Tecnología de la elaboración de la nata: Procesos comunes

La tecnología básica del procesado de la nata es relativamente sencilla y la etapa clave -desnatado y estandarización- es común a todos los tipos de nata. La homogeneización y otras manipulaciones posteriores al desnatado se pueden llevar a cabo para obtener natas con diferentes propiedades.
1.RECEPCIÓN DE LA LECHE CRUDA La calidad de la leche cruda debería ser la misma que se exige para la leche destinada al mercado de leche líquida. Es importante que la leche no presente olores extraños procedentes de la alimentación, ya que se distribuyen en la fase grasa y por lo tanto dan lugar a un importante defecto en la nata. El alto contenido de grasa de la nata, también supone que los problemas debidos a los enzimas lipolíticos de las bacterias psicrótrofas son potencialmente mayores, por que el periodo de refrigeración de la leche cruda debe ser cuidadosamente controlado y no debería exceder de 24 horas. En condiciones ideales, la leche debería ser procesada inmediatamente después de su recepción, puesto que el desnatado es menos eficaz cuando se prolonga el tiempo de almacenamiento.
Los cambios estacionales en la composición de la leche, pueden modificar la viscosidad de la nata. La grasa de la leche tiende a ser más blanda durante los meses de primavera, cuando las vacas se alimentan en los pastos, produciendo una nata de menor viscosidad.
El número de gróbulos grasos con un diámetro menor de 0,8 m m (globulos que no pueden separar) aumenta hacia el final de la lactación (el otoño en el hemisferio norte), por lo que las pérdidas de grasa en la leche desnatada son mayores.
En los procedimientos de manipulación de la leche para el desnatado es necesario evitar el daño al glóbulo graso con el consiguiente aumento de las pérdidas de grasa en la leche desnatada. La incorporación de aire durante el bombeado también reduce la eficacia del desnatado y debe evitarse utilizando las bombas y las tuberías adecuadas.
2.DESNATADO

El desnatado es la operación mediante la cual se separa la materia grasa del resto de la leche, obteniéndose dos fracciones: una de leche desnatada o magra y otra de nata.
2.1.Tipos de desnatado
La separación de la nata del resto de la leche es posible gracias a la existencia de dos fenómenos:
La grasa se encuentra en la leche en forma de emulsión dentro del complejo sistema que constituye la leche, es decir, la grasa de la leche permanece en forma de suspensión no llegando a ser soluble en la fase acuosa de la leche.
Existe una diferencia de densidad bastante apreciable entre la grasa de la leche y la leche desnatada. Así, para la materia grasa de la leche tenemos un peso específico de aproximadamente 0,93 g/cm3, mientras que para la leche magra se puede alcanzar un peso específico de alrededor de 1,035-1,036 g/cm3.
Basándose en estos principios se han utilizado dos métodos principales para la separación de la nata:
Desnatado natural o espontáneo.
Se basa en la separación de la nata por efecto de la gravedad. La obtención de nata es discontínua.
Desnatado mecánico.
Está basado en la utilización de la fuerza centrífuga para separar las distintas fases.
2.2.Factores que influyen en el desnatado
El grado de desnate expresa la proporción de grasa que aún permanece en la leche desnatada. Esta proporción es variable, pero se sitúa normalmente entre el 0,04 y el 0,07 %.
La efectividad del desnatado indica el resultado final del proceso de separación de la nata teniendo en cuenta todos los factores que han tenido alguna influencia. Se expresa en términos de pérdidas totales de grasa.
Existen diferentes factores que pueden influir tanto en el grado de desnate como en la efectividad del desnate. Estos son:
Tratamiento previo de la leche.
Temperatura del proceso de desnatado.
Contenido y tamaño de la grasa en la leche
Factores estacionales y geográficos
Adición de sustancias y alteraciones químicas de la leche
Factores relacionados con la centrífuga empleada
2.3.Formas de desnatado
El desnatado de la leche puede realizarse por dos procedimientos
– desnatado natural o espontáneo
– desnatado centrífugo.
2.3.1.Desnatado natural o espontáneo
El desnatado natural está basado en la diferencia de densidad entre los glóbulos grasos y la fase acuosa que constituye la leche desnatada.
Según lo citado anteriormente, para obtener nata por desnatado espontáneo será suficiente dejar la leche en reposo en un recipiente adecuado durante un tiempo determinado y separar la nata formada en la parte superior.
Este procedimiento, como se puede comprender está actualmente en desuso por varios inconvenientes entre los que podríamos citar los siguientes:
– No se obtiene nata en condiciones higiénicas.
– No se obtiene nata de la composición deseada.
– Se tarda mucho tiempo en obtenerla.
– La obtención de nata es discontinuo.
Actualmente no se emplea este sistema de obtención de nata para su comercialización, en la mayor parte de los paises desarrollados únicamente es posible en casos de explotación familiar, cuando esta nata va a destinarse a procesos culinarios, donde seguramente recibirá un tratamiento térmico adecuado. Sin embargo en ciertas regiones queseras, el desnatado expontaneo se aplica coincidiendo con la premaduración de la leche destinada a tan reputados quesos como el Granna Padano. Esta operación consigue arrastrar las esporas de las bacterias butíricas en los racimos grasos (gracias al efecto de las aglutininas sobre las mismas).
2.3.2.Desnatado centrífugo
Como hemos dicho anteriormente los glóbulos de grasa contenidos en la leche, pesan menos que la fase acuosa y ascienden a la superficie formando una capa rica en grasa que se puede separar fácilmente. Para acelerar este proceso, a nivel industrial se utilizan unas máquinas centrífugas que giran a más de 7.000 veces la fuerza de la gravedad, separando de forma casi instantánea la nata de la leche.
2.4.Condiciones para un buen desnatado
1) La temperatura debe ser superior a 30ºC. Incluso puede desnatarse a tª cercanas a la pasteurización (62-64ºC). Con temperaturas más bajas, la viscosidad se eleva y el trabajo de la desnatadora es incompleto.
2) La velocidad de trabajo indicada por el constructor de la centrífuga debe mantenerse rigurosamente contrastada. Si la velocidad es insuficiente , el desnatado es incompleto.
3) La calidad de la leche tiene gran influencia. En el caso de emplear una centrífuga sin eliminación automática de lodos, con una leche sucia y de gran acidez la formación de estos es considerable desde el principio del desnatado, el espacio entre los bordes de los discos y la pared del «bol» disminuye, la leche desnatada circula a mayor velocidad y arrastra partículas que no se separan, la evacuación se hace difícil y el desnatado es incompleto.
Es conveniente pasar por la centrífuga leches filtradas y poco ácidas, de lo contrario habrá que detener la desnatadora y limpiar el «bol».
4) Limpieza. En las denatadoras sin eliminación automática de lodos después de cada operación debe desmontarse ntarse el «bol» y las armaduras para limpiarlas perfectamente. Una desnatadora sucia es una causa importante de contaminación de la leche y de la nata. En las desnatadoras autodeslodantes, las limpiezas se pueden realizar en circuito, aprovechando el sistema de limpieza in situ de la instalación; pero aún así no deben descuidarse las revisiones y limpiezas manuales periódicas.
2.5.Manipulación de la nata
Toda planta destinada a la manipulación de la nata después de salir de la desnatadora, debería ser diseñada y funcionar para minimizar el daño físico que pueda causar el batido de la nata de alto contenido graso y dañar las cualidades para el montado de la nata. El bombeado de la nata refrigerada debería evitarse siempre que fuera posible y usarse siempre bombas de presión positiva.

3.HOMOGENEIZACIÓN

La necesidad y la preferencia por la homogeneización varían de acuerdo con el producto final. Este aspecto se trata con más detalle en los apartados correspondientes a cada tipo de producto en particular.
La homogeneización de la nata y otros productos lácteos tiene varios efectos beneficiosos, entre los que destacamos los siguientes:
– Distribución uniforme de la grasa sin tendencia a su separación.
– Aumento de la viscosidad.
– Apariencia más brillante y atractiva.
Por ello es necesario la presencia de un equipo homogeneizador en la línea de tratamiento, pudiendo situarse este antes o después del tratamiento térmico.
Los homogeneizadores utilizados son de idéntico diseño a los utilizados para la homogeneización de leches líquidas y son adecuados para todos los tipos de nata.
Durante el almacenamiento de la nata UHT se pueden producir cambios físicos indeseables, como la formación de una capa de nata y la aglomeración de la grasa. Por lo tanto, la homogeneización es necesaria para todos los tipos de nata UHT, aunque con diversas puntualizaciones en función del producto a elaborar, con el objeto de evitar el fenómeno de formación de una capa de grasa.
Desde el punto de vista higiénico y operacional, es mejor que el homogeneizador se coloque antes de la pasterización u otro tratamiento térmico, puesto que así no son necesarias condiciones asépticas. Sin embargo, la homogeneización después del tratamiento térmico, reduce los problemas de rancidez causados por las lipasas de la leche y los problemas de desestabilización de la nata debidos al calentamiento (evita reasociación de glóbulos grasos), sobre todo en los tratamentos directos.
En algunas plantas se busca un compromiso en la disposición, colocando la bomba de alta presión del homogencizador en la sección de calentamiento y la válvula de homogeneización después, en la sección de enfriamiento.
3.1.Viscosidad de la nata
Evidentemente, el contenido graso de la nata afecta a la viscosidad, siendo las natas con un alto contenido de grasa las más viscosas. Las propiedades de la grasa son también importantes; así, las natas que tienen una mayor proporción de grasa con alto punto de fusión, son más viscosas.
La homogeneización es el principal determinante tecnológico, independientemente de la concentración de grasa. El proceso implica la ruptura de los glóbulos grasos existentes, lo que da lugar a un mayor número de glóbulos, más pequeños y estabilizados por la adsorción de proteínas como las micelas de caseína y subunidades de éstas.
En la nata, un alto contenido de grasa limita el grado de dispersión de los glóbulos por el efecto competitivo entre ellos debido al fenómeno de coalescencia que se produce en la válvula de homogeneización.
En natas con un contenido de grasa muy alto, se produce una obstrucción entre los propios glóbulos llegando a la ruptura. La viscosidad aumenta durante el almacenamiento, por una parte debido a la floculación progresiva de los glóbulos grasos y por otra, a la consolidación de la estructura por la acumulación gradual de las micelas de caseína sobre la superficie de los glóbulos. Estas actúan como puentes de unión entre los glóbulos, en los puntos de contacto. El incremento de la viscosidad durante el almacenamiento depende de la presión de homogeneización, del contenido graso y del tratamiento térmico.
Algunas natas dobles son inestables, especialmente cuando se someten a agitación y si se rompe la membrana del glóbulo graso, la correspondiente materia grasa queda en forma libre y se puede producir una inversión de fases.
4.TRATAMIENTO TÉRMICO

Con la excepción de unas cantidades muy pequeñas de nata que se comercializan como «nata no tratada», toda la nata debe ser pasterizada o procesada de otra forma para garantizar la seguridad higiénica. La nata se puede someter a distintos tratamientos térmicos.
4.1.Pasteurización
Con la pasteurización se asegura la destrucción de todos los gérmenes patógenos y la casi totalidad de la flora banal. Las temperaturas de pasteurización en la nata suelen estar por encima de las de la leche.
La pasteurización puede realizarse por el método de baja temperatura-largo tiempo (LTLT) o de alta temperatura-corto tiempo (HTST). El método LTLT es utilizado por los pequeños fabricantes, estipulándose como mínimo un tratamiento de 63ºC durante 30 minutos. Debido a la viscosidad de la nata la transferencia de calor puede ser un problema y las cubas donde se hace el calentamiento deben estar equipadas con los medios adecuados para realizar la agitación. Sin embargo, la agitación no debe ser excesiva y se consigue de forma más efectiva utilizando un serpentín móvil con doble camisa, por el que circula el medio de calentamiento o el agua de refrigeración. Para minimizar la posibilidad de contaminación, la misma cuba debe utilizarse para enfriar y para calentar.
La pasteurización HTST es de aplicación casi universal en las grandes plantas de elaboración de nata y es el proceso más efectivo cuando se producen diariamente grandes volúmenes. Se ha establecido un calentamiento mínimo de 72ºC durante 15 segundos, aunque se pueden aplicar temperaturas mayores. El equipo utilizado es esencialmente el mismo que para la pasterización de la leche y debería incluir un dispositivo de desviación de flujo y la instrumentación adecuada para el control y la verificación del proceso, incluso cuando este equipo no sea obligatorio. Además, deberían acoplarse juntas resistentes a la grasa.
La nata se debe enfriar tan rápidamente como sea posible después de la pasterización, aunque en algunos casos la velocidad de enfriamiento se ajusta para conseguir las propiedades reológicas deseadas (para controlar la viscosidad de la nata).
4.2.Tratamiento térmico prolongado
Especialmente en Alemania, ha habido mucho interés por aplicar un tratamiento térmico prolongado con el fin de producir una nata con recuentos bacterianos os muy bajos. Después del tratamiento, la nata se envasa, bien utilizando un equipo de envasado aséptico o uno no aséptico modificado con un sistema de pulverización de peróxido de hidrógeno y una fuente de luz ultravioleta. En los tratamientos comerciales se aplica un tratamiento único a 110ºC durante 30-60 segundos o bien un tratamiento doble con un calentamiento a 95-102ºC durante 15-30 segundos, manteniendo la nata a 8ºC durante 24 horas y volviendo a calentar a 120-127ºC durante 3 segundos (tyndalización). La razón fundamental de este tratamiento doble es que las esporas que resisten al primer tratamiento germinarán durante la fase a 8ºC dando lugar a células vegetativas sensibles al calor. Se estima que el tratamiento prolongado permite un periodo de almacenamiento de hasta 4 semanas a 10ºC, aunque algunos microbiólogos no están de acuerdo (debido a que pueden favorecer el crecimiento de los microorganismos alterantes por inactivación de los inhibidores s naturales de la leche) y probablemente en muchos casos los costes adicionales del tratamiento son mucho mayores que los beneficios que reporta el aumento de la vida útil.
4.3.Proceso UHT
El tratamiento UHT de la nata implica los mismos principios y prácticas que la esterilización UHT de la leche, se asegura así la destrucción de los gérmenes y la inactivación de sus formas de resistencia. Se recomienda una reducción mínima de 9 unidades logarítmicas en el número de bacterias formadoras de esporas (la necesidad de un tratamiento más riguroso se refleja por ejemplo en la legislación de Reino Unido que estipula un tratamiento mínimo de 140ºC durante 2 segundos o una combinación con el mismo efecto). No obstante, el tratamiento mínimo permitido no elimina totalmente los problemas de alteración debidos a la supervivencia y crecimiento de las endosporas, que son muy termorresistentes.
Aunque se puede emplear indistintamente un sistema directo o indirecto, con el tratamiento directo se obtiene un producto de mejor calidad. Sin embargo, se pueden producir unas altas fuerzas de cizalla en el punto de mezcla que, en combinación con el calor, pueden producir inestabilidad en la emulsión de la nata.
4.4.Esterilización en el envase
La nata esterilizada envasada en latas metálicas o botellas de vidrio, se esteriliza a 110-120ºC durante 10-20 minutos. La nata suele tener un contenido graso relativamente bajo y las variedades que más se elaboran son la nata para el café en y nata hasta un 25% de grasa. La nata con mayor contenido graso es difícil de procesar debido a su escasa conductividad térmica y es extremadamente propensa a la separación de fases durante el almacenamiento. Se utilizan varios tipos de autoclave incluyendo los sistemas continuos, y los discontinuos estáticos y rotatorios. El tipo de autoclave y el tamaño del envase condicionan el tratamiento a aplicar, pero en cualquier caso la temperatura es siempre alta, lo que da lugar a un grado considerable de pardeamiento por reacción de Maillard, a la desnaturalización proteica y a la aglomeración de la grasa, modificaciones que imparten al producto propiedades características.
4.TRATAMIENTO TÉRMICO

Con la excepción de unas cantidades muy pequeñas de nata que se comercializan como «nata no tratada», toda la nata debe ser pasterizada o procesada de otra forma para garantizar la seguridad higiénica. La nata se puede someter a distintos tratamientos térmicos.
4.1.Pasteurización
Con la pasteurización se asegura la destrucción de todos los gérmenes patógenos y la casi totalidad de la flora banal. Las temperaturas de pasteurización en la nata suelen estar por encima de las de la leche.
La pasteurización puede realizarse por el método de baja temperatura-largo tiempo (LTLT) o de alta temperatura-corto tiempo (HTST). El método LTLT es utilizado por los pequeños fabricantes, estipulándose como mínimo un tratamiento de 63ºC durante 30 minutos. Debido a la viscosidad de la nata la transferencia de calor puede ser un problema y las cubas donde se hace el calentamiento deben estar equipadas con los medios adecuados para realizar la agitación. Sin embargo, la agitación no debe ser excesiva y se consigue de forma más efectiva utilizando un serpentín móvil con doble camisa, por el que circula el medio de calentamiento o el agua de refrigeración. Para minimizar la posibilidad de contaminación, la misma cuba debe utilizarse para enfriar y para calentar.
La pasteurización HTST es de aplicación casi universal en las grandes plantas de elaboración de nata y es el proceso más efectivo cuando se producen diariamente grandes volúmenes. Se ha establecido un calentamiento mínimo de 72ºC durante 15 segundos, aunque se pueden aplicar temperaturas mayores. El equipo utilizado es esencialmente el mismo que para la pasterización de la leche y debería incluir un dispositivo de desviación de flujo y la instrumentación adecuada para el control y la verificación del proceso, incluso cuando este equipo no sea obligatorio. Además, deberían acoplarse juntas resistentes a la grasa.
La nata se debe enfriar tan rápidamente como sea posible después de la pasterización, aunque en algunos casos la velocidad de enfriamiento se ajusta para conseguir las propiedades reológicas deseadas (para controlar la viscosidad de la nata).
4.2.Tratamiento térmico prolongado
Especialmente en Alemania, ha habido mucho interés por aplicar un tratamiento térmico prolongado con el fin de producir una nata con recuentos bacterianos os muy bajos. Después del tratamiento, la nata se envasa, bien utilizando un equipo de envasado aséptico o uno no aséptico modificado con un sistema de pulverización de peróxido de hidrógeno y una fuente de luz ultravioleta. En los tratamientos comerciales se aplica un tratamiento único a 110ºC durante 30-60 segundos o bien un tratamiento doble con un calentamiento a 95-102ºC durante 15-30 segundos, manteniendo la nata a 8ºC durante 24 horas y volviendo a calentar a 120-127ºC durante 3 segundos (tyndalización). La razón fundamental de este tratamiento doble es que las esporas que resisten al primer tratamiento germinarán durante la fase a 8ºC dando lugar a células vegetativas sensibles al calor. Se estima que el tratamiento prolongado permite un periodo de almacenamiento de hasta 4 semanas a 10ºC, aunque algunos microbiólogos no están de acuerdo (debido a que pueden favorecer el crecimiento de los microorganismos alterantes por inactivación de los inhibidores s naturales de la leche) y probablemente en muchos casos los costes adicionales del tratamiento son mucho mayores que los beneficios que reporta el aumento de la vida útil.
4.3.Proceso UHT
El tratamiento UHT de la nata implica los mismos principios y prácticas que la esterilización UHT de la leche, se asegura así la destrucción de los gérmenes y la inactivación de sus formas de resistencia. Se recomienda una reducción mínima de 9 unidades logarítmicas en el número de bacterias formadoras de esporas (la necesidad de un tratamiento más riguroso se refleja por ejemplo en la legislación de Reino Unido que estipula un tratamiento mínimo de 140ºC durante 2 segundos o una combinación con el mismo efecto). No obstante, el tratamiento mínimo permitido no elimina totalmente los problemas de alteración debidos a la supervivencia y crecimiento de las endosporas, que son muy termorresistentes.
Aunque se puede emplear indistintamente un sistema directo o indirecto, con el tratamiento directo se obtiene un producto de mejor calidad. Sin embargo, se pueden producir unas altas fuerzas de cizalla en el punto de mezcla que, en combinación con el calor, pueden producir inestabilidad en la emulsión de la nata.
4.4.Esterilización en el envase
La nata esterilizada envasada en latas metálicas o botellas de vidrio, se esteriliza a 110-120ºC durante 10-20 minutos. La nata suele tener un contenido graso relativamente bajo y las variedades que más se elaboran son la nata para el café en y nata hasta un 25% de grasa. La nata con mayor contenido graso es difícil de procesar debido a su escasa conductividad térmica y es extremadamente propensa a la separación de fases durante el almacenamiento. Se utilizan varios tipos de autoclave incluyendo los sistemas continuos, y los discontinuos estáticos y rotatorios. El tipo de autoclave y el tamaño del envase condicionan el tratamiento a aplicar, pero en cualquier caso la temperatura es siempre alta, lo que da lugar a un grado considerable de pardeamiento por reacción de Maillard, a la desnaturalización proteica y a la aglomeración de la grasa, modificaciones que imparten al producto propiedades características.

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