PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 51
Int. Cl.: A23C 1/12(2006.01) A23C 9/152(2006.01) 12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T386
Número de solicitud europea:01127925 .4 86 Fecha de presentación :23.11.2001 87 Número de publicación de la solicitud:1314357 87 Fecha de publicación de la solicitud:28.05.200354
Título:Proceso para la preparación de leche en polvo y productos lácteos concentrados.45
Fecha de publicación de la mención BOPI: 16.12.200745
Fecha de la publicación del folleto de la patente: 16.12.200773
Titular/es:Société des produits NESTLÉ S.A. P.O. Box 3531800 Vevey, CH
72
Inventor/es:Berrocal, Rafael74
Agente:Isern Jara, JorgeAviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art. 99.1 del
2
287
065
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 DESCRIPCIÓN
Proceso para la preparación de leche en polvo y productos lácteos concentrados.
Antecedentes de la invención
La presente invención está relacionada con un proceso para la preparación de un producto lácteo graso como un concentrado líquido o en polvo.
En la preparación de concentrados lácteos y leche en polvo, es económico concentrar la producción en regiones donde la leche fresca está disponible en grandes cantidades y a precios económicos. Por lo tanto, es deseable aumentar la capacidad del equipamiento de secado existente instalado, en particular las torres de secado por pulverización, sin inversión en nuevo equipamiento. Una forma de conseguir esta meta podría ser la introducción de leche altamente concentrada en el paso de secado. El problema es que tan pronto como el contenido de materia seca del concentrado supera el 50% en peso, la viscosidad sufre un aumento exponencial. Otro problema es que en el tratamiento de la leche altamente concentrada ocurre un deterioro de la calidad del producto como consecuencia de del aglutinado de la grasa de la leche altamente concentrada, principalmente durante la homogeneización. La homogeneización no puede omitirse debido a la baja solubilidad del polvo obtenido a partir de leche no homogeneizada.
La patente US 5223299 describe la producción de leche evaporada sin sales estabilizantes en la que se mezcla un producto lácteo que contiene fosfolípidos derivados de la leche con un producto lácteo, que entonces se trata con calor y se concentra mediante evaporación.
La SU 1308309 describe un sustituto seco de la leche entera obtenido mediante el concentrado de leche desnatada, la adición de una mezcla grasa, emulsificado y secado de la emulsión.
La GB 1266619 describe productos alimenticios en polvo, en particular productos lácteos en los que se utiliza un agente tensioactivo como agente emulsificante y humectante.
La US 3773519 describe un proceso para el tratamiento de de un producto lácteo graso en polvo, en el que se aplica un recubrimiento de lecitina sobre los aglomerados de polvo para potenciar sus propiedades de reconstitu-ción.
La J73005028 está relacionada con mezclas que comprenden leche seca no grasa y un surfactante, por ejemplo la lecitina, los ésteres grasos de polioxietilen sorbitán o los ésteres de ácidos grasos de azúcares.
La J55135545 describe una leche en polvo que contiene ésteres de ácidos grasos de sorbitán de aceite de ricino. La NL7903483 describe un proceso, en el que se añade lecitina a leche concentrada y se seca la mezcla para dar lugar a leche en polvo.
La US-A 5518751 está relacionada con un proceso para la elaboración de una combinación de leche concentrada evaporada y leche en polvo, que comprende la introducción de grasa vegetal en el concentrado líquido durante el curso de la evaporación para aumentar el contenido de ácidos grasos insaturados del mismo. En una realización para la elaboración de leche en polvo, tras la introducción de la grasa en el último recipiente del evaporador, la mezcla se homogeniza entes de su secado.
La EP-A-0627169 está relacionada con un proceso para la elaboración de leche evaporada líquida en la que los pasos de precalentamiento y evaporación se dan en el equipamiento de evaporación y la homogeneización tiene lugar antes del concentrado.
La EP-A-0873690 está relacionada con un proceso para la elaboración de un producto alimenticio graso que comprende la adición de una fase grasa a una fase acuosa, y dicha adición y homogeneizado se localiza entre dos evaporadores de una serie de recipientes evaporadores. El propósito de este paso es proteger los aceites sensibles al calor. Para la leche en polvo instantánea no tendría sentido separar la grasa de la leche en producción previamente a su evaporación.
La A-NL-7903483 está relacionada con un proceso para la elaboración de leche en polvo en la que se introduce un surfactante, por ejemplo lecitina, en la corriente de entrada de concentrado, entre el tanque de homogeneización de la leche concentrada y el atomizador del secador por pulverización.
Resumen de la invención
Se ha descubierto que es posible reducir drásticamente la viscosidad de la leche concentrada y aumentar la pro-ductividad de la elaboración de leche en polvo mediante un secado inicial por pulverización de leche fresca y a la vez mantener o incluso mejorar la calidad del polvo.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
La invención está relacionada con un proceso para la preparación de un producto lácteo concentrado que propor-ciona una solución al problema del exceso de viscosidad de los concentrados lácteos previos. Por lo tanto, el control de la viscosidad permite el secado de un concentrado con un contenido de más del 50% en peso de sólidos sin afectar de forma negativa a la calidad del polvo obtenido tras el secado.
El proceso para la producción de un concentrado lácteo de la invención comprende: proporcionar leche estandarizada,
pasteurizar y homogeneizar la leche estandarizada,
mezclar la leche homogeneizada con un emulsificante cargado negativamente o no iónico, homogeneizar la mezcla,
introducir la leche en un evaporador con al menos una etapa para obtener un concentrado con un contenido de sólidos total de al menos un 50% en peso.
En otra realización el proceso de la invención comprende: proporcionar leche estandarizada,
pasteurizar la leche estandarizada,
introducir la leche estandarizada homogeneizada en un evaporador con al menos una etapa para obtener un pre-concentrado,
homogeneizar el pre-concentrado,
mezclar el pre-concentrado con un emulsificante cargado negativamente o no iónico, homogeneizar la mezcla,
evaporar de nuevo la mezcla en un evaporador con al menos una etapa para obtener un concentrado con un conte-nido de sólidos total de al menos un 50% en peso
En una realización para la elaboración de productos secos el proceso comprende el paso adicional del secado por pulverización del concentrado.
Descripción detallada de la invención
El principio tras esta invención es la capacidad de secar por pulverización un concentrado lácteo que contiene una concentración de hasta alrededor de un 65% en peso de sólidos.
De acuerdo con la invención, se estandariza a la proporción deseada entre grasa y sólidos no grasos, la leche fresca entera. Esta estandarización se realiza generalmente mediante la adición de una cantidad apropiada de leche desnatada a leche fresca entera. Esta también puede realizarse mediante la obtención de líquidos lácteos adecuados a partir de leche fresca entera, leche parcialmente desnatada, nata, grasa láctea, suero de leche, etc. La combinación de leche también puede realizarse a partir de leche en polvo, leche desnatada en polvo, aceite de mantequilla o aceites vegetales con la cantidad apropiada de agua. En una variante también puede utilizarse leche desnatada.
En función de la calidad de la leche, la entonces leche estandarizada se clarifica de forma opcional mediante centrifugación, preferiblemente tras haberse calentado hasta alrededor de 40ºC a alrededor de 45ºC para obtener la mejor eficiencia de separación y limpieza durante el clarificado.
Entonces se pasteuriza y homogeniza la leche. Se añade un emulsificante cargado negativamente o no iónico capaz de unirse a las proteínas a la leche pasteurizada a 60ºC. La mezcla mantenida a alrededor de 65ºC puede tratarse en un molino coloidal hasta que no se observan partículas sólidas.
La mezcla se somete entonces a homogeneización. La homogeneización puede realizarse en una o dos etapas. La presión de la primera etapa del homogeneizador es de alrededor de 50 a alrededor de 250 bar. Preferiblemente, la presión es de alrededor de 100 bar a alrededor de 200 bar. La presión de la segunda etapa del homogeneizador es de alrededor de 0 a alrededor de 150 bar.
Preferiblemente, la presión es de alrededor de 20 a alrededor de 60 bar. La presión total del homogeneizador es de alrededor de 120 bar a alrededor de 300 bar. Preferiblemente la presión total del homogeneizador es de alrededor de 150 bar a alrededor de 250 bar.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tras la homogeneización la mezcla preferiblemente se somete a un tratamiento térmico. El tratamiento térmico puede realizarse en dos etapas como es convencional, mediante el precalentamiento y luego calentamiento con un tiempo de mantenimiento adecuado.
La leche tratada con calor se introduce entonces en el evaporador. Sorprendentemente, la adición de un emulsi-ficante cargado negativamente o no iónico evita el gran aumento de la viscosidad que aparece si se homogeniza la leche con una concentración de sólidos por encima del 50% en peso y permite un posterior secado por pulverización a un contenido total de sólidos de preferiblemente alrededor del 55 y hasta alrededor del 65% en peso. El secado por pulverización con este contenido total de sólidos tan alto era imposible anteriormente ya que la viscosidad era tan alta que el producto no podía transportarse.
Sin el propósito de limitarse a una teoría, se puede proponer un modelo para explicar el efecto de los emulsificantes sobre la viscosidad de la leche. Antes de los procesos de homogeneización y calentamiento la leche puede considerarse como una mezcla de tres fases: la fase lipídica en forma de glóbulos de grasa, la fase acuosa que contiene entre otras las proteínas del suero y la fase coloidal que contiene la caseína micelar. Durante el calentamiento las proteínas del suero se desnaturalizan dejando expuestos sus grupos hidrofóbicos. Estos interaccionarán, como lo hace la caseína micelar con los glóbulos de grasa durante la homogeneización, lo que reduce el tamaño de los glóbulos de grasa y por lo tanto aumenta el área de la superficie. El resultado de esta interacción hidrofóbica es que una capa de proteína recubre la superficie de los glóbulos de grasa. Cuando este proceso es seguido de un paso de evaporación, la concentración de los diferentes componentes de la leche aumenta y favorece las asociaciones entre los propios glóbulos de grasa recubiertos de proteínas y también entre los glóbulos de grasa recubiertos de proteínas y las proteínas solubles y las micelas. Esto induce un aumento en la viscosidad de la leche. Cuando se añade un emulsificante antes o durante el proceso de evaporación pero tras la homogeneización, su cola hidrofóbica interaccionará con los componentes más fácilmente accesibles: las micelas de caseína y las proteínas del suero en la solución o en la capa de recubrimiento de los glóbulos de grasa. Si el emulsificante contiene un grupo acídico funcional, por ejemplo fracciones de lecitina ricas en fosfolípidos acídicos, como el ácido fosfatídico o fosfatidil inositol, que son los emulsificantes preferibles utilizados de acuerdo con la invención, la nueva capa formada por el emulsificante sobre las proteínas o sobre la capa de proteínas que recubre los glóbulos de grasa solo estará cargada negativamente y resultará en la repulsión entre las partículas recubiertas. Como resultado, la viscosidad se reduce. Esto también es cierto con un menor alcance en el caso en el que se utilizan emulsificantes no iónicos, por ejemplo derivados de polioxietilen sorbitán, por ejemplo ésteres grasos conocidos comercialmente como Tweens, que se unen fuertemente a los grupos hidrofóbicos de las proteínas.
Durante o tras el secado, para convertir el polvo en instantáneo, puede realizarse un lecitinado con aglomeración de las partículas finas recirculadas en el secador, o puede realizarse una lecitinado de forma separada de la torre de secado en un post-secador, por ejemplo en un lecho fluidizado.
El procesado de la leche en polvo tras el paso de atomización que comprende el post-secado, post-enfriado, alma-cenamiento, introducción en latas o cajas y gaseado, se completa entonces de acuerdo con los conocimientos estándar de los expertos en el campo.
Las realizaciones de la invención se describen a continuación sólo a modo de ejemplo. En los siguientes Ejemplos, las proporciones y porcentajes son en peso a no ser que se indique de otro modo.
Ejemplo 1
250 kg de leche entera estandarizada bruta, que contiene un 3,5% de grasas y un 9,3% de sólidos lácteos no grasos, se pasteurizaron mediante el calentamiento indirecto de una placa intercambiadora de calor a una temperatura máxima de 80ºC con un tiempo de mantenimiento de 50 s o menos a esta temperatura. Tras la pasteurización, la leche se homogeneizó en dos etapas a 200 + 50 bar.
A la leche pasteurizada y homogeneizada, se le añadió a 50ºC, lecitina al 0,1% en base a materia seca (Chocotop 100®, lecitina de soja líquida fraccionada enriquecida en fosfolípidos acídicos, que consiste de una mezcla de triglicé-ridos y fosfo/glicolípidos que contienen alrededor del 14% de fosfátidos acídicos, Lucas Meyer GmbH), y la mezcla se homogeneizó en un homogeneizador en dos etapas a 100 bar en la primera etapa y 25 bar en la segunda etapa.
El líquido pasteurizado se introdujo entonces en los primeros recipientes de un evaporador de descenso de múltiples recipientes y se concentró durante 90 min. para obtener una mezcla concentrada con un contenido de materia seca del 60%. La viscosidad aparente del concentrado (medido en línea a 54ºC y a una velocidad de cizallamiento estimada de 230 s−1) fue de 0,5 Pa.s.
Se recogió entonces mediante una bomba de alta presión y se secó por pulverización en una torre de secado mediante boquillas rotativas de alta presión, a una presión de 140 bar y a una temperatura de 72ºC. Se aglomeró y se lecitinó para hacerlo instantáneo, se post-secó, post-enfrió, se empaquetó y se gasificó.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Ejemplo 2
Se llevó a cabo el método del Ejemplo 1 con la diferencia de que se añadió lecitina al 0,5% (Chocotop 100®) al concentrado de leche pasteurizada pre-evaporada, con un contenido de un 40% de materia seca, se homogeneizó en dos etapas a 180 bar en la primera etapa y después a 50 bar en la segunda etapa, y la mezcla líquida se concentró hasta un 59% de materia seca. La viscosidad aparente del concentrado (medida como se indica en los Ejemplos 6-9 posteriores) fue de 0,01 Pa.s.
Después del secado por pulverización como en el Ejemplo 1, la calidad del polvo fue comparable a la obtenida en el Ejemplo 1.
Ejemplo 3
Se llevó a cabo el método del Ejemplo 1 con la diferencia de que se añadió lecitina al 0,4% (Chocotop 100®) al pre-concentrado de leche homogeneizada pasteurizadadesnatadapre-evaporada, con un contenido de un 40% de materia seca, se homogeneizó en dos etapas a 180 bar en la primera etapa y después a 50 bar en la segunda etapa, y la mezcla líquida se concentró hasta un 59% de materia seca. La viscosidad aparente del concentrado, diluido hasta un 40% de materia seca para facilitar la medición, que se midió como se indica en los Ejemplos 6-9 posteriores, fue de 0,02 Pa.s.
Ejemplos 4-5
Se llevó a cabo el método del Ejemplo 2 pero con la diferencia de que la adición de Chocotop 100®a la leche pasteurizada y homogeneizada se sustituyó por emulficantes no iónicos como el Tween 20®(Ejemplo 4) o el Tween 60®(Ejemplo 5). Tras la adición de Tween, al 0,5% en ambos casos, las leches enriquecidas se homogeneizaron en dos etapas a 180 bar en la primera etapa y después a 50 bar en la segunda etapa, y las mezclas líquidas se concentraron hasta un 60% de materia seca. La viscosidad aparente de los concentrados (medida como se indica en los Ejemplos 6-9 posteriores) fue de 0,35 Pa.s para la variante enriquecida con Tween 20®(Ejemplo 4) y de 0,25 Pa.s para la variante que contiene Tween 60®(Ejemplo 5). A modo de comparación, una leche similar tratada, pero sin Tween añadido, presentó una viscosidad aparente de 0,57 Pa.s.
Ejemplos 6-9
Se añadieron por separado 150, 200 o 250 mg de los diferentes fosfolípidos acídicos purificados, a muestras de 500 g de leche entera pasteurizada y homogeneizada. Las muestras resultantes de leche enriquecida en fosfolípidos se calentaron a 60ºC y se homogeneizaron a 180 bar en una sola etapa. Tras la homogeneización, las muestras de leche se concentraron hasta un contenido en materia seca del 60% en un evaporador rotatorio al vacío.
La viscosidad aparente de los concentrados se midió de la siguiente manera: la muestra se introdujo en un frasco isotérmico Dewar con agua precalentada a 55ºC. El Dewar se cubrió con papel de aluminio. Se recogieron alrededor de 5 ml de muestra para cada medida de viscosidad llevada a cabo con un reómetro Haake RS 100 regulado a 45ºC a velocidad de cizallamiento de 0 a 500 s-1. Las mediciones se repitieron tres veces y para cada medición se recogió una muestra nueva de la leche concentrada guardada en el Dewar. La viscosidad en estas muestras se comparó con las de la leche pasteurizada concentrada hasta un 60% de materia seca (referencia).
Los resultados se proporcionan en la siguiente Tabla 1.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Los fosfolípidos acídicos utilizados en los Ejemplos 6 a 9 se pulverizaron e hicieron instantáneos utilizando mal-todextrina y solventes. Estas especies fueron suministradas por Avanti Polar Lipids Inc. (Birmingham, AL, USA), se congelaron en CO2sólido como polvo blanco nieve o se disolvieron en cloroformo.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 REIVINDICACIONES
1. Un proceso para la producción de leche concentrada, dicho proceso comprende: proporcionar leche estandarizada,
pasteurizar y homogeneizar la leche estandarizada,
mezclar la leche homogeneizada con un emulsificante cargado negativamente o no iónico, homogeneizar la mezcla,
introducir la leche en un evaporador con al menos una etapa para obtener un concentrado con un contenido de sólidos total de al menos un 50% en peso.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende En otra realización el proceso de la invención comprende: proporcionar leche estandarizada,
pasteurizar la leche estandarizada,
introducir la leche estandarizada homogeneizada en un evaporador con al menos una etapa para obtener un pre-concentrado,
homogeneizar el pre-concentrado,
mezclar el pre-concentrado homogeneizado con un emulsificante cargado negativamente o no iónico homogeneizar la mezcla,
evaporar de nuevo la mezcla en un evaporador con al menos una etapa para obtener un concentrado con un conte-nido total de sólidos de al menos un 50% en peso.
3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 que comprende el secado por pulverización del concentrado. 4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el concentrado posee un contenido total de sólidos de entre un 55 y un 65% en peso.
5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la leche estandarizada es leche total o parcialmente desnatada.
6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el emulsificante cargado negativamente es un fosfolípido acídico.
7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el emulsificante cargado negativamente se añade en una cantidad que corresponde a entre un 0,05 y un 0,5% en peso de materia seca concentrada.
8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el emulsificante es un emulsificante no iónico. 9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el emulsificante no iónico se añade en una cantidad que corresponde a entre un 0,05 y un 0,5% en peso de materia seca concentrada.
10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la mezcla de leche y emulsificante o la mezcla de pre-concentrado y emulsificante se homogeneizó en una o dos etapas, y la presión de la primera etapa del homoge-neizador es de alrededor de 50 a alrededor de 250 bar, y preferiblemente de alrededor de 100 bar a alrededor de 200 bar.
11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la presión de la segunda etapa del homogeneizador es de hasta 150 bar, y preferiblemente entre alrededor de 20 y alrededor de 60 bar.
12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la presión total del homogeneizador es de alrededor de 120 bar a alrededor de 300 bar, y preferiblemente entre alrededor de 150 bar y alrededor de 250 bar.
13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el concentrado lácteo se seca por pulverización utilizando boquillas de alta presión, preferiblemente boquillas de alta presión rotatorias.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el concentrado lácteo se seca por pulverización a alrededor de 140 bar.
15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la leche secada por pulverización se aglomera y se hace instantánea mediante lecitinado, el polvo se post-seca, se post-enfría, se empaqueta y se gasifica.
16. Un concentrado lácteo que contiene un emulsificante añadido que es un derivado de polioxietilen sorbitán, como los Tweens, en una cantidad que corresponde a entre un 0,05 y un 0,5% en peso de materia seca concentrada, con un contenido total de sólidos de al menos un 50% en peso.
