendo un círculo, en forma de “u”, etc.), pero cualquier disposición debe ubicar los locales de forma que estos se sucedan igual que se suceden las etapas marcadas por flujo de producción.

Esto evitará futuros problemas en la planta, como pueden ser contaminaciones cruzadas, errores a la hora de recepcionar las materias primas o incluso permitirá optimizar los gastos energéticos en la planta de producción.

Recuerde

El orden lógico de los distintos locales que integran cualquier industria debe seguir el orden establecido en el flujo de producción y por el camino más corto.

3. Flujo del proceso

En cualquier proceso industrial es fundamental el conocimiento del llamado flujo de producción.

En este apartado se describirá qué es un flujo de proceso o producción general y dónde se ubican los tratamientos previos dentro de este flujo.

3.1. Flujo de proceso general

El flujo de proceso o producción no es más que la relación de las operaciones que se realizan en el proceso productivo, desde que entran la/s materia/s prima/s, hasta que sale el producto terminado, ordenando dichas operaciones de forma sucesiva. Se suelen representar con diagramas de bloques en los que se recoge el nombre de la operación con diversa información relevante.

Nota

La información que recoge cada bloque estará supeditada a la exactitud que se busque con dicho diagrama.

A continuación se representan algunos ejemplos de diagramas de bloque con diferentes grados de complejidad:

Imagen 1. Diagrama de bloques simplificado del proceso de elaboración de leche pasteurizada

Imagen 2. Diagrama de bloques completo del proceso de elaboración de leche pasteurizada

Como se puede observar en las imágenes 1 y 2, ambas describen el proceso de producción de la elaboración de leche pasteurizada, pero el segundo es mucho más completo, ya que además de desglosar los tratamientos previos en las operaciones reales, aporta información de las características de estos (tiempo y temperatura).

Volumen de producción

El volumen de producción es la cantidad de producto que se fabrica en la planta por unidad de tiempo. Se puede expresar como producción total anual, mensual, diaria, etc., aunque el más usado a la hora de trabajar en la planta de producción es el volumen que se procesa cada hora o cada segundo (esta forma de indicar el volumen de producción informa del caudal, bien en litros por hora (l/h) o bien en litros por segundo (l/s), que se procesa en la planta).

El caudal es un dato esencial para la selección de la maquinaria.

Como es de suponer, el tamaño de la maquinaria está directamente relacionado con la cantidad de producto que procesa por unidad de tiempo, y por tanto las salas donde se ubicará dicha maquinaria también está influenciada por estos condicionantes.

Nota

El tamaño de la maquinaria también influye en el precio, lógicamente, un pasteurizador que procese 500 litros/hora será mucho más barato que uno que procese 10.000 litros /hora.

Resumiendo, se puede observar que el conocimiento de la cantidad de producto que se va a procesar en una industria (volumen de producción) y el orden de las operaciones necesarias para la elaboración de dicho producto (flujo de producción) es indispensable para realizar un correcto dimensionado y ordenación de los locales que compondrán la planta.

Aplicación práctica

Imagine que se le pide la tarea de diseñar los espacios destinados a albergar las instalaciones para la fabricación de leche pasteurizada y recibe los diagramas de bloques del proceso vistos anteriormente (imágenes Nº 1 y Nº 2). ¿Cuál de los dos diagramas piensa que será más útil? ¿Por qué? ¿Qué información adicional piensa que sería indispensable para llevar a cabo dicho diseño?

SOLUCIÓN

De los dos diagramas ofrecidos, el segundo es mucho más completo porque especifica con más detalle todas las operaciones que se realizan desde que entra la leche hasta que sale el producto terminado, y por tanto sería este el más útil para realizar el diseño solicitado.

No obstante, aunque el segundo diagrama es más completo que el primero, sigue careciendo de información esencial para el correcto dimensionado. Esta información es el volumen de producción.

El volumen de producción informa sobre la cantidad de leche que se procesa en la planta y es fundamental para elegir la maquinaria y poder saber por tanto el tamaño necesario de los locales donde se ubicarán las máquinas.

Actividades

1. Reflexionar sobre la relación entre el volumen de producción y el tamaño de locales no dedicados a producción, como aseos, vestuarios, oficinas etc.

3.2. Tratamientos previos de la leche y el flujo de producción

A continuación se describirán brevemente cuáles son los tratamientos previos que se aplican en la industria láctea para conocer los objetivos que persiguen.

Definición de tratamientos previos

Las operaciones encargadas de aplicar los tratamientos previos a la leche son conocidas como operaciones básicas, ya que son las operaciones mínimas necesarias para la obtención de una leche con una calidad higiénica y tecnológica óptima para poder ser procesada posteriormente.

Estas operaciones son comunes a prácticamente todas las industrias lácteas. Lógicamente, en función del tipo de producto final que se quiera conseguir (leche líquida, nata, yogurt, queso, etc.), estas operaciones pueden variar su secuencia de aplicación, e incluso algunos parámetros básicos como tiempos de aplicación, temperatura, etc.

Actividades

2. Enumerar cuántas clases de productos lácteos conoce. Citar al menos dos tipos de cada clase si se puede (por ejemplo, dentro de la leche líquida: leche pasteurizada y leche UHT).

3. Buscar información sobre la industria láctea con mayor volumen de producción en España.

Momento de aplicación de los tratamientos previos

Los tratamientos previos, como ya se sabe, se encargan de preparar la leche para su posterior transformación en el producto final, por lo tanto se realizan al principio del proceso de producción, justo después de realizar la recepción de la leche.

Recepción

La recepción de la leche consiste en la descarga de la mercancía a las instalaciones de la planta mediante bombas y conducciones hasta los depósitos o tanques de recepción.

Aunque en la fase de recepción de la leche se realizan algunas operaciones, estas no son consideradas tratamientos previos.

Las operaciones que se suelen realizar en la recepción son:

1 Control de calidad: lo realiza el departamento de calidad de la planta con el fin de comprobar que la leche cumple con los criterios de higiene y calidad marcados tanto por la legislación, como por la industria. Se realiza mediante test rápidos y en función de los resultados se autorizará la descarga de leche o se rechazará dicha descarga.

2 Filtrado de la leche: se realiza mediante filtros acoplados a las conducciones para eliminar partículas que puedan estar presentes en la leche (arena, polvo, pelos, etc.). Estas partículas son de un tamaño relativamente grande.

3 Desaireado: se realiza mediante desaireadores (aparatos que trabajan a vacío) y eliminan el aire que se haya podido incorporar a la leche a causa de las agitaciones y bombeos producidos en el camino de la leche desde la explotación de producción (granja) hasta la industria transformadora. El desaireado no se realiza en todas las industrias, pero es conveniente aplicarlo ya que el exceso de aire en la leche puede dar errores a la hora de establecer el volumen de leche descargado. Además, un exceso de aire provoca mayor ensuciamiento de los equipos que posteriormente aplicarán tratamientos térmicos (sobre todo si estos tratamientos son fuertes).

Recuerde

Las operaciones que se realizan en la fase de recepción no son considerados tratamientos previos.

Tipos de tratamientos previos

Los tratamientos previos que se aplica a la leche se pueden dividir en cuatro tipos fundamentalmente: centrifugación, normalización, homogeneización y tratamientos térmicos.

Centrifugación

La centrifugación es la operación que aplica fuerzas centrífugas (de rotación) a la leche para separar ciertos componentes de esta.

Esta operación busca varios objetivos:

1 Higienizado de la leche: eliminación de las impurezas que puedan haber pasado los filtros empleados en la fase de recepción. (El tamaño de las partículas eliminadas con la higienización es relativamente pequeño).

2 Desnatado de la leche: separación de la grasa láctea para poder ajustar el contenido de esta en la fase de normalización.

La centrifugación se basa en la diferencia de densidad de los componentes de leche, y cómo estos se comportan cuando se les aplica fuerzas centrífugas (giratorias).

Como norma general se puede decir que los componentes más pesados o densos se van hacia fuera, mientras que los menos pesados o menos densos se quedan dentro.

Actividades

4. Recapacitar sobre la fuerza centrífuga y citar al menos dos situaciones en las que dicha fuerza centrífuga le afecta a usted como individuo.

5. Enumerar dos actividades cotidianas en las que se manifiesta de forma patente la fuerza centrífuga.

La operación de centrifugación se realiza con una máquina centrífuga que comúnmente se denomina desnatadora.

Distintos tipos de desnatadoras. La imagen de la izquierda corresponde a una desnatadora industrial de tipo cerrado y la imagen de la derecha a una desnatadora de tipo abierta.

Normalización del contenido en grasa y proteína de la leche

La normalización o estandarización es una operación que persigue la obtención de una leche con unos porcentajes de grasa y proteína determinados en la leche que va a ser procesada.

Estos niveles de grasa y proteína se ajustan por varios motivos:

1 Legislación: la legislación establece unos requisitos acerca de los valores de estos porcentajes en los productos lácteos y son de obligado cumplimiento.

2 Variabilidad de la leche: la leche es un producto cuya composición varía mucho a lo largo del tiempo, y por tanto es fundamental corregir el contenido de grasa y proteína para cumplir con la legislación. Además es importante para obtener producciones homogéneas a lo largo del año y satisfacer al consumidor final. Nota: cuando un consumidor se acostumbra a las características de un producto, es muy difícil que acepte cambios sin ninguna justificación, por lo que es importante ofrecer siempre un producto similar y homogéneo.

3 Necesidades tecnológicas: para la elaboración de muchos productos lácteos es necesario partir de leches con unos porcentajes determinados de grasa y proteína para realizar una correcta elaboración (yogurt, queso, etc.).

Información nutricional de una leche semidesnatada. Cantidad de materia grasa

Ejemplo

Para la elaboración de leche líquida (en cualquiera de sus tres modalidades: pasteurizada, UHT y esterilizada), la legislación es la que marca el contenido de grasa y proteína que esta ha de tener cuando sale al mercado (Reglamento (CE) 2597/97). Estos valores para grasa son:

1 Leche entera: mínimo 3,5% de materia grasa (se podría vender una leche con más contenido en grasa, pero nunca con menos).

2 Leche semidesnatada: entre 1,5 y 1,8% de materia grasa.

3 Leche desnatada: máximo de 0,5% de materia grasa.

Aplicación práctica

Imagínese que usted lleva comprando una marca de yogurt artesano unos meses por sus características de sabor y textura. Al llegar el invierno y abrir un envase detecta que es menos cremoso, y que su sabor ha variado con respecto a lo que usted está acostumbrado.

Si se supone que no ha habido ningún fallo en la producción, y que no han cambiado ningún proceso ni ingrediente:

1. ¿Qué operación no se realiza y es la causa de esta variabilidad en el producto final?

2. ¿Qué repercusión tendrá esta variación del producto en el consumidor final, de forma general?

SOLUCIÓN

1 La operación que no se está realizando en la elaboración de este producto es la estandarización de la leche, siendo la causa de que el producto varíe sus características a lo largo del año. Se debe tener en cuenta que la leche es un producto que varía mucho su composición y esa variabilidad repercute en el producto final.

2 La repercusión que tendrá un cambio de las características del producto sin una razón justificada será, de forma general, el rechazo del producto por parte del consumidor final.

Homogeneización

La grasa es una sustancia con una densidad menor que el agua, y por esta razón flota. Si se deja leche recién ordeñada en reposo, sin aplicarle ningún tratamiento, la grasa asciende a la superficie de forma natural. Es lo que se conoce como desnatado natural.

Sabía que...

Antes de la aparición de las desnatadoras centrífugas, el desnatado se realizaba dejando la leche reposar de un día para otro, de forma natural.

Cuando se habla de homogeneización en la industria láctea se está haciendo referencia a la operación que, mediante un tratamiento físico, evita que la grasa se separe de la leche.

Una definición más técnica de la operación de homogeneización podría ser la siguiente: la homogeneización es la operación encargada de estabilizar la emulsión que forma la grasa en la leche e impedir por tanto que esta ascienda de forma natural debido a su menor densidad con respecto al agua.

El objetivo fundamental que busca la operación de homogeneización es el de evitar que ocurra el fenómeno natural de ascenso de la grasa, y por tanto, que esta se separe formando una capa de grasa o crema superficial que devaluaría notablemente el aspecto, color, sabor y textura del producto final.

En algunas industrias como la del yogurt, la operación de homogeneización se realiza, además de para evitar la separación de la grasa, para obtener una mejor textura en el producto final.

Esta operación consiste en la rotura de los glóbulos de grasa de la leche para hacerlos mucho más pequeños y dispersarlos más uniformemente en la leche. De este modo, la grasa resultante tiene un diámetro tan pequeño que no puede ascender a la superficie.

Esta operación se realiza con unas máquinas llamadas homogeneizadores, y lo que consiguen es disminuir el tamaño de los glóbulos de grasa evitando así que la grasa láctea se separe.

Homogeneizador típico empleado en la industria láctea

Importante

No se debe confundir densidad con viscosidad.

La grasa, a pesar de ser más viscosa que el agua, tiene menor densidad que esta. Esto quiere decir que un litro de grasa pesa menos que un litro de agua, independientemente de su viscosidad, y por eso la grasa flota en el agua a pesar de tener una textura más viscosa.

Tratamientos térmicos

Los tratamientos térmicos son operaciones que consisten en la aplicación de altas temperaturas a los productos tratados durante espacios de tiempo determinados.

Los tratamientos térmicos que se aplican en la industria láctea (y en otras muchas industrias que elaboran zumos, salsas, etc.) persiguen varios objetivos:

1 Eliminación de microorganismos patógenos: es el más importante. La legislación establece unos criterios mínimos de obligado cumplimiento para evitar que tanto la leche como los alimentos procesados a partir de esta sean transmisores de enfermedades.

2 Eliminación o inactivación de microorganismos alterantes: este tipo de microorganismos no son patógenos, pero sí degradan el alimento hasta hacerlo inconsumible por los cambios que producen en el color, olor, sabor, textura, etc.

3 Acondicionamiento tecnológico: en muchas ocasiones, la industria aplica tratamientos térmicos para modificar algún componente de la leche y conseguir mejores propiedades físicas o químicas del producto que se quiere elaborar.

Los tratamientos térmicos consisten en la aplicación de tratamientos que combinan tiempo y temperatura. En función de cómo sea esta combinación el tratamiento recibe diferentes nombres. Los más comúnmente conocidos son:

1 Termización.

2 Pasteurización.

3 Esterilización.

Sabía que...

Louis Pasteur (1822-1895) fue el primer científico en caracterizar los microorganismos y relacionar dichas características con los tratamientos térmicos. De ahí que el tratamiento térmico estándar para la eliminación de patógenos reciba su nombre, y sea conocido como pasteurización.

Los tratamientos térmicos que se aplican en la industria se realizan con aparatos conocidos como intercambiadores de calor. Existen numerosos tipos con características diferentes, y su elección se realizará en función del tratamiento que se quiera aplicar.

Dos tipos de intercambiadores de calor usados en la industria láctea (izquierda) intercambiador de placas, (derecha) intercambiador tubular