Bactofugación - BIOCTENOLOGIA APLICADA PDF

Preview

Summary

BIOCTENOLOGIA APLICADA...

Description

“AÑO DEL BICENTENARIO DEL PERÚ: 200 AÑOS DE INDEPENDENCIA” FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL E INDUSTRIASALIMENTARIAS DEPARTAMENTO ACADEMICO DE AGROINDUSTRIAS

CURSO: INDUSTRIA DE LA LECHE Y DERIVADOS DOCENTE: ING.VANESSA ZULMARA BRICEÑO PEÑA TEMA: BACTOFUGACIÓN ALUMNOS:



Condolo Macavilca Lizbeth Adamar



Gonzales Cruz Indra Yadira



Neyra Neira Helene Leticia



Ramos Sosa Luis Miguel



Romero Sosa Rosa Lía



Sernaqué Domínguez María Viviana

PIURA – PERÚ 2021

INDICE INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 3 1.

OBJETIVOS ..................................................................................................................... 3

2.

MARCO TEÓRICO .......................................................................................................... 4 2.1.

LA BACTOFUGACIÓN ........................................................................................... 4

2.1.1. 2.2.

Consideraciones ................................................................................................. 5

MAQUINA BACTOFUGADORA ............................................................................ 6

2.2.1.

Características.................................................................................................... 6

2.2.2.

Tipos de bactofugadoras. .................................................................................... 8

2.2.3.

Maquina hermética ............................................................................................. 9

2.3.

PROCESO DE BACTOFUGACIÓN ....................................................................... 10

2.3.1.

Eficacia del proceso ......................................................................................... 11

2.4.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO DE LA BACTOFUGACIÓN 12

2.5.

BACTOFUGACIÓN EN QUESOS ......................................................................... 13

3. CONCLUSIONES: ............................................................................................................. 15 4. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 15

INTRODUCCIÓN

Estudiada inicialmente en Bélgica en los años 50, un proceso industrial denominado “BACTOFUGACIÓN”, nombre registrado por laval, y conocido también como desgerminación centrífuga. La bactofugación de la leche es un complemento a la pasterización de la misma cuando se pretende elaborar queso para tratar de evitar los problemas derivados de la presencia de ciertas esporas resistentes al calor. La bactofugación es una operación de separación mecánica de dichas esporas por centrifugación a altas velocidades. Cuando la leche que se va a utilizar en la fabricación de queso tiene un alto contenido bacteriano o se sospecha la presencia de bacterias de Clostridium tyrobutiricum que son formadoras de esporas, la pasterización no es suficiente para frenar ese desarrollo microbiano. Se ha comprobado que las esporas de Clostridium resisten las temperaturas de pasterización, pudiendo desarrollarse posteriormente, formando en su metabolismo: – Ácido butírico. – Hidrógeno en cantidades importantes. 1. OBJETIVOS 

Conocer el proceso de bactofugación en la leche

2. MARCO TEÓRICO 2.1.LA BACTOFUGACIÓN La bactofugación es una operación que consiste en eliminar las bacterias y sus esporas mediante la centrifugación de la leche a alta velocidad, unas 7000-9000 g y a temperatura alta, unos 72-74°C, en centrifugas especiales que se llaman bactofugas, y cuyo principio de separación se basa en la diferencia de densidad de los componentes a separar. Puede reducir sustancialmente el número de hongos y levaduras, bacterias anaeróbicas, bacterias formadoras de esporos y esporos aérobicos y anaeróbicos presentes en la leche. Esta operación se lleva a cabo a temperaturas de 55-60ºC. De esta forma se inactivan las aglutininas, inmunoglobulinas con capacidad aglutinante, disminuyendo además la viscosidad de la leche. Este proceso elimina aproximadamente entre el 80 y 90% de bacterias totales y 98 a 99,5% de esporos de Clostridium y Bacillus. El descarte del equipo que contiene alta concentración de bacterias y esporos representa aproximadamente el 0,15 a 0,2% de la alimentación, dependiendo del volumen generado. Puede descartarse o esterilizarse (120 ºC durante 60 s o 140ºC durante 3-4 s) para ser mezclado con leche destinada a la elaboración de algún producto o dulce de leche. Este proceso de bactofugación, además, va acompañado de una ligera pérdida de ingredientes lácteos, en particular proteínas (micelas de caseínas de mayor tamaño), lo que se puede traducir en una disminución del rendimiento. De cualquier forma, ante el problema de hinchazón tardía en los quesos, es un método alternativo a tener en cuenta si se compara con el agregado de sustancias inhibidoras en altas concentraciones como es el nitrato o nitrito, cuyo uso está prohibido en algunos países.

Debido a la eliminación de células sin destrucción, no se incrementa el contenido de enzimas en el sistema caseario, lo que representa una ventaja importante.

2.1.1. Consideraciones La leche debe tener 300000 UFC/mL (Unidades formadoras de colonia por cada mililitro). Antes de realizar una bactofugación se debe realizar un cultivo de las bacterias que hay en la leche e identificarlas, esto es muy importante ya que permite determinar el procedimiento más efectivo para eliminar una bacteria específica.67 Se suele tomar como estándar que 1800 segundos calentando a 80 °C elimina a los coliformes, al bacilo de la tuberculosis y las esporas; así como la inhibición de las enzimas fosfatasa alcalina y la peroxidasa. Pero esto es solo un estándar muy variable que depende de muchas condiciones. 

Densidad leche = 1,033 g/cm3



Bacterias = 1,07 - 1,115 g/cm3



Esporas = 1,32 - 1,305 g/cm3

- 100 l leche = 96 l leche + 4 l bactofugado

- Por la bactofugación se reduce también el recuento total (80 %) y el número de las esporas aerobias (90 %). (Ellne, 2015) 2.2.MAQUINA BACTOFUGADORA En ella se da el proceso por el cual se elimina las bacterias mediante centrifugación. La máquina diseñada para esta función se llama bactófuga. Genera una rotación centrífuga hace que las bacterias mueran y se separen de la leche. La leche debe tener 300 UFC/mL (Unidades formadoras de colonia por cada mililitro). Antes de realizar bactofugación se debe realizar un cultivo de las bacterias que hay en la leche e identificarlas, esto es muy importante ya que permite determinar el procedimiento más efectivo para eliminar una bacteria específica. Se suele tomar como estándar que 1800 segundos calentando a 80 °C elimina a los Coliformes, al bacilo de tuberculosis y las esporas; así como la inhibición de las enzimas fosfatasa alcalina peroxidasa. Pero esto es sólo un estándar muy variable que depende de muchas condiciones. 2.2.1. Características -

Las bactofugadoras son capaces eliminar la carga exporígena y bacteriana de la leche.

-

La introducción de esta tecnología permite mejorar la calidad de la leche y limitar así el tratamiento térmico.

-

La amplia superficie de trabajo expulsión extremadamente rápida de los fangos garantizan una gran eficacia en la separación y en la higienización.

-

La salida del producto bactofugado, y de la carga exporígena pasa por medio de dos bombas centrífugas.

-

Mantenimiento periódico y programable con el nuevo sistema se servicio automático, dirigido por el ordenador del panel de mandos.

La separación tiene lugar en una centrífuga donde se obtienen dos fracciones: 

Una primera muy ligera constituida por la mayor parte de la leche (97 por 100 de la alimentación), con una baja concentración de esporas y bacterias.



Una segunda fracción más pesada, constituida por fangos que contienen la mayor parte de esporas, y que representa entre el 2 y el 4 por 100 del volumen de leche centrifugada. Esta fracción con alta concentración de esporas se trata en un esterilizador UHT, y después se mezcla con la leche bactofugada de bajo contenido microbiano.

El principio del proceso se basa en el hecho de que los microorganismos que se poseen una densidad ligeramente superior la de la leche son susceptibles de ser sedimentados bajo la acción de la fuerza centrífuga y pueden por tanto ser separados de la leche que los contiene. La densidad de las esporas de Clostridium tyrobutiricum es de 1.32, según investigaciones alemanas, en tanto que la de la leche fresca de vaca oscila en torno a 1.032. La eficacia del tratamiento se basa en el tanto por cientos de esporas eliminadas con los fangos, cálculo que se efectúa a partir de la leche antes y después del tratamiento. Las líneas de bactofugación suelen estar integradas dentro de las líneas de pasterización de la leche. La leche se calienta en la sección de recuperación del pasteurizador de placas hasta temperatura adecuada entre 60 y 70º C, y se envía a la centrífuga donde se produce la separación de las dos fracciones. La pesada se bombea al esterilizador UHT donde se

pulveriza mediante un mini ciclón en gotas muy finas, en una atmósfera de vapor a presión y a 135-140º C. Este bactofugado, una vez frío, se mezcla con la leche bactofugada que más tarde se calienta en el pasteurizador hasta la temperatura de pasterización, pasa por mantenimiento y se enfría en la sección de recuperación. 2.2.2. Tipos de bactofugadoras. Los equipos empleados en el sector lácteo reciben el nombre de bactofugadoras, las que actualmente se pueden dividir en: -

Bactofugadora de dos fases. Tienen dos salidas en la parte superior, una para la descarga continua de concentrado de bacterias (bactofugado) a través de unos discos superiores especiales y otra para el producto con bajo contenido en bacterias.

-

Bactofugadora de una fase: Sólo tienen una salida en la parte superior de la carcasa para el producto con bajo contenido en bacterias. El bactofugado es recogido en el espacio destinado para lodos de la carcasa y descargado por cargas.

Para la industria láctea el proceso de bactofugación representa una pérdida del 3% de los sólidos lácteos cuando se emplean bactofugadoras de dos fases, mientras que si emplean equipos de una fase puede disminuir al 0,15%, existiendo un mayor rendimiento por mayor aprovechamiento del producto. Este porcentaje de sólidos lácteos puede representar pérdidas en el rendimiento quesero de entre 4 y 9%, y modificaciones de la textura en quesos de pasta cocida.

2.2.3. Maquina hermética

Si se utiliza una máquina hermética para centrifugar la leche después de su pasterización se obtienen las siguientes fases: Principio de funcionamiento de una centrífuga de alta velocidad utilizada para eliminar de la leche las esporas de Clostridium. 1° Leche bactofugada y prácticamente libre de bacterias y esporas, que puede utilizarse en la fabricación de quesos. 2° Una pequeña porción de fase pesada o «bactofugado», que oscila entre el 2 y 3 % del total de la leche, donde se encuentran las esporas y bacterias separadas. Esta fase es rica en proteínas. 3° Una pequeña fracción de impurezas, que son lanza das contra la periferia de la máquina y descargadas a intervalos regulares por la apertura rápida del rotor de la centrífuga. Normalmente, la le-che, antes de su bactofugación, ha sido sometida a un proceso de centrifugación clásica que elimina la mayor parte de sus impurezas.

Aunque el bactofugado con esporas es una pequeña cantidad del total de la leche (2/3 %), es rico en proteínas por tener éstas un alto peso molecular. Esto supondría una pérdida importante de rendimiento en la posterior elaboración de quesos. Por ello, en la práctica habitual ese bactofugado es sometido a una esterilización a altas temperaturas (130 a 140°C) durante breves segundos (3 a 4), con un enfriamiento posterior rápido. De esta manera, el bactofugado esterilizado puede reincorporarse al resto de la leche, ya que se han destruido las esporas y bacterias que contenía. Así hemos logrado dos fines: -

Se recupera el bactofugado, sin pérdida del rendimiento quesero.

-

No es necesario someter toda la leche a altas temperaturas para conseguir la destrucción de las esporas de Clostridium.

2.3.PROCESO DE BACTOFUGACIÓN 

En primer lugar, la leche es enviada por una bomba centrífuga hacia la sección regenerativa de un aparato de placas donde se calienta hasta una temperatura de 60/65°C.



Pasa entonces a una centrífuga de alta velocidad donde tiene lugar la separación de las fases. El calentamiento a esa temperatura reduce la viscosidad de la leche y se consigue una separación más efectiva.



La cantidad de bactofugado (normalmente 2/3 %) se regula por una bomba positiva de descarga, que va provista de un variador de velocidad.



Los sólidos separados en la periferia del rotor de la centrífuga, van a parar al ciclón (4) y de ahí son descargados al exterior.



El resto de la leche que sale de la centrífuga vuelve al aparato de placas para su enfriamiento en dos etapas, con un mantenimiento intermedio de la temperatura.

El primer enfriamiento es regenerativo para ahorrar energía y el segundo se hace con agua fría. 

El bactofugado se bombea hacia la cámara de esterilización, donde es atomizado, encontrándose las gotas en una corriente de vapor que las calienta de forma instantánea a 130/140°C. Estas gotas caen al fondo de la cámara que está fría gracias a la circulación de agua por una camisa de refrigeración, evitando así que se produzcan sobrecalentamientos y que se quemen algunas gotas de bactofugado. El aire y los gases formados son eliminados a través de un sistema de purga.



El nivel de líquido en la cámara se mantiene constante por un flotador colocado en la tubería de descarga. En su salida, el bactofugado se mezcla con parte de la leche bactofugada que entra por.



Esta mezcla de leche y bactofugado son bombeados a través de un filtro y se unen con el resto en la leche en el punto de la línea para su enfriamiento final. Tenemos así una leche en perfectas condiciones para ser utilizada en la fabricación de queso. Como se aprecia, a caudal más reducido y con leche menos contaminada, aunque la temperatura no sea alta (60°C), se consigue un buen efecto de reducción bacteriana (98,4 %).

2.3.1. Eficacia del proceso Dado que las esporas y bacterias del Clostridium tienen mayor densidad que los componentes lácteos de la leche, éstas se separan muy bien hasta más del 95%. Cuando se trabaja en las condiciones ideales se puede conseguir eliminar entre el 90-95% de las

esporas, lo que no asegura la ausencia de fermentación butírica si la contaminación es elevada. Asimismo, BALLESTER, menciona que con el proceso de bactofugación se lograría eliminar hasta un 96% de las esporas presentes. Investigaciones más recientes afirman que la separación de bacterias y esporas mediante la centrifugación a alta temperatura utilizando una bactofugadora permite reducir considerablemente la carga microbiana de la leche. La bactofugación se utiliza ampliamente en quesería para la eliminación de esporas presentes en la leche. Este proceso elimina el 98% de esporas anaerobias, el 95% de esporas aerobias y reduce la carga microbiana total en aproximadamente un 86%. 2.4.FACTORES

QUE

INFLUYEN

EN

EL

RENDIMIENTO

DE

LA

BACTOFUGACIÓN Los parámetros que se describen a continuación influyen en el rendimiento de la bactofugadora. Normalmente éstos se establecen al inicio y no deberían cambiar durante la producción. -

Características de los microorganismos

La eficiencia del proceso de bactofugación puede ser afectada por la densidad, el tamaño (0,5-7,0 micras), la forma (esférica u alargada) y/o la superficie externa (lisa o rugosa) de las bacterias. El proceso de aglomeración entre las células bacterianas, o entre las impurezas de la leche y las bacterias, también son causantes de una disminución en la eficiencia del equipo. -

Volumen de tratamiento

El volumen de tratamiento de la bactofugadora puede incrementarse aumentando la presión de alimentación y reducirse disminuyendo esta presión. Si el volumen de

tratamiento se reduce por debajo del valor nominal, se logra cierta mejoría en la eficiencia. -

Temperatura

Mientras más alta es la temperatura, más baja es la viscosidad de la leche, lo cual facilita la separación de las bacterias. Por otra parte, la alta temperatura aumenta el contenido de proteínas en la fase con esporas y bacterias, separada por el proceso de bactofugación. La temperatura normal para la eliminación de las esporas es 55 – 65°C. -

Velocidad de la centrifugación

La tasa o velocidad de giro del equipo determina su fuerza centrífuga, se obtiene una baja eficiencia en cuanto a la reducción de las bacterias por acción del proceso de bactofugación. 2.5.BACTOFUGACIÓN EN QUESOS En el caso de los quesos de pasta cocida, como el Emmental, la bactofugación a 65º C, en general permite evitar la aparición del defecto si la contaminación de la leche no supera las 3000 esporas/ ml. Por encima de esta cifra es difícil inhibir la alteración, y aunque el hinchamiento no se manifiesta palpablemente, si aparece el ácido butírico en proporciones superiores a las normales. En el queso Gouda, leches con 1000 esporas/ ml acusan la alteración, por lo que suele asociarse la bactofugación con la adición de 2 gramos de nitrato por 100 litros de leche, mientras que normalmente se emplean 15 gramos en tratamiento único. En general la bactofugación no afecta a la fabricación y composición de los quesos ni a sus cualidades organolépticas, si bien puede originar una textura más blanda en las pastas

cocidas, y unos ojos más grandes y menos abundantes como consecuencia de la eliminación de parte de las bacterias propiónicas. El objetivo en la leche de quesería es reducir el número de las esporas de Clostridium tyrobutyricum en la fabricación de quesos de pasta prensada, ya que este microorganismo es el responsable de los hinchamientos tardíos, que afectan gravemente a la calidad de los quesos además de ser un problema económico importante. Para que la operación sea más eficaz se suelen emplear dos bactofugas funcionando en serie. Además de las esporas, se separa en el fango gran parte de la microbiota banal y un pequeño porcentaje de sólidos lácteos que puede representar pérdidas en el rendimiento quesero de entre el 4 y el 9% y modificaciones de la textura en los quesos de pasta cocida. El fango, que se suele extraer en continuo de la centrífuga, se esteriliza mediante inyección de vapor a unos 140 °C y se reincorpora a la leche, de esta manera se minimiza las pérdidas de rendimiento y los cambios en la textura. Dependiendo de la temperatura utilizada, que suele estar entre los 56-57 °C (temperatura de terminación) o los 72-74 °C (temperatura de pasteurización), la eficacia de la eliminación de las esporas se sitúa entre el 56 y el 99,9%. El efecto de la temperatura sobre la eficacia de la operación es debido a varios factores: - La temperatura alta favorece la separac...