Este documento presenta los resultados de un estudio sobre el proceso de leche compuesta y tratamiento térmico. Se registraron parámetros como la temperatura, acidez y densidad de la leche cruda. Luego, se midió la variación de la temperatura durante el proceso de pasteurización para lograr la inactivación de microorganismos patógenos. Finalmente, se utilizaron los métodos de Ball y ecuaciones matemáticas para calcular el tiempo requerido para garantizar la seguridad microbiológica de la leche tratada térmicamente.
Aportes a la Arquitectura de Le Corbusier y Mies Van der Rohe
Reporte 02. Proceso de leche compuesta
1. PRÁCTICA 02: TECNOLOGÍA DE PRODUCTOS LACTEOS (TA – 544)
TEMA: PROCESO DE LECHE COMPUESTA Y TRATAMIENTO TÉRMICO
FECHA: 30 de setiembre de 2016
INTEGRANTES:
RESULTADOS
1.1. Gráficos de control
Tabla 1. Registro de control de calidad de la leche
Cantidad T (°C) Acidez (°D) Densidad (g/cc)
Leche 10 L 22 3,1 1,0234
1.2. Control de pasteurización
Tabla 2: Variación de la temperatura en el tiempo
tiempo °T
1 30,2
2 32,7
3 35,9
4 39,9
5 42,7
6 46,3
7 49,9
8 53,3
9 56,7
10 59,9
11 63,1
12 66,3
13 69,3
14 72,4
15 75,4
16 78,4
17 81,3
18 84,1
19 86,9
20 89,8
21 92,8
22 95
23 95,4
24 95,7
25 95,9
26 95,9
27 95,9
28 95,9
29 93,2
30 89
31 85,8
32 82,5
33 79,3
34 76,4
35 73,7
36 70,9
37 68,7
38 66,4
39 64,3
40 62,4
41 60,6
42 58,9
43 57,2
44 55,8
45 54,4
46 53,1
47 51,8
48 50,7
49 49,6
50 48,5
51 47,6
52 46,5
53 45,6
54 44,8
55 44
56 43,2
57 42,3
58 41,5
59 40,9
60 40,3
61 39,7
62 39,1
63 38,5
64 37,9
65 37,4
66 37
67 36,5
68 36
69 35,6
70 35,1
71 34,8
2. 72 34,5
73 34,1
74 33,7
75 33,4
76 33,1
77 32,8
78 32,5
79 32,3
80 32,1
81 31,8
82 31,6
83 31,3
84 31,1
85 30,9
86 30,7
87 30,5
88 30,3
89 30,2
90 30
Realizamos los cálculos teniendo en cuenta los siguientes datos y de la siguiente manera.
Temperatura de operación: TR = 121,5 °C, Tref = 121.1 °C
Tiempo de calentamiento del equipo (CUT): 10 min
Temperatura del agua de enfriamiento: TW = 16 °C
n = 6
D = 2
1.3. Solución analítica método Ball
a) Cálculo de letalidad
𝐿 = 10
(
𝑇𝑅−𝑇𝑟𝑒𝑓
𝑧
)
𝐿 = 10
(
121.5−121,1
10
)
𝐿 = 1,0965
b) Grado de reducción decimal
𝑛 = 𝑙𝑜𝑔 (
𝑁0
𝑁𝑓
)
𝑛 = 𝑙𝑜𝑔 (
10
10−5
) = 6
c) Cálculo de tiempo de muerte térmica a 121,1 °C, (TT)
𝐹𝑟𝑒𝑓 = 𝑛 ∗ 𝐷 𝑇 = 6 ∗ 2 = 12
d) Curva de penetración de calor
3. e) Cálculo de fh
1. Del gráfico se tiene: Pendiente de la recta ajustada: -0,0239
𝑓ℎ = −
1
𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
= −
1
−0,0239
= 41,84 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠
f) Cálculo de Jh
𝐽ℎ =
(𝑇𝑅 − 𝑇𝑖𝑝)
(𝑇𝑅 − 𝑇0)
𝑇𝑅 = 𝑇𝑖𝑝 = 10𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡𝑜
Log(TR – Tpsi) = intercepto de la regresión lineal
Intercepto con el eje Log(TR – Tpsi): 2,0109
𝑙𝑜𝑔(𝑇𝑅 − 𝑇𝑝𝑠𝑖) = 2,0109
𝑇𝑅 − 𝑇𝑝𝑠𝑖 = 102,0109
= 102,54
𝐽ℎ = −
(𝑇𝑅 − 𝑇𝑝𝑠𝑖)
(𝑇𝑅 − 𝑇0)
=
102,54
121.5 − 30,2
= 1,123
4. La ecuación “linealizada” de calentamiento es:
𝑙𝑜𝑔(𝑇𝑅 − 𝑇𝑝𝑠𝑖) = 2,0109 − 0,0239𝑡
Temperatura en función del tiempo
𝑇 = 𝑇𝑅 − 102,0109−0,0239𝑡
El comienzo del proceso según Ball es 5,8 minutos luego de abrirle vapor de autoclave.
En ese momento el valor del intercepto (TR-TPSIT) ser. Entonces podemos determinar
la TPSIT para el tiempo de 5,8 min, con la función de tiempo temperatura
𝑇𝑝𝑠𝑖 = 121.5 − 102,0109−0,0239𝑡0
𝑇𝑝𝑠𝑖 = 121.5 − 102,0109−0,0239∗5.8
= 46,98
𝑇𝑅 − 𝑇𝑝𝑠𝑖 = 121.5 − 46,98 = 74,52 °𝐶
g) Calcular U y fh/U para encontrar g
U: Es el tiempo de muerte térmica a la TR
𝑈 =
𝐹𝑟𝑒𝑓
𝐿 𝑟𝑒𝑓
𝑈 =
12
1,0965
= 10,944
A través de fh/U se puede encontrar el valor de “g” necesario para aplicar la ecuación que
permite encontrar el tiempo de Ball
𝑓ℎ
𝑈
=
41,84
10,944
= 3,823
h) Cálculo de “g”
N. Stoforos propone una ecuación de regresión no lineal que relaciona g y fh/U,
eliminando así el uso de las Tablas.
𝑦 =
𝑎1
1 + 𝑎2 𝑒−𝑎3 𝑥
+
𝑎4
1 + 𝑎5 𝑒−𝑎6 𝑥
a1 = -3,3545727
a2 = -0,34453049
a3 = 0,42100067
5. a4 = 4,005721
a5 = 0,13211471
a6 = 3,2971998
zc (°F) = 389,48491
R2
= 0,999924
SSE = 0,0215
𝑥 = 𝑙𝑜𝑔 (
𝑓ℎ
𝑈
) = 𝑙𝑜𝑔(3,823) = 0,582
𝑦 =
−3,3545727
1 − 0,34453049𝑒−0,42100067∗(0,582)
+
4,005721
1 + 0,13211471𝑒−3,2971998∗(0,582)
𝑦 = −0,664
𝑦 = 𝑙𝑜𝑔 (
𝑔
𝑧
) −
𝑧
𝑧 𝑐
= −0,664
log(𝑔) = −0,664 + log(𝑧) +
𝑧
𝑧 𝑐
El valor de z tiene que estar en °F
log(𝑔) = −0,664 + log(18°𝐹) +
18°𝐹
389,485°𝐹
log(𝑔) = 0,637
𝑔 = 4,340
i) Cálculo del tiempo de proceso
𝑡 𝐵 = 𝑓ℎ ∗ 𝑙𝑜𝑔 [
𝐽ℎ ∗ (𝑇𝑅 − 𝑇0)
𝑔
]
𝑡 𝐵 = 41,84 ∗ 𝑙𝑜𝑔 [
1,123 ∗ (121,5 − 30,2)
4,340
]
𝑡 𝐵 = 57,46 𝑚𝑖𝑛
1.4. Solución por método de Ball en interfaz de GUIDE de Matlab
𝐹 = 𝐹𝑟𝑒𝑓 × 10
𝑇𝑟𝑒𝑓−𝑇
10
𝐹 = 12 × 10
121.5−30.2
10
𝐹 = 1,476 × 1010
𝐿 = 10
121.1−30.2
10
𝐿 = 1230268771
6. Los cálculos realizados serán los mismos para cada temperatura registrada, el cual se
realizó en el programa Excel, y se obtuvo los siguientes resultados, los cuales serán
procesados en el programa Matlab.
Tabla 3: Base de datos de calentamiento (°T constante)
t T TR-T log(TR-T) L Ft 1/Ft D = F/n 1/D
1 30,2 91,3 1,960 1230268770,81 1,4763E+10 6,7736E-11 2,9526E+09 3,3868E-10
2 32,7 88,8 1,948 691830970,92 8,3020E+09 1,2045E-10 1,6604E+09 6,0227E-10
3 35,9 85,6 1,932 331131121,48 3,9736E+09 2,5166E-10 7,9471E+08 1,2583E-09
4 39,9 81,6 1,912 131825673,86 1,5819E+09 6,3215E-10 3,1638E+08 3,1607E-09
5 42,7 78,8 1,897 69183097,092 8,3020E+08 1,2045E-09 1,6604E+08 6,0227E-09
6 46,3 75,2 1,876 30199517,204 3,6239E+08 2,7594E-09 7,2479E+07 1,3797E-08
7 49,9 71,6 1,855 13182567,386 1,5819E+08 6,3215E-09 3,1638E+07 3,1607E-08
8 53,3 68,2 1,834 6025595,8607 7,2307E+07 1,3830E-08 1,4461E+07 6,9149E-08
9 56,7 64,8 1,812 2754228,7033 3,3051E+07 3,0257E-08 6,6101E+06 1,5128E-07
10 59,9 61,6 1,790 1318256,7386 1,5819E+07 6,3215E-08 3,1638E+06 3,1607E-07
11 63,1 58,4 1,766 630957,34448 7,5715E+06 1,3207E-07 1,5143E+06 6,6037E-07
12 66,3 55,2 1,742 301995,17204 3,6239E+06 2,7594E-07 7,2479E+05 1,3797E-06
13 69,3 52,2 1,718 151356,12484 1,8163E+06 5,5058E-07 3,6325E+05 2,7529E-06
14 72,4 49,1 1,691 74131,024130 8,8957E+05 1,1241E-06 1,7791E+05 5,6207E-06
15 75,4 46,1 1,664 37153,522910 4,4584E+05 2,2429E-06 8,9168E+04 1,1215E-05
16 78,4 43,1 1,634 18620,871367 2,2345E+05 4,4753E-06 4,4690E+04 2,2376E-05
17 81,3 40,2 1,604 9549,9258602 1,1460E+05 8,7261E-06 2,2920E+04 4,3630E-05
18 84,1 37,4 1,573 5011,8723363 6,0142E+04 1,6627E-05 1,2028E+04 8,3136E-05
19 86,9 34,6 1,539 2630,2679919 3,1563E+04 3,1682E-05 6,3126E+03 1,5841E-04
20 89,8 31,7 1,501 1348,9628826 1,6188E+04 6,1776E-05 3,2375E+03 3,0888E-04
21 92,8 28,7 1,458 676,08297539 8,1130E+03 1,2326E-04 1,6226E+03 6,1630E-04
22 95 26,5 1,423 407,38027780 4,8886E+03 2,0456E-04 9,7771E+02 1,0228E-03
23 95,4 26,1 1,417 371,53522910 4,4584E+03 2,2429E-04 8,9168E+02 1,1215E-03
24 95,7 25,8 1,412 346,73685045 4,1608E+03 2,4034E-04 8,3217E+02 1,2017E-03
25 95,9 25,6 1,408 331,13112148 3,9736E+03 2,5166E-04 7,9471E+02 1,2583E-03
26 95,9 25,6 1,408 331,13112148 3,9736E+03 2,5166E-04 7,9471E+02 1,2583E-03
27 95,9 25,6 1,408 331,13112148 3,9736E+03 2,5166E-04 7,9471E+02 1,2583E-03
28 95,9 25,6 1,408 331,13112148 3,9736E+03 2,5166E-04 7,9471E+02 1,2583E-03
Tabla 4: Base de datos calentamiento y enfriamiento
t T TR-T log(TR-T) L Ft 1/Ft D = F/n 1/D
1 30,2 91,3 1,960 1230268770,81 1,4763E+10 6,7736E-11 7,7701E+09 1,2870E-10
2 32,7 88,8 1,948 691830970,92 8,3020E+09 1,2045E-10 4,3695E+09 2,2886E-10
3 35,9 85,6 1,932 331131121,48 3,9736E+09 2,5166E-10 2,0914E+09 4,7816E-10
4 39,9 81,6 1,912 131825673,86 1,5819E+09 6,3215E-10 8,3258E+08 1,2011E-09
10. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En el gráfico 1, obtuvimos un tiempo de tratamiento térmico de 57,3889 min y en el
método analítico obtuvimos 57,46 min, siendo datos similares prácticamente iguales.
El tiempo obtenido es adecuado para un tratamiento térmico a baja temperatura como en
este caso, pues no se llegó a la temperatura de ebullición por tanto a menor temperatura
mayor tiempo, siendo ideal para evitar la pérdida de nutrientes y características de la
leche.
Con respecto a la densidad, la NORMA TÉCNICA PERUANA 202.001:2003 DE
LECHE CRUDA señala que la leche debe presentar una densidad entre 1,0296 – 1.0340
g/ml a 15 °C. La leche empleada en esta práctica, presenta una densidad de 1,0234 g/ml,
observamos claramente que se encuentra por debajo de los límites establecidos por la
Norma, conteniendo poca cantidad de sólidos solubles, lo cual indica que la leche está
adulterada (con agua), o a sufrido una remoción del contenido graso (nata) o simplemente
está en descomposición (consumo de los nutrientes por parte de los microorganismos).
En cuanto a la acidez, la leche presenta una acidez de 3,1 °D, encontrándose fuera de los
límites establecidos por la Norma Técnica Peruana, cuyo valor está en el rango de 14 a
18 °D.
El obtener valores de acidez muy bajos se debe en esencia a la transformación de la lactosa
por acción microbiana en ácido láctico (Walstra, et al. 2001).
11. BIBLIOGRAFÍA
1. Martínez Vasallo, Ailin; Villoch Cambas, Alejandra. CALIDAD E INOCUIDAD EN
LA LECHE CRUDA DE UNA CADENA DE PRODUCCIÓN DE UNA
PROVINCIA OCCIDENTAL DE CUBA, Laboratorio de Microbiología, CENLAC,
Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA). 2015
2. NORMA TÉCNICA PERUANA LECHE Y PRODUCTOS LÁCTOEOS. Leche
cruda. 202.001:2003. Cuarta Edición. 2003.
3. Walstra et al. Ciencia de la leche y tecnología de productos lácteos. Edit. Acribia
Zaragoza, España. 2001.