Manual de Productos Lacteos Industriales 2014

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ING. LUIS ARTICA MALLQUI

Manual de

PRODUCTOS LÁCTEOS INDUSTRIALES

LUIS ARTICA MALLQUI

1ª Edición: Año 2014

Editorial @ Libros y editoriales, TEIA.

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Manual de

PRODUCTOS LÁCTEOS INDUSTRIALES

LUIS ARTICA MALLQUI

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Autores: LUIS ARTICA MALLQUI

Ingeniero en Industrias Alimentarias ESTUDIOS:

Post Grado EN BROMATOLOGIA - U.N.M.S.M. Post Grado De Tecnología de Alimentos- UNA. La Molina Doctorado en Ingeniería Agroalimentaria – UNFV.

ACTIVIDAD PROFESIONAL

Docente: Universidad Nacional Del Centro Del Perú - Huancayo Perú. Universidad Peruana Los Andes

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Autor: LUIS ARTICA MALLQUI

Editorial: @ Libros y editoriales, TEIA. Ltd., 2014.

Impreso y Hecho en Perú.: Printed and made in Peru.

─────────────────────── Reservados Todos Los derechos.

Ninguna parte de ésta publicación puede ser reproducida; sin previo y Expreso permiso del propietario del COPYRIGHT.

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Ingeniería en Tecnología de Procesos

Lácteos

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Ingeniería en Tecnología de Procesos

Lácteos

8.1. Obtención de Cremas

I. Objetivo.

Familiarizar en la técnica de manejo de la centrífuga en el descremado de la leche.

II. Fundamento.

La leche, presenta dos fases, una lipídica y la fase acuosa, la decantación y la coalescencia espontánea de los glóbulos grasos en la superficie de la leche es lenta; por esto hay que acelerarlos por medio de separadores centrífugos que descarga continuamente por una parte la crema y por otro lado la leche descremada. La leche, químicamente es una emulsión grasa / agua; la cual es bastante inestable, y esto se aprovecha para separar.

Es así que podemos descremar en forma natural o mecánica. Debido a los glóbulos grasos (D = 920 Kg/m3 ) y del plasma de la leche ( d =1030 K/m3) los primeros ascienden; esto origina el descremado o separación que se trata de evitar a menudo y que permita separa la leche en crema y leche descremada. El descremado se favorece mucho cuando los flóculos se agregan formando glóbulos, grumos y gránulos.

El principio de Arquímedes nos indica que la fuerza de un campo en una partícula esférica sumergida de un diámetro d es: F = 1/6 .a. π. d3 (Dp - Dg ) donde: a= aceleración que define al campo tanto de la gravedad como de la

centrifugación.

DG= densidad de los glóbulos grasos. Dp= densidad del plasma de la leche.

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El glóbulo graso adquiere una velocidad v y de acuerdo con Stokes la fuerza friccional que actúa sobre el glóbulo es : F = 3.π. d. nP. v.

donde: nP= viscosidad del plasma (no de la leche).

Ahora igualando las dos fuerzas iguales se obtiene la velocidad de Stokes: V= - a (DP - Dg )d2/ 18nP ... (ecuación de Stokes)

Para el descremado por gravedad a es igual a g (9.81 m/seg2); en un campo centrífugo:

a = R. W2, Donde: R = radio efectivo de la centrífuga

w = Velocidad angular en Rad/segundos. En una desnatadora de leche a es generalmente igual a 400 x g.

La ecuación de Stokes se cumple por varias condiciones y podemos mencionar los más importantes:

1. La concentración de glóbulos grasos debe ser muy baja.

2. Al descremado no deben alterarlo ni el movimiento browniano ni las corrientes de convección. Durante el descremado por gravedad siempre tiene lugar cierta modificación en los glóbulos grasos pequeños.

3. Los glóbulos deberían ser esferas lizas, lo que no es cierto en la mayoría de los glóbulos grasos homogeneizados.

La ecuación de Stokes por lo tanto es útil como referencia y para mostrar el efecto aproximado de diversas variables. En el descremado de la leche por centrifugación generalmente se busca que la leche descremada contenga la menor cantidad de grasa posible, a lo que se oponen los glóbulos pequeños. Dado el poco tiempo que necesita el descremado (unos 3 seg.) y que la leche se agita vigorosamente al entrar en la desnatadora, puede prescindirse de la aglutinación por frío de los glóbulos grasos.

El contenido graso de la leche descremada generalmente oscila en 0,1 a 1%, cuando la temperatura de descremado es baja (5ºc ). Dado que los glóbulos que ascienden son grandes y pequeños, la diferencia en tamaño glóbulos

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obtención de la crema, se procede bajo la influencia de la fuerza centrífuga y según el principio de la diferencia de densidad donde las partículas de menor densidad (crema) es lanzado al centro del bol en eje central y el componente de las partículas de mayor densidad (leche descremada) son lanzados hacia la periferie de la pared del tambor (ver fig.)

III. Materiales y Métodos.

Materiales.

Recipientes horizontales Agitador de acero inoxidable

Equipos y instalaciones de la planta Centrífuga.

Procedimiento del manejo de la centrífuga Funcionamiento de la centrífuga

Ver que tenga un nivel adecuado de aceite Verificar que la descremadora este bien armado Poner en funcionamiento la descremadora con agua Esperar que alcance las r.p.m. de trabajo

Dar paso al ingreso de la leche (37ºc)

Regular las llaves de salida de crema y leche descremada. Detener el funcionamiento de la descremadora

Desarmar la descremadora con ayuda del freno o topes. Lavar todos los accesorios que se tiene dentro de esta. Armar la descremadora observado cada una de las partes.

IV. Resultados y Discusión.

Evaluar las siguientes características de equipos o maquinarias usados en la obtención de cremas: a) Tipo de descremadora; b) Capacidad; c) Número de

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platos; d) Marca; e) Accesorios; f) Diagrama de producción; g) Tipos y Modelos; h) otros.

V. Miscelánea Láctea.

5.1. ¿Cuales son los factores del proceso de descremado?. 5.2. ¿Explique la biosíntesis de los lípidos de la leche?

5.3. ¿Cuales son los factores que alteran la composición del glóbulo graso en la leche de vaca?

5.4. ¿Mencione que relación existe entre el contenido de grasa y la acidez durante el descremado?

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8.2. Neutralización de Cremas

I. Objetivo.

Conocer el principio y las técnicas de neutralización de las cremas.

II. Fundamento.

La acidez aparente de la crema fresca varía inversamente a la cantidad de grasa que contiene, ya que las sustancias que la acidez están contenidos en la porción proteica (fase no grasa) de las cremas. La grasa normalmente es neutra, por lo que no tiene influencia alguna sobre la titulación de la muestra con el álcali (Veisseyre, 1980).

Generalmente, la crema sufre una acción de lipólisis (destrucción enzimatica de las grasa con la formación de ácidos grasos y glicerol), ésta acción, forma ácidos grasos y glicerol. La reacción general de neutralización química se representa:

a) CH3 ─CHOH ─ COOH + NaOH ──> CH3 ─CHOH ─ COONa + H2 O

Ácido láctico Lactato de Sodio

b) 2CH3 ─CHOH ─ COOH + Ca (OH)2 ──> (CH3 ─ CHOH ─ COO)2 Ca

+ H2O + CO2 CH3 CH3 │ │ CHOH CHOH │ │ COOH COO + Ca (OH)2 ───> ──> Ca + 2 H2O CH3 PM = 74 COO │ │ CHOH CHOH │ │ COOH CH3 PM = 90

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la acidez del producto a un nivel razonable, con la finalidad de:

1. Facilitar un manejo adecuado durante el tratamiento de pasteurización evitándose que la crema se coagule o se queme, o presente dificultades durante su remoción de las superficies de contacto de las cuales recibe calor.

2. Evitar la acción de la caseína que engloba grasa y que protege a los gérmenes durante el tratamiento térmico.

3. Se logra acondicionar al substrato crema que favorezca el normal desarrollo de los cultivos lácticos, ya que cuando son medios ácidos se inhibe su desarrollo.

4. Se logra mejorar las características sensoriales y por lo que su conservación es más eficiente, mediante la acción de los tratamientos conjuntos de la neutralización y su posterior e inmediata pasteurización. Todas las cremas ácidas deben ser neutralizadas o reducidas su acidez inicial de tal forma que la acidez en la fase no grasa, no supere los 18 ºD a 20ºD. Los álcalis, que más aplicación tienen en la neutralización de cremas, y considerando que la dosis teórica que neutralizan 90 gr. de ácido láctico son: Alcali Dosis

MgO 20 g.

CaO 28 g. Mg (OH)2 29 g. Ca (OH)2 37 g.

Cuando se utiliza los álcalis arriba indicados es necesario añadir un 20 % ya que parte del Calcio y magnesio se fija con la caseína. Los álcalis más usados son los siguientes: Alcali Dosis

NaOH 40 g. CO3Na2 53 g. CO3 HNa 84 g.

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para obtener resultados exactos, la muestra de crema debe ser pesada. Sin embargo, cuando se desean obtener resultados aproximados, se acostumbra medir la crema con una pipeta, ya que resulta más fácil y rápida. La acidez de la crema en relación al contenido de grasa varía tal como se presenta: CREMA % GRASA % Acidez (láctica)

1 40 0,10 2 30 0,11 3 20 0,12

La Neutralización de una crema, comúnmente se realiza por dos métodos :

a. Neutralización Química. Que consiste en la utilización de álcalis como

son: Mg(OH)2, Ca(OH)2, NaOH etc. El principio consiste en la reacción estequiométrica con el ácido láctico formado en la crema y de esta forma se reduce la acidez.

b. Neutralización Física. Consiste en un lavado con agua o leche

descremada, y mediante el uso de la centrífuga se neutraliza o se lava el ácido láctico en exceso.

III. Materiales y Métodos

Realizar en base a los equipos y materiales establecidos para la elaboración de Mantequilla.

IV. Resultados y Discusión

Realizar los controles del proceso de neutralización química y física, evaluando las condiciones, y metodologías. Realizar los gráficos correspondientes a la interacción del tipo de álcali y tiempo de neutralización, temperatura, etc.

V. Miscelánea Láctea

5.1. ¿Desarrollar problemas de aplicación referidos al cálculo de la acidez a reducir o neutralizar, cantidad de álcali a usar, Cantidad de agua a utilizar, cantidad de leche descremada, metodología, etc.?

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8.3. Elaboración de Cultivos Lácticos

I. Objetivo

Capacitar y mostrar, la tecnología de la elaboración de Cultivos Lácticos.

II. Fundamento.

Los cultivos iniciadores se definen como cultivos de una varias cepas pertenecientes a una o varias especies de bacterias deseables, que se utilizan para inocular leche cruda o pasteurizada con objeto de iniciar una fermentación (Sandine, 1989).

La acidificación espontánea de la leche y su transformación en productos lácteos, puede llevar en muchas ocasiones a la obtención de un producto final de características no uniformes o con defectos y alteraciones no deseadas.

La principal, aunque no única función, es la producción de ácido láctico en un proceso fermentativo a partir de la lactosa, azúcar mayoritario presente en la leche. Debido a ello, a menudo se les denomina fermentos lácticos o cultivos lácticos iniciadores. Los Microorganismos implicados son bacterias de los géneros Streptococcus, Lactobacillus (termobacterias y estreptobacterias) y Leuconostoc.

Además de las bacterias lácticas, en algunas ocasiones se añaden a los fermentos para la fabricación de quesos, los llamados cultivos secundarios, constituidos también por bacterias o por mohos y levaduras, los cuales actúan durante la maduración del queso produciendo compuestos que intervienen en el aspecto, aroma y bouquet de los mismos. Así, por ejemplo, Brevibacterium linnens confiere un color rojo anaranjado por difusión de pigmento a la superficie de los quesos Brick y Limburger, así

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1987), Propionibacterium freudenreichii sub shermanii, se incorpora junto con bacterias lácticas termófilas en la fabricación de quesos suizos(Emmental y Gruyére) debido fundamentalmente a su capacidad de producir ácido propiónico CO2 a partir de ácido láctico lo que da lugar a la formación de grandes “ojos” en éstos quesos (Steffen y col., 1987). En la actualidad se utiliza también la adición de Lactobacillus bifidus junto con los cultivos normales iniciadores del yogur y de las leches acidófilas para la fabricación de Biogur, una leche terapéutica.

El grupo más importante está integrado casi exclusivamente por bacterias L.A.B. . La principal, aunque no única función, es la producción de ácido láctico en un proceso fermentativo a partir de lactosa, azúcar mayoritariamente presente en al leche. Debido a ello, a menudo se los denomina fermentos Lácticos o Cultivos lácticos iniciadores.

Los Microorganismos implicados son bacterias de los géneros

Streptococcus, Lactobacillus, (termobacterias y estreptobacterias) y Leuconostoc.

III. CLASIFICACIÓN DE CULTIVOS LACTICOS

3.1. ASPECTOS TECNOLÓGICOS

 VELOCIDAD DE ACIFICACIÓN

 PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS AROMÁTICOS  ACTIVIDAD PROTEOLÍTICA

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3.2. CLASIFICACIÓN FUNDAMENTAL

3.1.2. TEMPERATURA ÓPTIMA DE CRECIMIENTO

a. Cultivos Mesófilos

Poseen un óptimo crecimiento entre 22-34°C. Son los más utilizados en la industria quesera, así como en la fabricación de crema acidificada, mantequilla, etc.

Los fermentos Mesó filos en la industria láctea y fundamentalmente en la industria quesera pueden presentarse en forma de:

a.1. Mezclas de composición desconocida (Mixed strains o fermentos mixtos).

a.2. En forma de Cepas Puras Únicas o en Pares (single strains o fermentos de cepa pura)

a.3. Compuestos de tres, cuatro o a veces más Cepas (múltiple strains o fermentos múltiples) de composición perfectamente conocida

b. Fermentos Termófilos

Las Bacterias termófilas cuya temperatura óptima de crecimiento está entre 37-45°C se utilizan en la fabricación de leches acidófilas, yogur y en la elaboración de quesos de pasta cocida, como el Emmental y el Gruyére, en los que se alcanzan temperaturas de cocción de la cuajada muy elevadas. En todos los casos la flora está compuesta por Str. thermophilus y diferentes especies de lactobacilos como L. Bulgaricus en el caso del yogur, y L. Lactis, L. Helvéticus y L. Fermentum además de L. Bulgaricus en el caso de leches fermentadas y quesos tipo suizo (ver tabla 17).

Algunas cepas integrantes de los fermentos del yogur producen sustancias viscosas que confieren características especiales de textura al producto. El acetaldehído, principal

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cantidades de diacetilo y acetoina pueden provenir de

carbohidratos, aunque en bacterias lácticas

homofermentativas sólo se producen si existe una fuente adicional de pirúvico. Sin embargo la vía más común de formación de acetaldehído es a partir del metabolismo de aminoácidos, y concretamente de la conversión de treonina a glicina por la treonina aldolasa (Marshall, 1987).

Tabla 17. Bacterias utilizadas en la fabricación de Productos Fermentados

Bacteria Producto

Lactobacillus bulgaricus

Lactobacillus lactis Quesos: Parmesano, Romano, Grana, Emmental, Gruyére. Lactobacillus helveticus

Lactobacillus casei

Kefir, Kumiss, yogur. Lactobacillus acidophilus Leche acidófila, Kefir.

Lactobacillus plantarum Quesos: Parmesano, Romano y Grana

Streotococcus thermophilus Quesos Emmental, Cheddar e italianos Yogur

Streptococcus lactis subsp.diacetilactis Streptococcus cremoris

Streptococcus lactis Leuconostoc cremoris Leuconostoc dextranicum

Quesos duros(Cheddar,

Manchego,Cheshire, Gouda, Edam), semiduros(Lancaster),

Blandos(Quarg,Feta, Cottage, de crema), Madurados superficialmente por mohos(Cammembert, Brie,) o por Bacterias(Limburger, Brick) y Quesos Azules(Roquefort, Stilton, Azul Danés, Gorgonzola).

Crema ácida, mazada fermentada, mantequilla.

Streptococcus durans

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3.3. COMPOSICIÓN 3.3.1. Fermentos O

También denominados N, integrados exclusivamente por bacterias formadoras de ácido, Str. cremoris y Str. lactis. Se utilizan fundamentalmente para la fabricación de quesos en los que interesa preferentemente la producción de ácido.

3.3.2. Fermentos L:

Contienen además de las bacterias acidificantes (Str. cremoris, y Str. lactis) , especies de Leuconostoc como microorganismo responsable del aroma al ser productor de CO2 y diacetilo. Las especies más comúnmente utilizadas son Leuconostoc cremoris y/o Leuconostoc dextranicum

3.3.3. Fermentos D.

Están compuestos de Str. cremoris, Str. lactis y Str. lactis sub. Diacetylactis como microorganismo aromatizante.

3.3.4. Fermentos DL:

Compuestos por Str. cremoris, Str. lactis, Str. lactis sub. Diacetylactis y Leuconostoc cremoris y/o Leuconostoc dextranicum.(Gomez y Pelaez; 1989)

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IV. CRECIMIENTO DE CULTIVOS LAB

TIEMPO DE GENERACION

Las principales reacciones de la síntesis celular son reacciones de polimerización, proceso por el cual los polímeros (macromoléculas) se sintetizan a partir de monómeros: síntesis de DNA, RNA y proteínas; que una vez sintetizadas se ensamblan formando las estructuras celulares tales como la envuelta celular, flagelos, ribosomas, cuerpos de inclusión, etc. En la mayor parte de los microorganismos este crecimiento continúa hasta que las células se dividen en dos nuevas células. El tiempo que requiere una célula para completar su ciclo es muy variable y depende de factores nutricionales y

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genéticos. El intervalo que transcurre en la formación de dos células a partir de una célula se llama generación y el tiempo requerido para esto es el tiempo de generación.

Cálculo del tiempo de generación

Tiempo de generación (G) es el tiempo requerido para que una célula se divida o una población se duplique.

t G = ---

N

Si partimos de una célula al cabo de una generación habrá duplicado su número y así sucesivamente en cada generación. Como se puede comprobar el crecimiento se produce en progresión geométrica:

1 generación ---> 2 células = 21 2 generaciones ---> 4 células = 22 3 generaciones ---> 8 células = 23 4 generaciones ---> 16 células = 24 5 generaciones ---> 32 células = 25

Si partimos de N células (en microbiología los estudios se realizan con poblaciones), a un tiempo determinado (Ta) tenemos un número de células determinadas (Na). En la primera generación se duplicará el número de células (2Na) y así sucesivamente de tal manera que al cabo de un tiempo determinado Tb el número de células determinadas será Nb (Nb = 2n Na) donde n es el número de generaciones transcurridas desde Ta hasta Tb. En esta fórmula (Nb = 2n Na) conocemos todos los parámetros excepto el número n de generaciones transcurridas por lo que aplicando logaritmos será posible calcularlo. Una vez obtenido el número de generaciones n transcurridas en un tiempo t podremos calcular el tiempo de generación G para ese microorganismo.

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1 generación ---> 2Na = 21 Na 2 generaciones ---> 4Na = 22 Na 3 generaciones ---> 8Na = 23 Na 4 generaciones ---> 16Na = 24 Na 5 generaciones ---> 32Na = 25 Na n generaciones (Tb) ---> Nb = 2n Na Nb = 2n Na lg Nb = n lg 2 + lg Na lg Nb - lg Na n = --- lg 2 lg Nb / Na n = --- lg 2 Nb n = 3,3 lg --- Na t G = --- 3,3 lg Nb / Na

El tiempo de generación de la levadura Saccharomyces cerevisiae es de 90 minutos y el de la bacteria Escherichia coli es 20 minutos. Esta bacteria tiene un crecimiento muy rápido de tal manera que a partir de una sola célula se obtienen al cabo de 8 horas (8 x 60 = 480 minutos; 480: 20 = 24 generaciones; 224 = 2 x 106 células) 2 millones de células. Esta misma

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bacteria al cabo de dos días se habría multiplicado hasta 2,2 x 1043 células. Una bacteria pesa aproximadamente 10-15 - 10-11 gramos por lo que el peso de todas estas células es de aproximadamente 2,2 x 1030 gramos que equivalen a 8 veces el peso de la Tierra.

V. CURVA DE CRECIMIENTO

Es la representación gráfica del logaritmo del número de células frente al tiempo. La curva teórica sería una recta pues los microorganismos estarían creciendo constantemente pero en la práctica la curva presenta distintas fases:

 Fase de latencia: período de adaptación de un microorganismo a un

nuevo medio de cultivo.

 Fase exponencial o logarítmica: aumento regular de la población que

se duplica a intervalos regulares de tiempo (G).

 Fase estacionaria: cese del crecimiento por agotamiento de nutrientes,

por acumulación de productos tóxicos, etc.

 Fase de declinación o muerte: el número de células que mueren es

mayor que el número de células que se dividen.

Las propiedades de un microorganismo dependerán de la fase de la curva en que se encuentren (la producción de antibióticos se lleva a cabo en la fase estacionaria).

CRECIMIENTO SINCRONICO

Hasta ahora se ha descrito el modelo de crecimiento de poblaciones bacterianas. Estos estudios no permiten concluir nada sobre el tipo de crecimiento de las distintas células ya que en la mayoría de los cultivos bacterianos el tamaño celular está distribuido al azar. Para obtener información sobre el tipo de crecimiento de las distintas bacterias debe recurrirse a los cultivos sincrónicos, es decir, cultivos en los que todos los

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se puede conseguir por diversas técnicas:

Inducción: cambios repetitivos de temperatura o suministrando nutrientes.

Selección: filtración o centrifugación diferencial.

Una curva de crecimiento sincrónico es del siguiente tipo: el número de células del cultivo permanece aproximadamente constante durante el tiempo en el que las células recién formadas aumentan de tamaño; luego, el número de células se duplica de manera brusca.

CULTIVO CONTINUO

Consiste en mantener la población microbiana en fase exponencial de crecimiento. Se utiliza en fermentaciones industriales que requieren actividad metabólica máxima. Los sistemas de cultivo continuo pueden hacerse funcionar como quimiostatos o como turbidostatos. En un quimiostato la velocidad de flujo de entrada y salida de nutrientes se mantiene a un valor determinado de tal manera que la velocidad de crecimiento del cultivo queda ajustada a esa velocidad de flujo. En un turbidostato el sistema incluye un dispositivo óptico que regula la turbidez controlando la velocidad de flujo.

DETERMINACION DEL CRECIMIENTO MICROBIANO

El cálculo del número de células que existen en una suspensión se puede llevar a cabo mediante el recuento celular (microscopía, número de colonias), masa celular (peso seco, medida del nitrógeno celular, turbidimetría) o actividad celular (grado de actividad bioquímica en relación al tamaño de la población). Todos estos métodos se clasifican en dos apartados: métodos directos y métodos indirectos.

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

Métodos directos:

o Recuento del número de células en una cámara Thomas o Peso seco celular

o Determinación de nitrógeno o de proteínas totales

o Determinación de DNA



Métodos indirectos:

o Recuento de colonias en placa o Recuento sobre filtro de membrana o Consumo de oxígeno

o Liberación de dióxido de carbono

o Concentración de un enzima constitutivo o Decoloración de un colorante

o Incorporación de precursores radiactivos o Medida de la turbidez

EFECTO DE LOS FACTORES AMBIENTALES SOBRE

EL CRECIMIENTO

 Temperatura  pH

 Agua

 Oxígeno

FUNCIONES DEL CULTIVO LACTICO

La primera y principal función de los cultivos lácticos es la acidificación de la leche, como consecuencia del metabolismo del carbohidrato mayoritario presente en la misma, la lactosa, el cual necesitan como fuente de energía y crecimiento. El transporte de la lactosa sin fosforilar y fosforilada durante la translocación, hacia el interior de la célula se realiza a través de dos mecanismos: el sistema permeasa y el sistema fosfotransferasa dependiente del fosfoenolpiruvato (PEP/PTS)(Mc. Kay col., 1970).

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El primero esta presente en las bacterias termófilas ( Str. thermophilus, L. b

Helveticus, y L. lactis) y los Leuconostocs, mientras que el segundo es

propio de los estreptococos del grupo N de Lancefield. En todos los casos la lactosa es hidrolizada a glucosa, galactosa o galatosa-6-fosfato, que sigue posteriormente rutas diferentes en función al tipo de microorganismo.

Los estreptococos del grupo N fermentan la glucosa siguiendo la ruta glicolítica de Embden - Meyerhoff y la galactosa-6-fosfato a través de la ruta de la tagatosa para dar finalmente 6 moles de ácido láctico y 6 moles de ATP a partir de 1 mol de lactosa. Esta es la denominada ruta Homo fermentativa. El Str. thermophilus y en los Lactobacillus Termófilos homo fermentativos, la glucosa sigue la vía glucolítica, mientras que la galactosa suele acumularse en el medio, como consecuencia de los bajos niveles de galactoquinasa en S. Thermophilus, L. láctis, L. bulgaricus, mientras que el L. Helveticus puede metabolizar la glucosa-6-P por vía de Leloir(Thomas y Crow, 1984).

En los Leuconostocs el metabolismo posterior de la glucosa es a través de la vía heterofermentativa de la fosfocetolasa y de la vía glicolítica, y el de la galactosa por la ruta de Leloir, resultando 2 moles de lactato, 2 moles de CO2 y otros 2 moles etanol, así como 2 moles de ATP por cada mol de lactosa fermentado.

FACTORES QUE AFECTAN LA PRODUCCIÓN DE

ACIDO LÁCTICO

La producción de ácido por las bacterias lácticas puede verse afectada por diferentes factores entre los cuales cabe destacar:

1. Factores Genéticos

El poder acidificante de las bacterias, se encuentran codificadas en el ADN plasmídico y que existen variantes rápidas y variantes lentas de estreptococos en cuanto a su capacidad para metabolizar la lactosa. Estas propiedades pueden ser modificadas genéticamente en la línea

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de potenciar ciertas características que interesen como es la modificación de fermentos para la maduración acelerada de quesos.

2. Sustancias Inhibidoras o Estimulantes Propias de la Leche

La leche tiene sustancias inhibidoras del desarrollo de bacterias lácticas que, bien pueden estar presentes de forma natural, o ser añadidas a la misma. Las inmunoglobulinas y con mucha mayor importancia el sistema “lactoperoxidasa – tiocianato – peróxido de hidrógeno”, son un ejemplo de ello. Por otra parte, la presencia de antibióticos en la leche puede crear serios problemas en el desarrollo del fermento habiéndose demostrado que 0,02 U.I. de penicilina son suficientes para descender la actividad del fermento, cuando éste es cultivado en leche en condiciones experimentales con penicilina añadida,(Stadhouders, 1974).

La leche puede contener también sustancias estimulantes como CO2 (Driessen y col. 1982), o β – galactosidasa, habiéndose utilizado la adición de ésta última para incrementar el desarrollo de algunos estreptococos en los ensayos de aceleración de la maduración de quesos,(Olano y col. 1983; Farahat y col, 1985; Ridhe y col. 1984).

3. Infección con Bacteriófagos

La infección con bacteriófagos es uno de los principales problemas que afectan la producción de ácido por las bacterias del fermento. Aún cuando se han ensayado diversos procedimientos como la utilización de medios de cultivo con sustancias inhibidoras de fagos, éstos no han dado buenos resultados y algunos de los medios comerciales disponibles presentan escasa capacidad inhibitoria.

Los monocultivos y los fermentos múltiples o mixtos ofrecen individualmente ventajas y desventajas en este aspecto, y como ya se ha apuntado anteriormente, la composición de dichos cultivos iniciadores en cuanto al equilibrio existente entre cepas sensibles e

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correcto desarrollo de la fermentación.

4. Condiciones de Fermentación

La temperatura de coagulación y en su caso de calentamiento de la cuajada en la fabricación de quesos, así como el pH, son obviamente factores que también influyen en la producción de ácido láctico.

Temperaturas superiores a 36ºC retrasan la acidificación por parte de muchos fermentos mesófilos y temperaturas aún superiores pueden incluso limitar el desarrollo de estas bacterias. En este caso se utilizan fermentos termófilos, existiendo un compromiso entre variantes lentas y rápidas en la producción de ácido, para evitar la formación de péptidos amargos (Stadhouders, 1974).

5. Variabilidad de la Leche

Las variaciones diarias existentes en la producción de ácido durante la fermentación de la leche, dependen no sólo de cambios en la actividad del fermento sino también de la variabilidad que presenta la propia leche que va a ser procesada. Dichas variaciones pueden minimizarse, estandarizando la leche antes de su inoculación.

La producción de ácido durante la coagulación de la leche afecta por otra parte a varios aspectos importantes de la farbicación delqueso, (Cogan y Daly, 1987). En primer lugar, el descenso de pH facilita la coagulación por el cuajo y afecta la desnaturalización del mismo y los niveles de cuajo residual en cuajada. Esto va a tener un efecto importante en la subsiguiente proteólisis durante la maduración y consecuentemente en el flavor y la textura.

La acidificación afecta también a la sinérisis del coágulo e influye por lo tanto directamente en el rendimiento quesero, así como en el contenido

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de humedad en el queso durante la maduración. La solubilización del paracaseinato bicálcico dependiente directamente de la producción de ácido láctico por las bacterias del fermento, modifica la suceptibilidad de la caseína a la proteólisis e influye en las propiedades reológicas del queso.

Sin embargo, uno de los efectos más importantes a considerar de la actividad del fermento, es la inhibición del desarrollo de muchas bacterias patógenas o simplemente causantes de alteraciones, como consecuencia del descenso del pH y al tener el ácido láctico un efecto estabilizante importante en virtud de sus propiedades antibacterianas, (Babel, 1977).

La producción por bacterias lácticas de sustancias antibióticas como la nisina, afecta también el desarrollo de bacterias esporuladas productoras de ácido butírico como Clostridium tyrobutiricum responsables del hinchamiento tardío de los quesos.

Metabolismo del citrato

El acetaldehído, la acetoina y el diacetilo, son los principales compuestos que se forman a partir del citrato a través de la ruta indicada en la figura 2.

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TPP

Citrato Oxalacetato Piruvato Acetaldehído-TPP Citrato liasa Oxalacetato

descarboxilasa Acetil-CoA Acetolactato Sintetasa Diacetilo sintetasa Acetolactato CoASH Acetolactato Descarboxilasa CO2 TPP Acetoína Diacetilo reductasa reductasa

2,3 Butilen glicol Acetoina Diacetilo

NAD(P)+ NAD(P)H NAD(P)+ NAD(P)H

Figura 2. Metabolismo del Citrato en Leuconostoc spp y Str. Lactis sb diacetilactis (Kempler y Mc Kay, 1979)

Dicho metabolismo es una características codificada en

plásmidos(Kempler y Mc Kay, 1979) y es importante únicamente en los fermentos mesófilos constituidos por Str. Lactis sub. Diacetylactis y

Leuconostoc spp. Las bacterias lácticas termófilas(Str. Thermophilus, L.

bulgaricus y L.helveticus) no metabolizan citrato(Tinson y Col. 1982; Hickey y col. 1983), aunque pueden formar pequeñas cantidades de estos compuestos a partir del pirúvico proveniente de la glucosa por la ruta glucolítica, siempre y cuando exista un exceso de éste en el medio. Las cuatro enzimas que aparecen en la ruta del citrato, citrato liasa, acetolactato sintetasa, diacetil reductasa y acetoína reductasa (ver

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figura 2) han sido caracterizadas en Str. Lactis sub. Diacetylactis,

Leuconostoc spp. Y L- plantarum (Mellerick y Cogan, 1981; Cogan,

1981).

El citrato, que se encuentra en bajas concentraciones en la leche(28mM), no, puede ser utilizado como única fuente de enrgía por las bacterias aromatizantes presentes en los fermentos de quesería, necesitándose de la presencia de otros carbohidratos en el medio. Str. Lactis sub. Diacetylactis produce acetoína y diacetaldehído durante el crecimiento, en proproción 43:1(Cogan, 1982), mientras que Leuconostoc spp. Produce estos compuestos sólo después de haberse iniciado la producción de ácido(Drinan y col. 1976; Cogan y col. 1981). Aunque el metabolismo del citrato es el responsable de la formación de gas(aparición de pequeños ojos) y aroma en muchas variedades de queso, en ocasiones puede producir ciertos efectos indeseables como el agretamiento del queso(Cogan y Daly, 1987).

Metabolismo de las proteínas

Las bacterias lácticas componentes del fermento participan en la proteólisis que ocurre durante la maduración del queso, a través de enzimas unidas a la pared celular que pueden ser liberadas en el medio (enzimas exocelulares), enzimas unidas a membrana y enzimas endocelulares.

La leche contiene todos los aminoácidos esenciales para el desarrollo de bacterias lácticas se bien la concentración de éstos en forma libre en la misma, no es suficiente para cubrir las necesidades mínimas precisas para alcanzar el máximo desarrollo bacteriano. Como consecuencia de ello, los microorganismos necesitan utilizar las proteínas presentes en la leche y concretamente la caseína, como fuente de aminoácidos, a través de diversos mecanismos de transporte e hidrólisis que conduzcan a la liberación de éstos (Law y Kolstad, 1983).

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pueden atravesar la membrana citoplásmica con lo que han de ser previamente hidrolizados a péptidos más pequeños por proteinasas y peptidasas microbianas exocelulares o unidas a envolturas microbianas. De esta forma son transportados al interior e hidrolizados posteriormente a amnoácidos por enzimas endocelulares. Dichos enzimas pueden actuar también en el exterior celular hidrolizando péptidos cortos, cuando las enzimas se liberan al medio tras la lisis de las bacterias.

Las proteinasas de las bacterias lácticas se encuentran normalmente asociadas a la pared celular o en un entorno celular próximo(Thomas y col. 1974; Exterkate, 1975), estando la nformación genética necesaria para su síntesis codificada en plásmidos. Las membranas celulares contienen, sin embargo, poca actividad proteinásica, lo mismo que el

citoplasma de las células de estreptococos lácticos y

lactobacilos(Thomas y Mills, 1981; Castberg y Morris, 1976). Respecto a las peptidasas se ha encontrado al menos en la especie Str. Lactis, peptidasas extracelulares ligadas a la pared(Sorhang y Solberg, 1973), si bien la mayor parte de las mismas son intracelulares, estando solubilizadas en el citoplasma o asociadas a orgánulos celulares(El Soda y Desmazeaud, 1982).

Gracias a este completo equipamiento enzimático, la proteólisis ejercida por las bacterias lácticas es fundamental en la fabricación del queso. Inicialmente, proporciona los niveles de péptidos y aminoácidos necesarios para el desarrollo de altas densidades celulares en pocas horas. Se produce así ácido láctico y sustancias aromáticas. Su acción contínúa durante la maduración del queso, debiéndose la actividad proteolítica total presente en el mismo no solamente a las enzimas del cuajo residual, sino también a las enzimas microbianas exocelulares producidas durante el desarrollo celular y a las endocelulares liberadas

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durante la lisis(Gomez y col. 1988), que dan lugar a péptidos de bajo peso molecular y aminoácidos que contribuyen así al aroma y bouquet del queso.

Sin embargo, las bacterias lácticas pueden producir también defectos en el queso al liberar péptidos amargos en un proceso complejo en el que intevienen una serie de factores, como la velocidad de formación-degradación de los mismos, la retención de cuajo en cuajada, así como la temperatura de coagulación y/o de calentamiento de la cuajada en su caso (Stadhouders y Hup, 1975).

Metabolismo de los Lípidos

Respecto al sistema lipolítico de las bacteias lácticas, la mayoría de las cepas poseen lipasas intracelulares que se liberan al medio como consecuencia de la lisis celular durante la maduración del queso (Reth y Fitzgerald, 1975). Parecen ser más activas sobre mono y diglicéridos que sobre triglicéridos, liberando fundamentalmente ácidos grasos, de cadena corta y contribuyendo así al desarrollo del aroma de los quesos. Sin embargo, la lipolisis encontrada en quesos no madurados por mohos, no es tan importante como en quesos azules o tipo Cammembert, en donde la actividad lipolítica de las bacterias lácticas queda enmascarada por el sistema lipolítico de los mohos, mucho más activo sobre la grasa de leche y capaz de liberar mucha más cantidad de ácidos grasos libres responsables del aroma.

VI. Materiales y Métodos.

Materiales.

a. 02 termómetros.

b. Una marmita de 50 L

c. Un medidor de 500 mL.

d. Matraces de 02 L. para cultivo madre e intermedio. e. Tapers de 5 y 8 onzas.

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g. 01 bureta con escala de 25 mL.

h. NaOH al 1/9 N.

i. Fenolftaleína al 1% y 2% (solución alcohólica).

Métodos y Procedimientos

La metodología a seguir es de acuerdo al procedimiento establecido:

Etapas Del Procesamiento.

1. Usar leche estandarizada a 0,9 o 1% de grasa, puede ser leche recombinada, reconstituida; ajustar los sólidos totales a 14%.

2. Homogeneizar la leche.

3. Pasteurizar a 95º durante 30 minutos. 4. Enfriar la leche a 22-35ºC.

5. Inocular 2,5% de cultivo iniciador.(depende de la condición del Iniciador) 6. Mezcle bien la leche con cultivo y tape adecuadamente.

7. Incubar la leche a 22-35º durante 12 a 18 horas; después de la incubación la acidez de estar en 0,60 a 0,70% de ácido láctico; luego llevar a la cámara a 5 – 6ºC ( Muchas veces la incubación puede prolongarse a 24 Horas).

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Figura 3. DIAGRAMA DE FLUJO DE ELABORACIÓN DEL CULTIVO LACTICO ┌─────────────────┐ │ Leche Cruda │ └────────┬────────┘ │ │ ┌────────┴────────┐ │ Estandarización│ Grasa = 0.9 a 1% └────────┬────────┘ │ ┌────────┴────────┐ 65°C │ Homogeneización│ 500 PSI. └────────┬────────┘ │ │ ┌────────┴────────┐ │ Pasteurización │ 72°C x 15" └────────┬────────┘ │ │ ┌────────┴────────┐ │ Enfriado │ 22-37°C ┌─────┴───────┐ └────────┬────────┘ │Cultivo Liof.│ │ └─────┬───────┘ │ │ 2,5% ┌────────┴────────┐ └─────────────┤ Inoculación │ 22-37°C └────────┬────────┘ │ │ ┌────────┴────────┐ │ Incubación │ 16 – 24 Hrs. └────────┬────────┘ │ │ ┌────────┴────────┐ │ Enfriado │ hasta 5°C └────────┬────────┘ │ ┌────────┴────────┐ │ ALMACENADO │ └─────────────────┘

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En base al siguiente cuadro de controles, realice el proceso de elaboración del Cultivo Láctico:

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PROGRAMA DE PRODUCCION DEL MODULO DE ELABORACION DE CULTIVOS LÁCTICO

Nro. Componentes y Operación Medida Cantidad

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Leche utilizada. Leche Evaporada. Grasa. Acidez. Leche en Polvo Fermento Láctico Temperatura de Incubación Tiempo de Incubación. Acidez del Fermento Láctico. Acidez Final del Fermento LAB. Rendimiento. L. (K) L.(K) % % K. %(K.) °C. Hr. %. %. Kg. ... Observaciones:

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8.4. Elaboración de Yogurt

I. Objetivo

Capacitar y mostrar, dando a conocer los aspectos fundamentales de la tecnología de la elaboración del yogurt.

II. Fundamento.

Es indiscutible que la popularidad de los productos lácteos fermentados crece cada día y el surtido de ellos se amplía constantemente. En particular el yogurt. E progurth y el biogarde están incrementando rápidamente en el mundo. El yogurt es un alimento muy saludable, se digiere mejor que la leche, beneficia a la flora intestinal, aporta calcio y proteínas con muy pocas calorías.

El yogurt es una de las leches fermentadas mas antiguas que se conocen. A diferencia del kéfir, del kumis, que son levemente ácidos y alcohólicos, el yogurt es un producto de coagulación rápida, definitivamente ácido y sin alcohol. Es similar a otras leches fermentadas como el "leben" de Egipto, el "lebeny" de Siria, al Dadhi" de India el "mazun" de Armenia.

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Microorganismos Del Yogurt y Bioquímica

Las bacterias esenciales del yogurt son: Streptococcus termophilus y el Lactobacillus bulgaricus, que para mejor resultado deben estar presentes en aproximadamente la misma cantidad (1:1). De otra manera el yogurt podrá desarrollar defectos en consistencia, sabor y olor cuando esta mezcla se inocula, los streptococcus crecen más rápidamente que los bacilos y llegan a bacilos aumentan en números hasta que al final del período de inoculación restablecen su igualdad con los streptococcus.

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desarrolla óptimamente entre 45 y 50ºC acidificando fuertemente el medio. Puede formar hasta 2.7 % de ácido láctico en la leche. El Streptococus termophilus se multiplica entre 37 y 40 ºC pero también se desarrolla a 50ºC. Es una especie homo fermentativa termo resistente, que sobrevive a un calentamiento a 65 ºc durante 30 min. Es mucho menos acidificante que la especie Lactobacillus, puede ser destruida por un jugo termo resistente. Ambos gérmenes son microaerófilos y soportan muy bien los medios ácidos (pH de 4 a 4,5).

En el yogurt conviven en estrecha simbiosis. Cuando se cultiva conjuntamente producen más ácido láctico que cuando crecen aislados. El Lactobacillus bulgaricus favorece el Desarrollo del Streptococcus thermophilus. El Lactobacilo proteolítico obtiene ciertos aminoácidos de la caseína, las cuales activan el desarrollo del Streptococcus. La valina es uno de los más importantes (Walstra, 1986).

Al comienzo de la preparación, el pH de la leche es favorable al Streptococcus y éstos predominan y ponen en marcha la fermentación láctica. La reciprocidad de ésta simbiosis por parte del Streptococcus thermóphilus se demuestra en que este es productor de ácido fórmico, compuesto químico estimulante del desarrollo del lactobacillus bulgaricus. Se ha establecido que la proporción inicial de Streptococcus thermóphilus y Lactobacillus bulgaricus es de 3 a 2.

Elaboración

Los métodos comerciales para la elaboración del Yogurt varían considerablemente en ciertos aspectos, pero el proceso básico es el mismo en todas las plantas lecheras en que se fabrica. La leche de buena calidad, se calienta para reducir su carga bacteriana y facilitar el desarrollo de los microorganismos del Yogurt. Este tratamiento térmico puede variar en un

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rango de 82 ºC por 30 minutos, hasta 93 ºC por 60 minutos.

La leche puede ser entera o descremado, aunque la presencia de grasa mejora el aroma. La leche entera frecuentemente se homogeneiza. Después del tratamiento térmico, se procede a enfriar hasta más o menos 45ºC y se inocula con 2 a 3% del cultivo de yogurt. El inóculo se mezcla bien con la leche, se efectúa el envasado y, se realiza la incubación a 45ºC en baño maría o en cámaras controladas termostáticamente.

La acidez final depende de las preferencias del mercado consumidor pero la mayoría parece preferir un producto con acidez de 0,85 a 0,90 % de ácido láctico. Para llegar a esa acidez muchos fabricantes detienen la incubación cuando la titulación da un valor de 0,65 a 0,70 % de ácido láctico, pues la acidificación continúa aumentando durante el enfriamiento. En las condiciones indicadas, un cultivo activo de yogurt necesita solamente 2 1/2 a 3 1/2 horas para producir la cantidad deseada de acidez, pero esto depende del tipo de cultivo iniciador. El yogurt se enfría a 5ºC y se mantiene a esta temperatura hasta su distribución. Generalmente tiene una vida útil de 1 a 2 semanas.

Bifidus

Adicionalmente a estas propiedades, los científicos siguen investigando otras igualmente importantes:

En animales de experimentación se ha observado una relajación entre la prevención del cáncer y algunos virus, cuando se les implantan estas bacterias en el intestino.

A personas que tengan un nivel alto de colesterol, la ingestión regular y prolongada de productos con estas "bacterias biológicas " les ayuda a bajarlo.

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intolerantes. Reduce los niveles de amoniaco y fenol presentes en la sangre de pacientes con enfermedades crónicas del hígado.

Cuando el ser humano ingiere productos que contengan estas bacterias, éstas encuentran un hábitat adecuado en el intestino, y permanecen viables bajo condiciones normales. Ambos microorganismos son resistentes a sales biliares y a los PH bajos, condiciones normales en el paso por el estomago e intestino. En el caso de los derivados lácteos que contienen las bacterias tradicionales, hay únicamente un aporte nutritivo, ya que generalmente vienen pasteurizados o han sido guardados a bajas temperaturas y ellas requieren una temperatura de más de 37º para mantenerse vivas. No así cuando están liofilizadas, todavía en el empaque de la farmacia, entonces deben estar a 4º y en algunas presentaciones (Mesofilos, Termófilos y otras para la industria), bajo 0º.

Las "bacterias biológicas" pueden adicionarse a la leche fresca o a sus derivados, convirtiéndolos así, en alimentos altamente nutritivos y terapéuticos. Este descubrimiento implica un paso gigante en el campo de la biotecnología, el cual debe darse a conocer a todos los niveles, desde los industriales, hasta los consumidores, pasando por los profesionales de la salud.

CULTIVOS BIOLÓGICOS

Después de la presentación global de estos cultivos y sus propiedades, es necesario entrar a hablar mas en detalle sobre sus características fisiológicas nutricionales y terapéuticas.

IMPORTANCIA DEL ÁCIDO LÁCTICO

L (+)

En los últimos años se ha suscitado grandes discusiones acerca de los isómeros del ácido láctico presente en los productos fermentados. El ácido láctico juega un papel preponderante en el metabolismo humano. Es la

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principal fuente de energía del músculo cardiaco, al tiempo que interviene en la respiración celular del hígado, riñones, cerebro y músculos estriados. Se puede identificar bajo tres formas: D(-), L(+) y DL, que es la forma ópticamente inactiva.

El cuerpo humano metaboliza únicamente el isómero que el mismo puede sintetizar, o sea, el ácido láctico L (+), razón por la cual se le denomina

"ácido láctico fisiológico". La gran capacidad de asimilación de este isómero hace que se pueda ingerir en los alimentos sin ningún tipo de restricciones. En cuanto al isómero D(-) hay opiniones encontradas acerca de su degradación. Se dice que el cuerpo humano lo puede reabsorber, pero es eliminado en su gran mayoría sin ninguna modificación. Parece ser que el hombre no posee ninguna enzima para metabolizarlo. Lo poco que se metaboliza, es degradado muy lentamente, representándole al organismo un gran esfuerzo. Es por esto, que en Alemania Federal, las entidades oficiales pertinentes recomiendan la ausencia de este isómero en los alimentos infantiles y para el adulto no debe excederse de 100 mg/kg. de peso corporal diario.

El tipo de ácido láctico producido en la fermentación de los derivados lácticos depende en primera instancia de las bacterias utilizadas, y en segunda instancia de factores externos. La producción ideal del isómero DL es: 30 % D(-) y 70 % L(+).

Entre los productores de ácido láctico D(-) están Lactobacilos Bulgaricus (100%), Lactobacilos Lactis (100%) y las especies de Leuconostoc. Los que sintetizan el isómero L(+) son Streptococus Thermophilus (100%), Bifidobacterium Bifidus (95%) y Streptococus Lactis (97%). Por último Lactobacilus Acidophilus, Helveticus y Jughurti sintetizan el isómero DL. La preponderancia de uno u otro isómero depende de la especie y de la edad de cultivo. Entre los factores externos tenemos el tiempo y temperatura de incubación y la edad del producto.

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disminuir el crecimiento de tumores malignos. Se sabe que los carcinomas interfieren con los procesos respiratorios celulares, y se pudo demostrar que las células tumorales logran volver a utilizar en gran parte el oxígeno transportado a través de los eritrocitos, si se les suministra el ácido láctico L(+).

Desde el punto de vista industrial, se concluye la importancia del empleo de los cultivos biológicos, los cuales producen casi exclusivamente ácido láctico L(+). En algunos seguimientos realizados a productos con este tipo de cultivo se observó que al final de la vida útil no solo no se presentaba un descenso, sino al contrario mostraba un ligero aumento del isómero L(+). En el caso del yoghurt normal se llegó a un porcentaje entre 50-60% del isómero L(+), aunque variando algo el proceso industrial puede alcanzarse el 70 %.

III. Materiales y Métodos.

Materiales.

a. 02 termómetros. b. Una marmita de 50 L c. Un agitador

d. Un medidor de 500 mL.

e. Matraces de 02 L. para cultivo madre e intermedio. f. Tappers de 5 y 8 onzas.

g. Estabilizante (gelatina neutra, almidón, pectina, etc.) 200 gramos. h. 01 K de azúcar industrial.

i. Concentrado de fruta (Fresa, naranja, coco, piña, etc.). j. Leche fresca 10 L y Leche en polvo 220 gramos. k. 01 bureta con escala de 25 mL.

l. NaOH al 1/9 N.

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Métodos y Procedimientos

La metodología a seguir es de acuerdo al procedimiento establecido en el diagrama de flujo(figura 4).

Etapas Del Procesamiento.

1. Usar leche estandarizada a 0,9 o 1% de grasa, puede ser leche recombinada, reconstituida; ajustar los sólidos totales a 14%.

2. Homogeneizar la leche.

3. Pasteurizar a 95ºC durante 30 minutos. 4. Enfriar la leche a 45ºC .

5. Inocular 2,5% de cultivo yogurt iniciador.

6. Mezcle bien la leche con cultivo y tape adecuadamente.

7. Incubar la leche a 45ºC durante 2 a 3 horas; después de la incubación la acidez de estar en 0,60 a 0,70% de ácido láctico; luego llevar a la cámara a 5 – 6ºC ( Muchas veces la incubación puede prolongarse de 3 a 4 Horas). 8. Después de la incubación traslade el producto a cámaras frías de 5ºC y

agregue aditivos, azúcar de 8 a 10%.

9. Almacenar el yogurt por tres semanas a 5ºC.

Cálculos Del Ajuste de Sólidos Totales Con Leche En

Polvo

Ejemplo: Si se quiere una leche con 14% de ST., sabiendo que el % ST. de la leche es de 11,80%.

Ahora: Primero se determina la cantidad en k de ST. en la leche a utilizar: En 40 k de leche.

11,80 K (ST) ────── 100 K (leche). X1 ─────── 40 K (leche)

X1 = 11,8 x 40 X = 4,72 K. 100

Luego se calcula los kilogramos de ST. en la leche cuando tiene 14% de ST. por lo tanto:

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X2 = 5,6 K.

Por lo tanto la cantidad de leche en polvo a agregar a 40 K de leche será: X2 - X1 = 5,60 - 4,72 = 0,88 K de leche en polvo a agregar. Esta cantidad será necesario para llegar a 14% de ST.

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Figura 4. DIAGRAMA DE FLUJO DE ELABORACIÓN DE YOGUR BATIDO

Acidez = 16 – 18ºD Grasa, proteínas,  Grasa; y ST  14% 50ºC Adición de edulcorante 10% P/V 80 – 85 ºC x 20 a 42 ºC Adición de cultivo 2gr/100L. 42ºC x 5 h. pH = 4,5  10ºC Adición de Colorante y Saborizante Máx. 10 min. Adición de Conservante 0,01% a 5ºC x 48 h.  = densidad Recepción de Leche Filtración Pesado Normalización Calentamiento Filtración Pasteurización Enfriamiento Siembra-Inoculación Incubación Enfriamiento Batido Envasado Almacenamiento

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En base al siguiente cuadro de controles, realice el proceso de elaboración del yogur batido:

Nro. Componentes y Operación Medida Cantidad

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. Leche utilizada. Leche Evaporada. Grasa. Acidez. Leche en Polvo Azúcar. Colorante. Esencias. Sorbato de potasio. Fermento Yogur. Emulsificante. Estabilizante. Gelatina Neutra. Temperatura de Incubación Tiempo de Incubación. Acidez del Fermento Yogur. Acidez Final del Yogur. Rendimiento. L. (K) L.(K) % % K. K. g. mL. g. L. g. g. g. ºC. Horas. % % K (%) ... Observaciones:

V. Miscelánea Láctea.

1. ¿Hable sobre la bioquímica del Yogur?

2. ¿Explique Sobre la isomería del Ácido que se forma en el proceso de elaboración del Yogur?

3. ¿Explique sobre el Proceso de Fermentación del Yogur; Tipos, Etc. ? 4. ¿Explique sobre las propiedades Reológicas del Yogur; Medición. ?

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8.5. Elaboración de Quesos

I. Objetivo:

Aplicar la enseñanza modular del proceso de elaboración de quesos.

II. Fundamento.

Desde el punto de vista químico - bioquímico la leche de vaca está constituida fundamentalmente de PROTEÍNAS (Caseínas, lactoalbúmina, lactoglobulina), CARBOHIDRATOS (Lactosa), CENIZAS (Sales Minerales); además contiene un conjunto importante de ENZIMAS, VITAMINAS, que en conjunto determinan la materia prima indispensable para la elaboración de quesos.

La denominación "quesos" se reserva al producto fermentado o no, obtenido por coagulación de la leche, de la nata, de la leche desnatada o de su mezcla, desuerado y contiene como mínimo 23 g de extracto seco por cada 100 g de queso. Olson y Mocquot (1980), indícan que el queso es básicamente una forma concentrada de la leche, obtenida por coagulación de la caseína, que retiene la mayoría de la grasa de la leche y parte de la lactosa, agua y proteínas del suero; la mayoría del agua y los componentes solubles son separados como suero durante la manipulación de la cuajada.

Por otro lado el queso es una de las formas más antiguas de conservar los principales elementos nutritivos de la leche, como son las proteínas (caseína), grasa, sales insolubles, agua y pequeñas cantidades de lactosa, albúmina y sales solubles de la leche que son concentradas por coagulación estos componentes, por medio de la renina o ácido láctico producido por microorganismos. Una vez terminado la coagulación, parte del agua de la leche es removida mediante el calentamiento, agitación desuerado y prensado de la cuajada. Es importante remarcar que la obtención de queso no madurado puede esquematizarse según el siguiente esquema:

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LECHE │ │ ┌──────────┼──────────┬────────┐ │ │ │ │

LACTOSA PROTEINA SALES GRASA ││ │ │ │ ││ │ │ │ ││ │ │ │ FERMENTO ││ │ │ │ │ ││ │ │ │ CUAJO │ ││ │ │ │ │ └─────┬──────┘└─────────┼──────────┴────────┘ │ ACIDO LACTICO │ │ │ │ │ CALENTAMIETO │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ COÁGULO │ │ │ ├───────────── │ │ │ │ │ CUAJADA │ │ │ │ SAL │ │ │ QUESO

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Tinguely y Pernodet (1993), indican que la preparación de la leche de quesería debe ser sometida a un previo tratamiento con el objeto de obtener una materia prima para los fines de elaboración de quesos:

1. NORMALIZACIÓN de la

composición química de la leche y del queso.

GRASA. PROTEÍNAS. ┌───────────────────┐ │ │ │ PREPARACIÓN de la │────── 2. Saneamiento │ LECHE │ microbiano. └───────────────────┘ Proliferación de bacterias específicos a cada tipo de queso.

Destrucción y Eliminación de las células indeseables.

Aporte y Multiplicación eventual de microorganismos específicos

3. CORRECCIÓN y REGULACIÓN de las aptitudes tecnológicas. Aptitud frente a:

- La coagulación. - La sinérisis. - La acidificación.

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pueden resumirse en el siguiente esquema de proceso:

PREPARACIÓN DE LA LECHE

1. *Normalización en grasa y compuestos nitrogenados.

*Tratamiento térmico.

2. Siembra de la leche, Pre-maduración.

*Corrección de las aptitudes tecnológicas.

3. Cuajado: Aporte del enzima coagulante.

*Coagulación: Cambio de estado físico.

4. Desuerado: Separación de la cuajada del suero. OPERACIONES DIVERSAS

Dependiendo del tipo o variedad de queso.

* Sinéresis Sinéresis

Completada por:

Acción lenta e incompleta - Cortado

- Mezclado

Acidificación Según el ES. - Calentamiento

y mineralización - Lavado(E. suero) deseadas. Preprensado

Queso húmedo desmine- Acidificación.

ralizado.

Continuación del Desuerado 5. Salado. Difusión del suero en la salmuera.

Secado. Pérdida de agua.

6. Maduración. Pérdida de agua.

Elevación del pH.

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La desestabilización del sistema micelar de la leche es característica de la producción del queso y consiste en la formación de un gel, debido fundamentalmente a la hidrólisis por acción de la Renina. Desde el punto de vista químico-bioquímico, el proceso para la desestabilización se consideran dos fases inducidas por la acción de la Renina:

FASE PRIMARIA

La renina hidroliza la k-caseína; esta fase primaria o fase enzimática lleva la ruptura entre los aminoácidos 105 y 106 de la k-caseína, que son la phe y la met respectivamente. Esta hidrólisis tiene como resultado la separación de la fracción hidrofílica soluble (macropéptido) que contiene los residuos ácidos, el grupo fosfato y las unidades de carbohidratos de la fracción hidrofóbica (para k-caseína) (Swaisgood, 1975; Hill, 1969).

La formación de para k-caseína a partir de la k-caseína sigue una cinética

de Michaelis-Menten, con una Km entre 2.6 x 10- 4 M y 5 x 10- 4 M y una velocidad máxima (Vmáx.) aproximada de 1.01 x 10- 5 mol/L. seg- 5 (Chaplín, 1980; Dalgleish, 1979).

La fase primaria puede ser representado por la siguiente ecuación:

Kappa-caseína

para-Kappa-caseína

+

macropéptido

(PM= 6000 – 8000 Daltons) (insoluble) (soluble)

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Las micelas modificadas se agregan. Se acepta que la αs1 y ß-caseínas son gradualmente hidrolizadas por largo tiempo, llamándose en algunas ocasiones a esta etapa fase terciaria (Kato, 1980).

La fase secundaria es de carácter no enzimático. Los iones de Ca++ son requeridos para que se produzca la coagulación. Las condiciones óptimas para la acción de la renina incluye un rango de temperatura de 40 a 42ºC (104 - 107.6ºF). La coagulación esta influenciada por el pH de la leche. La reacción es más fuerte a un pH más bajo alrededor de 6.6 a 5.8. La coagulación no ocurre a pH alcalinos fuertes.

Slattery (1976) y Bingham (1975), indican que la formación del péptido ácido soluble y el carbohidrato por acción de la renina invierte la carga en la k-caseína haciéndola mucho más sensible a la precipitación con iones de calcio. Esta remoción reduce la carga en la Superficie de la micela en la que se encuentra la k-caseína y permite las interacciones entre las micelas con la consiguiente coagulación.

La liberación del glicopéptido de la k-caseína aumenta a medida que el tiempo se incrementa después de la adición de renina, a la estabilización de esta liberación por lo general se le considera como el fin de la fase primaria.

Como sabemos el queso es uno de los alimentos más antiguos que se conoce desde la existencia del hombre en la tierra, se estima que existen más de 4 000 los tipos de quesos que se conocen en el mundo. Dentro de esta enorme variedad, existen unos cuantos tipos de quesos conocidos a nivel de una zona o país así como en el Perú hay variedades privilegiados en la que se encuentran los quesos frescos, el queso Andino, el queso cremoso, Los quesos procesados (Fundidos), el queso ricotta, etc.,

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Los Coagulantes en la Industria Quesera

Diferentes Proteasas son capaces de producir la coagulación de la leche pero algunas de ellas son demasiado proteolíticas, poco específicas y pueden causar una reducción tanto en el rendimiento quesero como en la calidad final del producto, y así sólo unos cuantos tipos de coagulantes, de los conocidos, son aptos para su utilización en diferentes variedades de quesos.

Cuajos y Coagulantes

La norma general de identidad y pureza para el cuajo y otros enzimas coagulantes de leche destinados al mercado nacional, clasifica estos productos bajo la denominación de cuajo y coagulantes de leche. El cuajo es el producto líquido, pastoso ó sólido, cuyo componente activo está constituido por la mezcla de los enzimas obtenidos por extracción de los cuajares de rumiantes exclusivamente. El cuajo puede ser de origen vegetal o microbiano y sus mezclas (Ver Tabla 18).