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TECNOLOGIAS EMERGENTES EN LAS INDUSTRIAS LACTEAS ING. LUIS ARTICA MALLQUI 2011

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TECNOLOGIAS EMERGENTES ENLAS INDUSTRIAS LACTEAS

ING. LUIS ARTICA MALLQUI

2011

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Control de la maduración mediante cámaras inteligentesControles más exhaustivos en el envasado

LAS UNIDADES DE PROCESOS TRADICIONALESY LA INNOVACION

Mejora de los sistemas de conservación en granja y control de lamicroflora óptima para la elaboración de los diferentes productos

Mejora de los procesos de pasteurización y esterilizaciónmediante intercambiadores inteligentes

Mejora del control de la coagulación en la elaboración de quesosmediante sistemas de sensores, dosificación y medidas de lacoagulación (automatización- altos rendimientos)

Control del pre-prensado y moldeo mediante sistemasautomatizados de dosificación. Control del prensadoInnovaciones en el salado (sistemas mas rápidos y mayoruniformidad y control de las concentraciones de sal)

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SENSORES

IMPREGNACION AL VACIOSalado de quesosincorporación de probioticos

NUEVAS TECNOLOGIAS EMERGENTES Y SU APLICACION

TRATAMIENTOS NO TERMICOS EN LAINDUSTRIA LACTEA

ALTAS PRESIONESTratamientos de la lecheTratamientos del queso

PULSOS ELECTRICOSTratamientos de la leche

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LA LECHE CONSERVACIÓN

PROCESOS TÉRMICOS Y NO TÉRMICOSCALENTAMIENTO Y

COCINADO

AFECTAN LA CALIDADDEL ALIMENTO

INACTIVARMICROORGANISMOS

NO AFECTAN LA CALIDADDEL ALIMENTO

INACTIVARMICROORGANISMOS

LA TECNOLOGÍA DEALTA PRESIÓN

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DEFINICIÓN DE LAS ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS

1 MPa = 9,869 atm= 10 bar = 10,197 kg/cm22011

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Principio de Le Chatelier:

La presión desvía el equilibrio de un procesohacia el estado que ocupe menor volumen yacelera aquellos procesos en los que el estado detransición presenta un volumen menor que elestado inicial.

La presión favorece aquellos procesos que vanacompañados de cambios de volumen negativos.

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Ø Disminución del volumen del agua: 4% a 100 Mpa y15% a 600 Mpa a 22 ºC

Ø La compresión adiabática del agua causa un aumentode la temperatura de 2 a 4 ºC cada 100 Mpa

Ø El punto de fusión del agua disminuye por la presión:–5 ºC a 70 MPa y –20 ºC a 200 MPa

EL AGUA

EFECTO DE LA ALTA PRESIÓN SOBRE LOSCONSTITUYENTES DE LOS ALIMENTOS

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Ø Cristalización bajo presión, especialmente los triglicéridosØ Aumento reversible del punto de fusión con la presión: 10 ºC cada100 MPaØEl aumento de la presión puede causar la oxidación de lípidosinsaturados

LÍPIDOS

HIDRATOS DE CARBONO

q No afecta a los azúcares simples y las reacciones decondensación tipo Maillard son inhibidas por la presión ( entre 50 y200 MPa)

qLos geles de polisacáridos formados bajo presión son diferentesa los obtenidos por calor

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Ø Presiones > 100-200 Mpa a 20 ºC :

Provocan la disociación de macroestructurasy la desnaturalización de estructurasmanométricas. Presiones más elevadasprovocan agregación y gelificación proteica.

PROTEINAS

ENZIMASü Activación o inactivación parcial o total,reversible o irreversible, dependiendo del tipode enzima, del nivel de presión, del tiempo, dela temperatura y de la composición y pH delmedio. 2011

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Interacciones entre moléculas

•Los enlaces covalentes no se alteran

•Los puentes de hidrógeno son prácticamenteinsensibles a la presión

•Las interacciones hidrofóbicas se desestabilizan

•Se favorece la hidratación de grupos cargados yla disociación de ácidos y bases débiles

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VITAMINAS

Las vitaminas en general se conservan mejor con lostratamientos de alta presión, en comparación a lostratamientos térmicos

Vitamina C en zumos cítricos:

88% de retención a 600 MPa y 30 min

Vitaminas B1 y B6 en leche de vaca:100% de retención a 400 MPa y 30 min

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EFECTO SOBRE MICROORGANISMOS

q En general las bacterias G(+) son más resistentes ala presión que las G(-). Forma bacilar más sensibleque los cocos

q Las levaduras y mohos son muy sensibles

q Las esporas resisten a presiones >1000 MPa.

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Los mecanismos de inactivación microbiana se debena sus efectos sobre los componentes de la membranacelular(lípidos, proteínas,...), permeabilidad.

CAMBIOS MORFOLÓGICOS

üCompresión vacuolas gaseosas

üAlargamiento celular

üSeparación mb pared celular

üModificación núcleo y orgánulos intracelulares

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ALTAS PRESIONES

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Se utilizan presiones entre100 y 1000 MPa0,1 MPa = 1 atm= 1 bar

Tecnología en desarrollo, aunque en algunospaíses Ya existen productos comercializados

APLICACION DE ALTAS PRESIONES

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> 50ºC:•Inactivación de esporas•Escaldado de vegetales

< 0ºC:•Congelación ultrarrápida•Almacenaje a temperaturas inferiores a 0ºCsin formación de cristales de hielo

APLICACIONES

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EFECTOS DE LA ALTA PRESION EN LA LECHE

ü Reducción de la carga microbiana de la leche

ü Efecto sobre las proteínas:§ reducción del tamaño de la micela de caseína§ desnaturalización de las proteínas séricas§ disminución del tiempo de coagulación; los geles de leche tratada

presentan menos sinéresis y son más rígidos§ Mejora de la capacidad espumante

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EFECTO DE LAS ALTAS PRESIONES Y TRATAMIENTOS TERMICOSSOBRE LA PERDIDA DE SOLUBILIDAD DE LAS SERO-PROTEINAS DELECHE DE CABRA

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Control 500 MPa/25ºC/5 min

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Control 500 MPa/25ºC/5 min

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ELABORACION DE QUESO CON LECHE TRATADA POR ALTASPRESIONES

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UFC/ mlDE LECHE CRUDA Y TRATADA

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COMPOSICION DEL QUESO A LAS 24 H Y RENDIMIENTO

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Composicionde queso de cabra elaborado con leche pasteurizada opresurizada a los 45 días de maduración.

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MICROFLORA TOTAL

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LACTOBACILLUS

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AMINOACIDOS LIBRES EN LA MADURACION

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APLICACION DE ALTAS PRESIONES EN QUESOS

• Obtención de cuajadas modelo para el estudio de la proteolisis(Trujillo, 1996)

• Aceleración del salado(Messens y Huyghebaert, 1996)

• Aceleración de la maduración(Yokohama y col., 1993)

• Disminución de la variabilidad del contenido en agua de las cuajadas(Torres-Mora y col., 1996)

• Inactivación de microorganismmos en queso madurado(Szczawinskyy col., 1996; Reps y col., 1997)

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SENSORES

Software de gestión, sistemas deinformación geográfica, análisisinformático de la producción yaplicaciones en línea son algunas de lasnuevas Tecnologías que posee laproducción de leche y sus derivados enel Perú.

INDUSTRIA LÁCTEA Y TIC

LLEGÓ LA ERA DE LA LECHE DIGITAL

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Es que hoy endía

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APLICACION DE SENSORES EN LA INDUSTRIA LACTEA

CONTROL DE PROCESOS PASTEURIZACION YESTERILIZACION

CONTROL DE LA COAGULACION

MOLDEO

PRENSADO

MADURACION

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La medición continua de la turbiedad deaguas residuales se utiliza en una plantagrande de procesamiento de leche paracontrolar procesos de producción ysupervisar la descarga final de efluente.

La limpieza automática de sensorespermite el ahorro de costes demantenimiento.

SensoresSupervisión de efluente y control

del proceso lácteo a través de medición de turbiedad

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La calidad del agua de proceso recicladay el grado de clarificación del suero sondos características importantes paraevaluar el rendimiento de plantas dereciclado y filtración por membranas.

Un nuevo sistema de medición deturbiedad en línea proporciona unservicio valioso con supervisión continuade estos dos procesos para detectarcantidades de trazas de materiasuspendida.

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En procesos de reciclado de agua, las mediciones de turbiedad enlínea ofrecen la posibilidad de supervisar continuamente la calidaddel agua con relación a la concentración de componentes de lechesin disolver.

Esta información se usa entonces para determinar si las diversasetapas de procesamiento están funcionando eficazmente y sobre laforma en que puede reutilizarse el agua limpia o incluso si debeusarse en términos generales de acuerdo con las regulaciones.

La purificación inadecuada es detectada inmediatamente y se evitancostes derivados del uso inapropiado de agua contaminada.

– Agua de proceso

Medición de turbiedad mediante sensores:aplicaciones y ventajas

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– Procesos de suero

Durante la concentración de componentes de suero mediante lafiltración por membrana, la claridad del retentato o del permeatojuega un papel importante con relación a la productividad de laplanta de separación, dependiendo del uso previsto.

Por ejemplo, en nanofiltración y ósmosis normal o inversa, elnivel de turbiedad del líquido entrante tiene que mantenerse almínimo a fin de prevenir ceguera prematura o incluso daños enlos costosos módulos de membrana.

La turbiedad excesiva se señaliza principalmente para proteger elcostoso módulo de filtración por membrana, y garantizar portanto que se mantenga la productividad.

Durante la concentración de proteínas de suero, cualquierturbiedad del retentato indica una desnaturalización no deseablede las proteínas.

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Se pueden encontrar aplicacionesadicionales para mediciones de turbiedaden la recuperación de soluciones CIPgastadas o como medición de soportedurante la reducción de la demanda deoxígeno biológico (BOD) / químico (COD)de aguas residuales.

– Soluciones CIP y reducción de BOD/COD

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El nuevo sensor de turbiedad InPro 8600

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Supervisión en línea y control de pH y O2durante la producción de ácido láctico

La supervisión adicional sencilla de las dos etapas de proceso:”Preparación de solución de nutrientes” y ”fermentación”, y lamedición en línea de los parámetros de pH y oxígeno disueltotienen una influencia positiva en el rendimiento y la calidad delproducto final de lactato.

La glicólisis anaerobia (fermentación), sin la cual no puede fabricarseningún tipo de queso, tiene lugar excluyendo oxígeno molecular,convirtiendo glucosa en ácido láctico siguiendo un proceso de dosetapas. La fórmula de compensación para este proceso de fermentaciónes la siguiente:

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Medición de pH y OD

Uno de los requisitos más importantes para unaprueba óptima de funcionamiento era garantizar laposibilidad de una medición en línea, fiable y continuade pH y OD, de modo que durante el proceso defermentación fuera posible reaccionar en tiempo realy adaptar adecuadamente los parámetros externos.

El sistema sensores se componen de:Ø Transmisor pH 2100 eØ Electrodo de pH InPro 3253 SG/120/Pt 100Ø Transmisor de O2 4100e yØ Sensor de O2 InPro 6800/25/80 para la medición de oxígeno disuelto.

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APLICACIÓN DE CAMPOSELECTRICOS DE ALTA

INTENSIDAD EN LECHE

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E = V / d

CAMPOS ELECTRICOS DE ALTA INTENSIDADEN LOS ALIMENTOS

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COMPONENTES DEL SISTEMA PARA TRATAMIENTO EN CONTINUO CONCAMPOS ELÉCTRICOS CONTINUO CON CAMPOS ELÉCTRICOS

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IMPREGNACION AL VACIO

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En la elaboración tradicional del queso la etapa desalado se realiza por mecanismos difusionales.Estos son lentos, de difícil control y numerosostrabajos indican que ello es causa de muchosproblemas de maduración (Guinee y Fox, 1987;Gros y Ruegg, 1987).

Una distribución de sal más homogénea y rápidapodría mejorar el proceso, por reducción deltiempo y por mejora de la calidad del producto.Las características micro estructurales del quesorecién prensado lo hacen susceptible deimpregnación por cambios de presión (Pavia etall.,1999; González-Martínez, C, et al., 1999).

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SALADO DEL QUESO SEGÚN

IMPREGNACION AL VACÍO IMPREGNACION ATMOSFERICA

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SALADO CONVENCIONAL

SALADO IMPREGNACION AL VACIO

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CONVENCIONAL

VACIO

MATRIZ PROTEICA MATRIZ LIPIDICA

SALADO DE QUESOS POR IMPREGNACION AL VACIO

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