INTERCAMBIADORES DE CALOR

EN LA PRODUCCIÓN DE LECHE PASTEURIZADAOBJETIVO GENERAL

En este trabajo desarrollaremos el proceso de producción de leche pasteurizada, desde el ordeñe de la vaca hasta el envasado del producto final.

Vamos a hacer una descripción de cada componente-maquinaria que forma parte del proceso, centrándonos o dando mayor profundidad en el desarrollo del intercambiador de calor utilizado para la pasteurización, llamado simplemente “pasteurizador”.

Además también se tendrán en cuenta los mantenimientos necesarios de las maquinas que intervienen en toda la producción.

INTRODUCCION

El proceso de obtención de leche pasteurizada la dividiremos en ocho pasos:1) Ordeñe: se describirá lo forma actual (industrial) de realizar el ordeñe y las

condiciones básicas de cuidado de la vaca.2) Primeras pruebas: una vez hecho el ordeñe y llegada la leche al centro de acopio

deben realizarse unas primeras pruebas para verificar la calidad de la materia prima.3) Transporte: tipos de vehículos destinados al transporte del centro de acopio a la

planta de producción.4) Recepción en planta: una vez recepcionada la leche deben realizarse nuevamente

análisis y la forma de almacenamiento.5) Proceso de pasteurización (en el cual nos centraremos)6) Envasado: método de envasado.

7) Embalaje y almacenamiento: forma de embalaje y almacenamiento para conservar la leche y sus propiedades.

8) Distribución: solo se hará una pequeña mención.

1) Ordeñe:La calidad de la materia prima actúa como condicionante fundamental de la calidad

del producto final. Por eso resulta indispensable partir de una leche cruda de máxima calidad higiénico-sanitaria, cuidando y controlando todas y cada una de las etapas, desde su origen (el tambo), hasta el preciso momento en que se la utiliza como materia prima dentro de la planta elaboradora.

En la Argentina, se denomina “tambo” a las instalaciones donde se realiza el ordeñe y, por extensión, a toda explotación rural dedicada a la producción de leche. Es precisamente en esta etapa donde se origina el proceso de obtención de leche de calidad.

El proceso de obtención de leche de calidad se inicia precisamente en el tambo, porque si desde su origen se descuida algo tan importante como la pureza de la leche, nada ni nadie podrá restaurar las cualidades perdidas de una materia prima tan completa. Esto implica contar con instalaciones modernas, agua segura, y aplicar el más alto grado de higiene en el proceso de ordeñe y almacenamiento de la leche. Además, resulta fundamental trabajar y obtener la leche de animales bien alimentados y sanos (calidad sanitaria).

La calidad higiénico-sanitaria de la leche se logra controlando el proceso de ordeñe y de almacenamiento, pero también atendiendo a una higiene estricta de los elementos utilizados en su extracción.

Aunque la pasteurización elimina todos los gérmenes patógenos, a fin de evitar cualquier riesgo o accidente durante su procesamiento, es necesario partir de una leche cruda de calidad sanitaria excelente. Lograr esta calidad implica ejecutar un riguroso y estricto plan de sanidad con todos los animales del tambo, para poder obtener el certificado oficial de “Rodeo Libre de Enfermedades” tales como brucelosis y tuberculosis.

Plan Nacional de Control y Erradicación de la Brucelosis y la Tuberculosis Bovina, res. 115/99 de la S.A.G.P. y A.: “…enfatizar la importancia de rodeos sanos en la producción de alimentos desde su origen, facilitando de esta manera el control sanitario y de calidad total en la cadena de producción…”

La vaca es un mamífero rumiante. Posee cuatro estómagos, lo que le permite incorporar alimentos que contienen un alto grado de fibra y degradarlos en sus componentes básicos, que serán utilizados, en parte, para la elaboración de la leche.

En la antigüedad, la producción de leche se limitaba al consumo propio, con vacas de muy baja producción que eran ordeñadas a mano. A partir del trabajo de selección de vacas más productivas, se han ido desarrollando, con el tiempo, ejemplares lecheros que pueden llegar a producir hasta más de 10.000 litros por año. En la Argentina, la casi totalidad de las vacas lecheras son de la raza Holando Argentina, muy identificables por ser blancas con grandes manchas negras; esta raza se adaptó magníficamente a las condiciones de pastoreo de nuestro país a partir de la raza Frisona, originaria de Holanda. Ahora bien, si pensamos en la vaca como la fábrica natural de la leche, la ubre (o glándula mamaria) es la máquina encargada de sintetizar los nutrientes presentes en la vaca en el producto final: la leche.

La tarea de extracción de la leche de la vaca se denomina comúnmente ordeñe. Este debe simular la succión de la boca del ternero, para lograr una rápida, suave y completa evacuación de la ubre. Existen, fundamentalmente, dos tipos de prácticas de ordeñe: ordeñe manual y ordeñe mecánico.Ordeñe manual: Consiste en la extracción de la leche por presión manual. En la actualidad, este sistema es aplicado en una baja proporción de tambos pequeños.Ordeñe mecánico: Es el que se realiza por medio de máquinas especiales. El ordeñe mecanizado ha evolucionado mucho, tanto en la complejidad de la máquina como en su funcionamiento, para obtener la leche en forma rápida, sin dañar la ubre y en buenas condiciones de higiene.

La ordeñadora: Una máquina de ordeñar es un sistema cerrado de tubos por los que la leche circula desde la ubre hasta un tanque de almacenamiento en frío. Tanto la extracción como el transporte de la leche se realizan por la presencia de vacío, es decir, la leche es prácticamente “aspirada” por la ordeñadora. Durante el ordeñe, la leche no tiene contacto con otra superficie que no sea el interior del sistema, lo que reduce notablemente las posibilidades de contaminación externa. Sin embargo, una ordeñadora no asegura, por sí misma, la calidad higiénica de la leche: para lograrla, son necesarios la completa limpieza y desinfección de todas las superficies que entran en contacto con la leche (ubres, máquinas) y el adecuado aseo de las personas responsables de ejecutar el ordeñe.

La leche, apenas ordeñada, tiene la temperatura corporal de la vaca, (alrededor de 37°C). Como vimos, esta temperatura resulta óptima para la multiplicación de las bacterias de la leche, razón por la cual, para evitar su proliferación, es fundamental poder enfriarla apenas ordeñada.

El almacenamiento de leche cruda en el tambo, como en todo el resto de la cadena de recolección y transporte hasta su elaboración, debe llevarse a cabo con el mismo objetivo: mantener la pureza e higiene sin conservantes, usando solamente el frío. Es de suma importancia el cuidado que cada una de las personas encargadas de cada paso le dedique.

Todavía hay muchos tambos que carecen del equipamiento necesario para enfriar la leche; en muchos casos, solo se la refresca a través de la inmersión de los tarros lecheros en piletas con agua fresca. Esta operación, denominada “refrescado”, no resulta suficiente para alcanzar la temperatura requerida para obtener una leche de alta calidad higiénica. En este sentido, para obtener una materia prima de calidad, se requiere un enfriamiento inmediato por debajo de los 4°C, en tanques especialmente diseñados, donde se almacena la leche hasta que es retirada por el termo de recolección.

2) Transporte:Es importante recordar una vez más que la calidad del producto lácteo depende,

principalmente, de un factor clave: la calidad de la leche en el momento anterior a su pasteurización en la planta elaboradora, donde es utilizada como materia prima. Por tal razón, el recorrido de la leche cruda desde el tambo hasta las plantas elaboradoras debe ser realizado con la máxima higiene, sin conservantes y utilizando equipos especiales para el mantenimiento del frío, necesarios para impedir la multiplicación de las bacterias contenidas en la leche.

Los modernos camiones de transporte de leche son una especie de “conservadoras computarizadas rodantes” que cuentan con una tecnología capaz de transportar la leche en óptimas condiciones de almacenamiento, de sacar una muestra y determinar automáticamente su temperatura y volumen.

Los termos de recolección son los camiones especiales utilizados para el transporte de la leche. Se los llama “termos” porque en ellos se mantiene la temperatura fría de la leche.

Esta etapa del transporte, tan importante para mantener la calidad de la leche cruda, todavía está bastante descuidada en muchas regiones del país, en donde se pueden observar vehículos que transportan los conocidos tarros lecheros sin resguardo alguno y bajo los rayos solares, inclusive en días muy calurosos.

En la gran mayoría de las empresas lácteas, los tanques cisternas que recolectan la leche cruda de tambo van directamente a la planta elaboradora, en donde se analiza y clasifica según su calidad en el momento de la recepción, previo a la etapa de elaboración. En algunos casos excepcionales en el mundo, se agrega a este conjunto de actividades un paso novedoso: los termos de recolección se dirigen previamente a plantas de pre-recibo, donde se realiza la clasificación. Los termos de recolección son literalmente “enchufados” a la planta, para posibilitar el intercambio de información, la descarga y el muestreo de la leche. Estas plantas cuentan con tanques de almacenamiento, diferenciados de acuerdo con la calidad higiénica de la leche cruda. Estas plantas también cuentan con laboratorios que analizan el 100 % de la leche ingresada, lo que permite seleccionar la leche según su calidad higiénica y su composición, para luego remitirla a las distintas plantas y/o distintas líneas de producción, e inclusive descartar aquella que no cumple con el estándar mínimo exigido por la empresa.

3) Recepción en la planta:

Intercambiadores de calor de placa:Los intercambiadores de calor de placas son ideales para aplicaciones en las que los

fluidos tienen una viscosidad relativamente baja y no contienen partículas. Además son una elección ideal donde existe un pequeño salto térmico entre la temperatura de salida del producto y la temperatura de entrada del servicio. Los intercambiadores de calor a placas consisten en delgadas planchas corrugadas, empaquetadas (gásquet / desmontables con juntas) o bien soldadas con Cobre. Las placas son apretadas unas contra otras formando el

paquete de placas dentro de un bastidor, en el que el flujo de producto se encuentra en canales alternos y el servicio entre los canales del producto.

Proceso de PasteurizaciónPara destruir los microorganismos de la leche es necesario someterlos a tratamientos

térmicos, ya se vio que la temperatura puede ocasionar transformaciones no deseables en la leche, que provocan alteraciones de sabor, rendimiento, y calidad principalmente. 

El proceso de pasteurización fue idóneo a fin de disminuir caso toda la flora de microorganismos saprofitos y la totalidad de los agentes microbianos patógenos, pero alterando en lo mínimo posible la estructura física y química de la leche y las sustancias con actividad biológica tales como enzimas y vitaminas.

La temperatura y tiempo aplicados en la pasteurización aseguran la destrucción de los agentes patógenos tales como Mycobacterium, tuberculosis, Brucellos, Solmonellas, etc., pero no destruye los microorganismos mastiticos tales como el Staphilococus aereus o el Streptococuspyogenes, como así tampoco destruye algunos micro organismos responsables de la acidez como los Lacotobacillus.

Se han estudiado distintas combinaciones de temperatura y tiempo para pasteurizar pero fundamentalmente se han reducido a dos:1º) Pasteurización lenta o discontinua. 2º) Pasteurización rápida o continua.3º) Pasteurización lenta Pasteurización lenta

Este método consiste en calentar la leche a temperaturas entre 62 y 64ºC y mantenerla a esta temperatura durante 30 minutos.

La leche es calentada en recipientes o tanques de capacidad variable (generalmente de 200 a 1500 litros); esos tanques son de acero inoxidable preferentemente y están encamisados (doble pared); la leche se calienta por medio de vapor o agua caliente que vincula entre las paredes del tanque, provisto este de un agitador para hacer mas homogéneo el tratamiento. El siguiente es un esquema elemental:

 

 Luego de los 30 minutos, la leche es enfriada a temperaturas entre 4 y 10ºC según la

conveniencia.Para efectuar este enfriamiento se puede usar el mismo recipiente haciendo circular

por la camisa de doble fondo agua helada hasta que la leche tenga la temperatura deseada.Otra manera, es enfriar utilizando el enfriador de superficie (o cortina de enfriamiento) que ya se vio cuando se trató el tema de tratamiento de la leche.

Ambos métodos de enfriamiento tienen sus inconvenientes: en el primer caso (utilizando el mismo tanque), la temperatura desciende cada vez más lentamente a medida que se acerca a la temperatura del agua helada, lo cual hace que la leche, durante un cierto tiempo, este a las temperaturas en que crecen los microorganismos que quedarán luego del tratamiento térmico, lo cual hace que aumente la cuenta de agentes microbianos.Por otra parte, usando la cortina de enfriamiento la leche forma una película sobre la superficie de la cortina y el enfriamiento es más rápido, pero, por quedar la leche en contacto con el ambiente, es presa de la contaminación.

El uso de la pasteurización lenta es adecuada para procesar pequeñas cantidades de leche hasta aproximadamente 2000 litros diarios, de lo contrario no es aconsejable.Pasteurización rápida

Llamada también pasteurización continua o bien HTST (Heigh Temperature Short Time), este tratamiento consiste en aplicar a la leche una temperatura de 72 - 73ºC en un tiempo de 15 a 20 segundos.

  

Esta pasteurización se realiza en intercambiadores de calor de placas, y el recorrido que hace la leche en el mismo es el siguiente:

La leche llega al equipo intercambiador a 4ºC aproximadamente, proveniente de un tanque regulador; en el primer tramo se calienta por regeneración 

En esta sección de regeneración o precalentamiento, la leche cruda se calienta a 58ºC aproximadamente por medio de la leche ya pasteurizada cuya temperatura se aprovecha en esta zona de regeneración.

Al salir de la sección de regeneración, la leche pasa a través de un filtro que elimina impurezas que pueda contener, luego la leche pasa a los cambiadores de calor de la zona o área de calentamiento donde se la calienta hasta la temperatura de pasteurización, esta es 72 - 73ºC por medio de agua caliente.