Conservación de Leche y Productos Lácteos (Básico)

«El caos es donde estamos cuando no sabemos donde estamos y lo que hacemos cuando no sabemos que estamos haciendo. Es, en pocas palabras, todas aquellas cosas y situaciones que ni conocemos ni comprendemos. El caos es potencial sin forma… a partir del cual provocamos todos los momentos nuevos y llenos de cambio…»

Jordan B. Peterson, 12 Reglas Para Vivir: un antídoto al caos

Aproximadamente 116 millones de toneladas de productos lácteos se pierden o desperdician cada año en el mundo (20% de toda la producción). De los cuales unos 55 millones de toneladas aproximadamente, se pierden antes de que los productos lleguen al sistema de mercadeo y el resto, unos 60 millones de toneladas se desperdician en la distribución, la venta y el consumo.  Algunos analistas consideran que el desperdicio es aún mucho mayor y alcanza el 30% de toda la producción.

En un análisis comparando varios países, se observa que la pérdida de leche que se genera desde la granja hasta las tiendas es mucho mayor en los países de ingresos bajos y medios que en los países de ingresos altos, la razón principal es que los países con economías deprimidas tienen más problemas para almacenar, conservar y transportar los productos lácteos. En cambio, en los países de ingresos altos, el desperdicio se da principalmente en el sistema de mercadeo y a mayor nivel con los consumidores.

De acuerdo con el estudio realizado por la FAO (2011). Las pérdidas y el desperdicio de leche a nivel mundial se presentan de la siguiente manera en cada una de las etapas de la cadena de suministro de alimentos (CSA). En este estudio se identifican 5 etapas de la CSA

1. Producción agrícola

En esta etapa se refiere principalmente a las pérdidas de leche debido a enfermedades en las vacas lecheras. Siendo el principal problema la mastitis

2. Manejo y almacenamiento postcosecha

Aquí las pérdidas se refieren a derrames y degradación de la leche durante el transporte de la granja a las plantas de procesamiento.

3. Procesamiento y envasado

Las pérdidas se refieren a los derrames durante el tratamiento industrial de la leche, como por ejemplo en la pasteurización y durante su posterior procesamiento de la leche para la elaboración de otros productos lácteos como, por ejemplo, queso, yogur, etc.

4. Distribución

Aquí se contabiliza todo el desperdicio de leche y productos lácteos que ocurre en el sistema de mercado (mayoristas, supermercados, minoristas, mercados tradicionales, vendedores)

5. Consumo

Es todo el desperdicio a nivel doméstico y servicios alimentarios (hoteles, restaurantes, etc.)

Con la finalidad de contribuir a reducir las pérdidas y el desperdicio de productos lácteos, además de hacernos conscientes de este problema a nivel personal y tomar nuestras propias medidas en casa y con la familia, es muy importante que conozcamos las causas mediante las cuales se deteriora la leche y sus derivados, sobre todo sí trabajamos dentro de la industria ya sea en las etapas de procesamiento y distribución. La leche, al igual que la mayoría de los alimentos frescos, es muy susceptible al deterioro y debe procesarse inmediatamente después de su recolección, ya que no puede almacenarse más de unos pocos días debido a que comienza toda una serie de cambios que debemos retrasar o impedir. En este sentido es posible identificar 2 de las causas principales de la descomposición de la leche y los productos lácteos, que son:

1. El Deterioro Microbiológico: es la causa principal de deterioro y se define como la alteración de la leche debida a la proliferación de microorganismos. La leche es el paraíso ideal para el crecimiento y desarrollo de la gran mayoría de microorganismos, tiene un alto contenido de humedad (87%), compuestos nitrogenados para fortalecerlos que se derivan de su contenido de proteínas (3.4%) y la disponibilidad de carbohidratos fermentables (lactosa, 4.8%). Además, tiene un rango de actividad de agua entre 0.993 – 0.995 y un pH entre 6.5 – 6.7 que son más que favorables para el desarrollo microbiológico.
2. La Autólisis Enzimática: es la alteración debida a la propia actividad enzimática de la leche. Las enzimas se encuentran en baja concentración y están distribuidas en la leche ya sea unidas a la proteína caseína, como a los glóbulos de grasa o en forma libre en el suero. Algunas de las enzimas también pueden provenir de la contaminación microbiana. Las enzimas proteasas, con una actividad semejante al cuajo (usado en quesos), provocan la hidrólisis de proteínas que a su vez genera compuestos nitrogenados que alimentan el deterioro microbiológico. Por otra parte, la presencia y la acción de las enzimas lipasas, liberan ácidos grasos de cadena corta y son responsables de la rancidez hidrolítica, una reacción mediante la cual se degradan las grasas de la leche. La descomposición tanto de proteínas como de grasa ocasiona la formación de olores y sabores desagradables en los alimentos.

Así que simplificando y de acuerdo con lo planteado anteriormente es fácil deducir que para conservar la leche y sus productos necesitamos:

• Destruir y/o inhibir el crecimiento microbiológico e
• Inactivar (desnaturalizar) las enzimas

Así que en la actualidad existen varios procesos que cumplen con estos objetivos o se combinan entre ellos para conservar los productos lácteos y los podemos dividir de la siguiente manera:

• Métodos Físicos
  • Control de temperatura
    • Uso de frío
    • Uso de calor
  • Control de humedad
    • Secado
• Métodos Químicos
  • Fermentación

Todos estos métodos de conservación tienen ventajas y desventajas muy específicas, como todo. Es importante, precisamente en este punto, señalar y aclarar que “la conservación de los alimentos NO recae solo en los métodos de conservación o el uso de aditivos y/o conservadores, sino que debe complementarse con el uso adecuado e higiénico de los alimentos antes, durante y después de su procesamiento, así como durante su distribución y venta para evitar recontaminaciones”. Así que la higiene es primordial en el manejo de los alimentos, sin ella la eficacia de los métodos de conservación se ve reducida y los conservadores tampoco serían de gran ayuda para mejorar la vida útil ya que solo son preventivos y su efectividad depende de contar con una carga microbiana baja desde el inicio.

Vamos a revisar brevemente en que consiste cada uno de los métodos de conservación mencionados anteriormente

Métodos Físicos de Control de Temperatura

Uso de Frío:

El frío produce una disminución en la velocidad de todos los procesos químicos, enzimáticos (metabólicos) y de proliferación de microorganismos. Por lo que sí almacenamos los alimentos y bajamos la temperatura provocaremos un retraso en los cambios deteriorativos que será mayor cuanto más baja sea la temperatura. Es necesario indicar que aún a bajas temperaturas, hay microorganismos que son capaces de sobrevivir, por lo cual es importante no interrumpir la cadena de frío. Con el frío se logran los siguientes objetivos de conservación:

1. Ralentización del deterioro microbiológico y
2. Retraso de casi todas las reacciones enzimáticas y químicas

Los métodos en los cuales se utiliza el frío son:

• Enfriamiento: La leche recién ordeñada está a una temperatura de unos 37°C y como vimos anteriormente es un caldo de cultivo para todo tipo de bacterias que se encuentren en la granja (suelos, estiercol, utensilios, depósitos, etc.). Por lo que la leche debe enfriarse rápidamente hasta alcanzar una temperatura entre 3 – 4C°, con lo cual se inhibirá el desarrollo de microorganismos y se obtendrá un producto de buena calidad. El enfriamiento es el paso inicial más importante para el procesamiento posterior de la mayoría de los alimentos y por lo tanto, en este caso, es fundamental para la higiene, seguridad alimentaria, vida útil, sabor y calidad nutrimental de la leche. En la actualidad la leche se enfría en depósitos de acero inoxidable que llevan incorporado un equipo frigorífico. El enfriamiento de la leche también se aplica con otros fines específicos, como inducir la cristalización de la grasa o mejorar la tendencia a la formación de crema.
• Refrigeración: este método consiste en mantener los alimentos, una vez enfriados, en un rango de temperatura entre 0-5°C. Para que este método sea más eficiente y la vida de anaquel sea mayor, es necesario complementarlo con otro método físico como lo es la pasteurización, en la cual se utiliza el calor para reducir la carga microbiana inicial de la leche.
• Congelación: este método se realiza principalmente para conservar y hacer un producto específico, como el helado. Los helados se almacenan para su conservación a -30°C y durante su distribución y venta se mantienen a temperaturas de -18°C. Ocasionalmente la congelación se utiliza como un proceso para concentrar leche, pero es muy caro y limitado contra el proceso de concentración por evaporación. La congelación raras veces se utiliza para retardar el deterioro de la leche fresca o los productos lácteos líquidos. Hay natas que si se llegan a comercializar congeladas.

Uso de Calor:

Las altas temperaturas son por lo general el método más usado para conservar la leche y los productos lácteos. El uso de calor tiene como principal objetivo destruir microorganismos patógenos y deteriorativos, así como inactivar enzimas y/o conseguir algunos otros cambios, principalmente químicos. Los resultados dependerán de la intensidad del tratamiento, es decir, de la combinación de tiempo y temperatura de calentamiento. El uso de altas temperaturas puede causar algunos cambios indeseables. Como, por ejemplo, el pardeamiento, el desarrollo de sabor a cocido, la pérdida de calidad nutricional, la inactivación de inhibidores bacterianos y el deterioro de la cuajabilidad (quesos), por lo que el tratamiento térmico debe seleccionarse cuidadosamente.

Las razones principales para el uso de calor en la leche son las siguientes:

1. Garantizar la seguridad del consumidor: se refiere específicamente a la destrucción de microorganismos patógenos (Algunos ejemplos, Mycobacterium tuberculosis, Coxiella burnetii, Staphylococcus aureus, Salmonella, Listeria monocytogenes y Campylobacter jejuni)
2. Incrementar vida de anaquel: se refiere a la eliminación de microorganismos deteriorativos y sus esporas, así como a la inactivación de enzimas (nativas de la leche o excretadas por microorganismos).
3. Establecer algunas propiedades específicas: ejemplos son (1) calentar la leche antes de la evaporación para aumentar la estabilidad de la coagulación de la leche evaporada durante su esterilización, (2) inactivar inhibidores bacterianos (inmunoglobulinas y el sistema lactoperoxidasa) para mejorar el crecimiento de bacterias iniciadoras, (3) obtener una consistencia satisfactoria del yogur y (4) coagular las proteínas del suero junto con la caseína durante la acidificación de la leche.

Algunos otros efectos del calor que no tienen que ver con la conservación de la leche son:

1. El valor nutritivo disminuye, para algunos nutrientes
2. El sabor cambia perceptiblemente
3. El color puede oscurecerse con la intensidad del calentamiento
4. La viscosidad puede aumentar ligeramente (leche concentrada).
5. La cuajabilidad de la leche y la tasa de sinéresis del gel de cuajo disminuyen.
6. Se promueve la rancidez oxidativa de las grasas

Los métodos basados en calor más usados en los productos lácteos son:

• Pasteurización: es un tratamiento térmico moderado que consiste en someter a la leche a temperaturas de calentamiento entre los 63°C hasta los 75°C lo que permite mantener sus características nutritivas y sensoriales. Los tratamientos de pasteurización más conocidos son (1) la baja pasteurización, conocida en inglés como Low temperature-Long time (LTLT) que consiste en calentar la leche durante 30 min a 63°C y (2) la Alta Pasteurización, en inglés High Temperature, Short Time, (HTST) donde la leche se calienta a una temperatura de 72°C durante 15 seg. Luego de cualquiera de los tratamientos la leche debe enfriarse y mantenerse en refrigeración para su conservación, alcanzando vidas de anaquel de 7 a 10 días. Con este método se asegura la destrucción de los microorganismos patógenos, más no sus esporas, en los alimentos que pudieran causarnos enfermedades.
• Esterilización: este es un tratamiento térmico más severo con el objetivo de destruir a los microorganismos y sus esporas bacterianas. Para ello, se utilizan temperaturas superiores a los 100°C. Los métodos más usados son (1) el Enlatado, que se utiliza en la elaboración de leche evaporada, donde el alimento se somete por lo general a 115°C durante 15 min. Se puede desarrollar el sabor a cocido característico de estos productos y oscurecimiento debido a reacción de Maillard. El siguiente tratamiento es (2) la Ultrapasteurización (UHT) donde la leche se somete a 138°por 2 seg y luego se envasa asépticamente. Ambos productos pueden conservarse sin refrigeración, con el proceso de enlatado puede lograrse una vida de anaquel mayor a 1 año y con la ultrapasteurización unos 3 meses.

Método Físico de Control de Humedad

El control de la humedad se logra mediante procesos de deshidratación, cuyo objetivo es disminuir el volumen del alimento para facilitar su transporte y almacenamiento e incrementar el tiempo de conservación debido al bajo contenido de humedad y actividad de agua (aw).

Los métodos más usados para controlar la humedad en leche son:

• Concentración: En este método se elimina aproximadamente el 60% del agua de la leche mediante evaporación (agua pasa de estado líquido a estado gaseosos). La evaporación en la leche se realiza a presión reducida (haciendo vacío), por lo que sólo es necesario calentar a una temperatura relativamente baja para que el agua entre en ebullición y se vaporice (alrededor de 50°C), evitando de esta manera algunos de los daños causados por el calentamiento como, por ejemplo, el oscurecimiento. Para conservar la leche que ha sido concentrada se puede hacer de 2 formas, una de ellas es (1) la Esterilización, una vez que la leche se ha concentrado, se enfría, se estabiliza, se empaca y luego se somete al proceso de enlatado como lo revisamos anteriormente y se obtiene la denominada Leche Evaporada con una aw de 0.986. La otra manera de conservarla, sin esterilizarla, es (2) Adicionando Azúcar, aproximadamente un 40%, reduciendo de esta manera la aw hasta 0.83 y empacando luego en latas con eliminación de oxígeno, creando así condiciones que no permitan el crecimiento de microorganismos, ni sus esporas, aun cuando estén presentes. El producto obtenido es la llamada Leche Condensada (azucarada).
• Secado: en este método de deshidratación, el objetivo principal es eliminar aproximadamente el 95% del agua y convertir la leche líquida, altamente perecedera, en leche en polvo que pueda ser almacenada durante varios años sin perder su calidad sensorial y nutrimental, para que al reconstituirla con la adición de agua tenga propiedades muy similares a la leche fluida original. Este producto está libre de crecimiento de microorganismos debido a su baja humedad (3 al 4.5%) y una aw < 0.65. El secado se aplica a productos como leche, leche desnatada, suero, fórmulas infantiles, nata, mezcla para helados y concentrados de proteínas, todos los cuales tienen un alto contenido de agua. La eliminación de agua mediante el secado es muy cara (equipo y energía), por lo tanto, previo al secado, la leche líquida debe concentrarse eliminando agua por evaporación (descrito en el punto anterior) hasta eliminar cerca del 85% de humedad antes del secado. Existen varios métodos de secado, el más común y utilizado para elaborar leche en polvo es el secado por aspersión o atomización, que básicamente consiste en atomizar la leche concentrada sobre un lecho de aire caliente a una temperatura igual o ligeramente superior a 100°C. Esto hace que las pequeñas gotas de leche asperjadas en el aire se sequen y enfríen rápidamente, depositándose por gravedad, las partículas secas en el fondo del secador y obteniendo de esta manera la Leche en Polvo.

Método Químico

• Fermentación: La fermentación es uno de los métodos más antiguos, simples, económicos y seguros que se han empleado para conservar la leche. Ayuda a mantener los componentes nutricionales de la leche durante un mayor tiempo y mejora su seguridad microbiológica, ya que inhibe el crecimiento de microrganismos patógenos. Los productos lácteos fermentados presentan unas características organolépticas más atractivas y un sabor agradable y característico. Actualmente este método se utiliza en combinación con la pasteurización para incrementar la vida de anaquel y controlar los microorganismos de la fermentación para obtener una gran variedad de bebidas lácteas fermentadas (yogur, kéfir, Kumys, etc.), mantequilla y quesos. Esté método hace uso de bacterias ácido-lácticas (BAL o LAB) que incluyen los géneros Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus, Streptococcus y Pediococcus. Las cuales se pueden dividir en dos grupos según su temperatura óptima de crecimiento, (1) las mesófilas que crecen entre 20 a 30°C y (2) las termófilas con un desarrollo entre 30 a 45°C. A su vez, estas bacterias ácido-lácticas se pueden dividir en homofermentativas y heterofermentativas, las primeras sólo producen ácido láctico a partir de la fermentación de los azúcares presentes o añadidos a la leche y las últimas producen CO₂, lactato y etanol (alcohol) a partir de los azúcares. Los efectos de la fermentación en la leche y productos lácteos son los siguientes:
  • Acidificación: se produce ácido láctico a partir de la lactosa (azúcar de la leche) y como consecuencia hay una reducción en el valor del pH (4.0-4.6), con lo cual se obtiene el sabor ácido característico y una mayor vida en almacenamiento. Esta reacción hace que se formen también otros metabolitos, como, por ejemplo, bacteriocinas, CO₂, H₂O₂, etc. que ayudarán a mejorar la conservación.
  • Modificación de textura: los cambios en viscosidad y sensación cremosa se deben a la precipitación o coagulación de la proteína caseína, así como a la formación de mucílagos por parte de las bacterias
  • Modificación de características sensoriales: los cambios en sabor y aroma se deben a la producción de ácido láctico, así como a la formación de sustancias aromáticas a partir de la lactosa y el citrato presentes en la leche (ejemplos acetaldehído y diacetilo) y a compuestos de aroma formados también por la degradación de proteínas (proteólisis) y grasas (lipólisis).

En la actualidad para fermentar la leche se utilizan cultivos iniciadores, es decir, no dejamos al azar los microorganismos que acidificarán la leche que sería el método de la fermentación salvaje. En este caso usamos una fermentación controlada para estandarizar las características de sabor, aroma y textura de los productos lácteos. Un cultivo iniciador está formado por una o más especies de bacterias ácido-lácticas que se agregan a la leche o productos lácteos para inducir el tipo de fermentación deseado y obtener de esta manera un alimento seguro con una mayor vida útil y con toda la variedad de sabores, aromas y texturas característicos de los productos fermentados.

Dentro de los métodos químicos podemos considerar también el uso de los aditivos para complementar una mayor vida de anaquel en los productos lácteos y/o mejorar alguna de sus características sensoriales (sabor, color, textura, apariencia, etc.)

Con esto revisamos de manera muy básica los métodos más comunes que se utilizan en la actualidad para la elaboración de la gran mayoría de los productos lácteos.