Tecnología aplicada a las leches de conservación prolongada

Tecnología aplicada a las leches de
conservación prolongada
IBQ. Cabrera Becerra María Karla Virginia
IA. Ibarra Lira Azucena Josafath
QA. Beatriz Alejandra Rodríguez Rodríguez

Leches de conservación prolongada
• Productos obtenidos de leche, sometidos a
tratamiento térmico que por un proceso de
remoción de agua se alarga su vida de anaquel.
Remoción parcial Remoción parcial Remoción total

Definiciones
• Concentración: Proceso por el que se disminuye la
cantidad de agua de la leche manteniendo una cierta
cantidad de humedad por el proceso de evaporación,
osmosis inversa, ultrafiltración, adición de solidos
lácteos u otros procesos.
• Evaporación: Proceso térmico por el cual se elimina
gradualmente agua de la leche en forma de vapor,
obteniendo un producto concentrado. Dicho proceso
puede ir acompañado de la aplicación de vacío.
• Deshidratación: Método de conservación de la leche
que consiste en reducir su contenido de agua hasta un
limite máximo de 4%
(NOM-155-SCFI-2012)

Historia
Marcelín Rodríguez y Vélez Ruíz. 2012. Dairy Powders and Concentrated Products. 2009. Dairy Processig handbook. 1995.
Nicolas Appert
Fue el primero en crear leche concentrada.
Demostró que prolonga la vida de anaquel
1822
Gail Borden Jr.
Patentó la evaporación con vapor
1856
E.C. Howard
Patentó la concentración por evaporación bajo vacío
1913

Definición
NOM-243-SSA1-2010.
• Leche evaporada: Producto obtenido mediante la eliminación
parcial del agua de la leche por el calor, o por cualquier otro
procedimiento que permita obtener un producto con la misma
composición y características de la leche sin modificación en la
proporción de caseína y la proteína de la leche.
NOM-155-SCFI-2012
• Leche evaporada: La que ha sido obtenida por eliminación parcial
del agua de la leche hasta obtener una determinada concentración
de sólidos de leche no grasos y grasa butírica, estandarizada o no,
para cumplir con las especificaciones de la tabla 4.
• Leche concentrada: La que se obtiene por remoción parcial de agua
de la leche, ya sea por ultrafiltración, ósmosis inversa, o por la
adición de productos propios de la leche hasta alcanzar la
concentración deseada, para cumplir con las especificaciones de la
tabla 4.
NOM-243-SSA1-2010. NOM-155-SCFI-2012.

Objetivos de la Evaporación
• Reducir volumen y peso de un producto
• Facilitar transporte y almacenado
• Inducir consistencia
• Incrementar estabilidad
• Reducir actividad acuosa
• Alargar vida de anaquel
• Evitar el desarrollo de microorganismos
• Reducir costo del secado
Marcelín Rodríguez y Vélez Ruíz. 2012. Dairy Powders and Concentrated Products. 2009.

Evaporación
• Remover el agua
mediante ebullición
• La tecnología para estos
productos no ha
cambiado en los últimos
25 años, lo que ha
cambiado es la
eficiencia y capacidad
de los evaporadores.

Diagrama general de proceso
Se recibe y
selecciona
Tratamiento preliminar
Clarificación
Descremado
Estandarización
Precalentamiento
115-128°C ,1-6 min
Enfriamiento a 70°C
Evaporación al
vacío
45-70°C
Homogenización
65 °C
1. PI = 15-25 Mpa
2. P2 = 5-10 Mpa
UHT
140 °C, 3-15 seg
Empacado
Tetra Pak y otros envaces
Enlatado
Esterilización
100-120 °C, 15-20 min
Enfriamiento a 60°C
Almacenado
Temperatura
ambiente

Requerimientos para una óptima
evaporación
• Tasa rápida de transferencia de calor
• Baja temperatura de operación
• Separación eficiente del vapor y líquido
• Uso eficiente de energía

Envasado
• Latas metálicas o de estaño.
Se añade una capa de polímero para
prevenir la disolución del estaño o el hierro
en el producto.
• Tetra Pak,
• Envases de aluminio
• Envases de poliestireno

Cambios generales
inducidos en el producto
• Densidad (1070kg/m3)
• Acidez
• pH (disminuye 0,3 unidades cuando se
remueve la mitad de agua, 0.5 unidades
cuando se remueve la tercera parte del agua)
6.2
• Actividad de agua (0.987)
• Viscosidad aparente (17mPa*s)
Marcelín Rodríguez y Vélez Ruíz. 2012.

Composición química de la leche
evaporada
Leche evaporada
entera
Leche evaporada
desnatada
Humedad 72.7-74.7 79.5
Grasa 7.5-8.0 0.3
Proteínas 6.5-7.1 7.6
Carbohidratos 9-10 11
Cenizas/minerales 1.3-1.6 1.6

Defectos
• Cambio de color (Maillard)
• Cambio de sabor (sabor a cocido)
• Coagulación (de la caseína por calor)
• Gelación o engrosamiento
• Separación de grasa
• Falta de esterilización
• Endurecimiento y separación de minerales

Evaporado al vacío
Calienta de 45 a 70 °C y reduce degradación térmica
• Para pequeñas cantidades
• Gasto mayor de energía
Evaporación de un solo efecto
Dairy Powders and Concentrated Products. 2009. Dairy Processig handbook. 1995.

• Dos o más unidades
operan a presiones bajas
por lo que se llega a puntos
de ebullición más bajos en
cada efecto
• El vapor de la última etapa
es condensado
Evaporación efecto múltiple
• Reutilización del vapor generado en la evaporación
• Termocompresión
• Compresión mecánica de vapor
• Se combinan varios evaporadores en un proceso, utilizando el
vapor del paso anterior como fuente para proveer calor para la
evaporación de la siguiente etapa.

Evaporado de circulación
• Se utiliza cuando se requiere un bajo nivel de concentración o se
procesan pequeñas cantidades
• Se calienta la leche a 90°C
• Se puede recircular hasta alcanzar el grado de concentración
deseado.

• Se mete a una cámara de
vacío en donde forma una
capa delgada en la
superficie.
• Al girar la leche en la pared
el agua se evapora y el
vapor sale a un
condensador.
• Aire y gases no
condensables se extraen
por bomba de vacío.
• La leche evaporada pierde
velocidad y cae al fondo.

Evaporado por película descendente
• La leche se introduce encima de una
superficie de calentamiento
dispuesta verticalmente
• Se forma una delgada capa que fluye
sobre la superficie caliente hacia
dentro de la pared de un tubo
vertical.
Obtener una distribución uniforme de
la leche sobre la superficie de
calentamiento.

Concentrado
Equipos
Uso industrial limitado
Logra un producto con las mismas propiedades de la
concentración por evaporación, pero sin necesidad del
cambio de fase y del calor
Dairy Powders and Concentrated Products. 2009

Concentración por congelamiento
• Parte del agua se transforma en cristales de hielo sólido
usando un sistema de refrigeración.
• Los cristales de hielo son separados empleando un filtro, o
una centrífuga
Dairy Powders and Concentrated Products. 2009

Filtración por membrana
Osmosis Inversa (RO)
• Concentración de las soluciones por
eliminación de agua mediante el uso de
membranas permeables

Objetivo.
Evaporación del agua de la leche a través de la presión reducida, a la que se
le ha agregado sacarosa y/o dextrosa u otro englucorante natural.
Conservación de la leche mediante la disminución de su contenido de agua
y por la adición de azúcar.

La alta concentración de azúcar aumenta la presión osmótica.
Alto contenido energético.
62.5% concentración mínima de sacarosa y 64.5% concentración máxima
Características.

PROPIEDAD
LECHE
FRESCA
LECHE
DESNATADA
LECHE
EVAPORADA
LECHE CONDENSADA
AZUCARADA
pH 6.7 6.7 6.2 6.6
Viscosidad
aparente (mPa*s)
1.9 1.65 17 15 - 60
Densidad (kg*m-3) 1029 1035 1070 1070
Propiedades fisicoquímica de
diferentes tipos de leche

PRODUCTO
HUMEDAD GRASA PROTEINAS CARBOHIDRATOS CENIZAS/MINERALES
Leche entera 87 3.7 3.3 4.8 0.7
Leche desnatada 90 <0.1 3.4 4.9 0.75
Leche condensada azucarada
27 9 8 55 1.8
Leche condensada azucarada
desnatada
28 0.3 10 59 2.3
Composición química de la leche, leche
evaporada y leche condensada (g/100g)

Defectos.
Viscosidad excesiva.
Decoloración.
Cambios químicos y microbiológicos.
Arenosidad.
Sedimentación de azúcar.
Crecimiento de moho.

Leche en polvo
Andy Mahr, 2011

Leche en polvo o deshidratada
La que ha sido sometida a un proceso de
deshidratación, estandarizada o no, para cumplir
con las especificaciones descritas.
(NOM-155-SCFI-2012)

Leche en polvo semidescremada
Debe contener entre 12% y 14% de grasa
butírica y debe cumplir con todas las
especificaciones descritas en la norma.
(NOM-155-SCFI-2012)
Vida de anaquel
3 años
Leche entera
6 meses

Uso recomendado por tratamiento
Clasificación
Tratamiento
térmico
Proteína sin
desnaturalizar
(mg/g)
Aplicación
recomendada
Low-heat
Máximo 70 ºC por 2
minutos
≥ 6.00
Cottage, quesos, cultivo
iniciador, helado y
bebidas con chocolate
Medium-heat
70 – 78 ºC por 20
minutos
1.51-5.99
Helado, productos
cárnicos
High-heat
88 ºC por 30
minutos
≤ 1.5
Panadería, productos
cárnicos, helado

Obtención de leche en polvo
Recepción de
la leche
Estandarización
Tratamiento
térmico
ConcentraciónSecadoHomogenización
Enfriamiento Empacado Almacenamiento

Calidad inicial
No debe tener mas de 48 horas desde el
momento de la ordeña.
Contenido bajo de bacterias.
Puede ser sometida a
bactofugación.
(Alais, 1986)

Secado por aspersión
• Objetivo: Crear la máxima superficie posible de la
cual tendrá lugar la evaporación.
• Producción de partículas con tamaño, forma y
densidad deseados
Gotas
homogéneas
Mismo tiempo
de secado
Humedad
uniforme
Geankoplis, 1998)

Ventajas
• Corto tiempo de secado
• Tiempo breve en la atmosfera caliente
• Baja temperatura de la partícula
• Polvos estables listos para envasado y
transporte
(Geankoplis, 1998)

Problemas del secado por aspersión
Físico-químicos.
• Reducción de la solubilidad de la leche.
Problemas químicos
• Oxidación de la materia grasa
• Cambio de color
• Sabor a cocido
Bioquímicos
• Acción de enzimas (lipasas)
• Destrucción y reactivación eventual
Microbiológicos
• Bacterias y toxinas persistentes en el producto. (Incluye etapas de
manipulación o procesado posterior al tratamiento térmico)
Nutricionales
• Disminución del valor nutrimental

Recuperación de
polvo fino
Ciclón

Formación de partículas
(Mondragón, 2013)

Perdida de humedad
• Aumento de calor
sensible (0-1)
• Velocidad de secado
constate (1-2)
• Se alcanza punto de
humedad critica (3)
• Formación de costra
(3-4)
(Mondragón, 2013)

Características
• Color uniforme, blanco o cremoso claro
• Olor y sabor fresco y puro (reconstitución)
• Ausencia de impurezas macroscópicas
• Índice de solubilidad
• Entera: 1 ml
• Desnatada: 1.25 ml

Vida de anaquel
3 años
6 meses

ESPECIFICACIONES LIMITE MAXIMO
Coliformes totales 10 UFC/g
Staphylococcus aureus <100 UFC/g
NOM 185. Especificaciones microbiológicas del producto lácteo condensado
azucarado

Microorganismo Límite máximo Productos
Organismos
Coliformes
totales
<100 UFC/g o mL Helados y sorbetes. Quesos de suero
<50 UFC/g o mL Bases o mezclas para helados.
<20 UFC/g o mL
En punto de venta: Leche, fórmula láctea, producto lácteo combinado;
pasteurizados.
<10 UFC/g o mL
En planta: Leche, fórmula láctea, producto lácteocombinado; pasteurizados o
deshidratados.
Mantequilla, cremas, leche condensada azucarada, leche fermentada o
acidificada, dulces a base de leche.
Staphylococcus
aureus
<10 UFC/ mL por
siembra directa
Leche, fórmula láctea y producto lácteo combinadopasteurizado.
<100 UFC/g o mL
Mantequilla, cremas, leche condensada azucarada, leche fermentada o
acidificada, dulces a base de leche.
Quesos madurados y quesos procesados
1000 UFC/g Quesos frescos y quesos de suero
Salmonella spp Ausente en 25g o mL
Leche, fórmula láctea, producto lácteo combinado:pasteurizados y
deshidratados.
Quesos frescos, madurados y procesados. Quesos desuero.
Cremas, leche fermentada o acidificada, dulces a base de leche*, helados,
sorbetes y bases para helados.
Mantequillas.
Escherichia coli
100 UFC/g o mL Quesos frescos.
< 3 NMP/g o mL
Leche utilizada como materia prima para la elaboración de quesos.
Leche, fórmula láctea, producto lácteo combinado;deshidratados.
< 10 NMP/g Quesos madurados y procesados.
NOM 243. Límites máximos de contenido microbiano para leche y derivados lácteos.

Microorganismo Límite máximo Productos
Listeria
monocytogenes
Ausente en
25g o mL
Leche, fórmula láctea, producto lácteo combinado;pasteurizados **
Quesos. Quesos de suero.
Helados, bases para helados y sorbetes.**.
Vibrio
cholerae ***
Ausente en 25g
Quesos frescos.
Helados, sorbetes y bases para helados.
Ausente en 50g Quesos de suero.
Enterotoxina
estafilococcica
Negativa
Leche, fórmula láctea y producto lácteo combinado;deshidratados y la que se
emplee como materia primapara elaboración de quesos.
Quesos frescos, madurados y procesados.
Helados, sorbetes y bases para helados.
Toxina
botulínica**
Negativa Quesos frescos, madurados y procesados, envasados al alto vacío.
Mohos y
levaduras
500 UFC/g o mL Quesos frescos, madurados*** y quesos de suero.
100 UFC/g o mL Quesos procesados.
50 UFC/g o mL Bases o mezclas para helados.
Mesofílicos
aerobios
200,000 UFC/g o mL Helados y sorbetes.
100,000 UFC/g o mL Bases para helado.
NOM 243. Límites máximos de contenido microbiano para leche y derivados lácteos.

NOM-155-SCFI-2012
Tipo de grasa Proceso
primario
Proceso secundario Sabor
Grasa butírica
 Entera
 Semidescrema
da
 Parcialmente
descremada
Rehidratada
Reconstituida
Deslactosada
Pasteurizada
Ultrapasteurizada
Microfiltrada
Evaporada
Condensada azucarada
Deshidratada o en polvo
Concentrada
Con sabor
a…
Sabor a…

7.2 La leche evaporada, condensada azucarada,
en polvo o deshidratada y concentrada debe
cumplir con las siguientes especificaciones
Siempre y cuando cumplan con lo especificado para
leche parcialmente descremada en la tabla 4:
• Leche evaporadas, condensada azucarada y
concentrada semidescremada: entre 5% m/m y 6%
m/m de grasa butírica
• Leche en polvo semidescremada: entre 12% m/m y
14% m/m de grasa bUtírica

Tabla 4. Especificaciones
Especificaciones Entera
Parcialmente
descremada
Descremada Método de prueba
Leche evaporada y/o concentrada sin sabor
Grasa Butírica % (m/m) 7.5 mínimo 2 mínimo
7 máximo
1 máximo NOM-086-SSA1-1994 ver
inciso 8.7
Sólidos totales provemientes de
la leche % (m/m)
25 mínimo 20 mínimo 20 mínimo NOM-116-SSA1-1994
Proteínas de la leche expresadas
en sólidos lácteos no grasos %
(m/m)1
34 mínimo 34 mínimo 34 mínimo NOM-155-SCFI-2012 ver
inciso 8.5
Caseína expresada en sólidos
lácteos no grasos, % (m/m)
29 mínimo 29 mínimo 29 mínimo NOM-155-SCFI-2012 Ver
inciso 8.2
Leche evaporada y/o concentrada con sabor
Grasa Butírica % (m/m) 7.5 mínimo 2 mínimo
7 máximo
1 máximo NOM-086-SSA1-1994 ver
inciso 8.7
la leche % (m/m)
(m/m)1
inciso 8.5
inciso 8.2
1. % Proteína m/m = [Proteína % / sólidos no grasos]100
2. En leche la relación caseína proteica debe ser de al menos 80% m/m

Parcialmente
descremada
Leche condensada azucarada 2
Grasa Butírica % (m/m) 8 mínimo 2 mínimo
7 máximo
1.5 máximo NOM-086-SSA1-1994 ver
inciso 8.7
la leche % (m/m)
(m/m)1
inciso 8.5
inciso 8.2
Leche condensada azucarada con sabor 2
Grasa Butírica % (m/m) 8 mínimo 2 mínimo
7 máximo
1.5 máximo NOM-086-SSA1-1994 ver
inciso 8.7
la leche % (m/m)
(m/m)1
inciso 8.5
inciso 8.2
2. En los sólidos totales de la leche condensada no azucarada se le resta el contenido de azúcar adicionada

Parcialmente
descremada
Leche en polvo con o sin sabor
Grasa Butírica % (m/m) 26 mínimo 1.5 mínimo
Inferior a 26
1.5 máximo NMX-F-744-COFOCALEC-
2011 ver inciso 8.7
Humedad % m/m 4 máximo 4 máximo 4 máximo NOM-243-SSA1-2010
(m/m)1
inciso 8.5
inciso 8.2

Especificaciones Entera Parcialmente
descremada
descremada Métodos de
prueba
En polvo (deshidratada) con o sin sabor
Grasa butírica %
(m/m)
26 mín. 1.5 mín. inferior a
26
15 máx. NMX-F-744-
COFOCALEC-2011 y
ver inciso 8.7
Humedad % m/m 4 máx. 4 máx. 4 máx. NOM-243-SSA1-
2010
Proteínas propias de
la leche, expresada
como sólido lácteos
no grasos % (m/m)
34 mín. 34 mín. 34 mín. Véase inciso 8.5
Caseína expresada en
sólidos lácteos no
grasos % (m/m)
27 mín. 27 mín. 27 mín. Véase inciso 8.2

Especificaciones de leche en polvo
(NOM-155-SCFI-2012)

Bibliografía
• M. Marcelín Rodríguez y J. F. Vélez Ruíz. Proceso de
elaboración y propiedades fisicoquímicas de las leches
condensada azucarada y evaporada. Temas selectos de
Ingeniería de Alimentos 6-1 (2012): 13-28
• Dairy Powders and Concentrated Products. Edited by A.
Y. Tamine. Dairy Science and Technology Consultant,
Ayr, UK. 2009. Pp 28-156
• Dairy Processig handbook. Tetra Pak Processing
Systems AB S-221 86, Lund Sweden. Edited by
Teknotext AB. 1995. Pp 133-138
• NOM-243-SSA1-2010.

• NORMA Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012, Leche-
Denominaciones, especificaciones fisicoquímicas, información
comercial y métodos de prueba.
• ROSA MONDRAGÓN, J. ENRIQUE JULIA, ANTONIO BARBA, JUAN
CARLOS JARQUE. El proceso de secado por atomización: Formación
de gránulos y cinética de secado de gotas. Boletín de la sociedad
Española de Cerámica y Vidrio. Vol. 52, 159-168. España. 2013.
• Wkren L, McCabe -Julian C. Smith - Peter Harriott. Operaciones
unitarias en Ingeniería Química. 4ª Edición. McGraw-Hill. España.
1998, 483
• Christie J. Geankoplis. Procesos de transporte y operaciones
unitarias. 3ª edición. CECSA. Universidad de Minnesota. 1998.
• Westergaard Vagn, Tecnología de la leche en polvo, Evaporación y
secado por atomización. Niro. Dinamarca. 2004

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