Cap 6 Trap de La Leche-1

5/17/2018 Cap 6 Trap de La Leche-1 - slidepdf.com

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TRATAMIENTOS DE LALECHE



2

Después de recibida la leche en la plantaindustrial, es sometida a una serie de

tratamientos que dependerán del destinofinal de la misma. Estos tratamientos son:

1. Enfriamiento

2. Higienización3. Homogeneización4. Tratamiento térmico (Pasteurización)



3

Intercambiadorde calor deplacas



4

ENFRIAMIENTO

La leche, luego de su recepción es enfriada

a temperaturas de alrededor de 4ºC yalmacenada a esta temperatura. Esteenfriamiento se realiza en un

intercambiador de calor de placas,utilizándose agua helada como fluidoenfriador. Antes se usaba un enfriador de

superficie (todavía se lo utiliza en algunasplantas).



5CORTINA DE ENFRIAMIENTO



6

La leche circula por la superficie de lacortina y forma una película que es enfriadapor el agua que circula por el interior de lacortina. En este tipo de enfriador, la lecheesta en contacto con el medio ambiente, locual supone la posibilidad de contaminarse.

Luego de enfriada se manda la leche altanque de almacenamiento donde se la

mantiene a la temperatura de 4ºC hasta suprocesamiento según los diferentes usosindustriales.



Cabe mencionar que la leche que sedestinará para la elaboración de quesos,conviene enfriarla y mantenerla aalrededor de 10ºC, pues temperaturasmas bajas afectan el caseinato de calcioque es fundamental para producir quesos.



HIGIENIZACIÓN

La leche cruda puede contener diversaspartículas adquiridas en su manipuleo,desde el ordeño, lo cual obliga a eliminaresas impurezas. Para tal fin se hace una

filtración y/o una clarificación.

En la primera, se hace pasar la leche a

través de filtros de tela sintética o algodón.Esta filtración es complementada luego enlos intercambiadores de placas, provistosde filtros.



En cuando a la clarificación esta se realiza con unacentrifugación en los llamados clarificadores, que

son semejantes en su concepción a los centrífugosque se verán en el descremado, aunque conalgunos variantes de diseño. En esta operación sesuelen eliminar también cierto tipo de bacterias

esporuladas, tales como Bacilos, estabactofugación suele eliminar un gran número oporcentaje de esos microorganismos.Tanto la clarificación como la bactofugación

resultan mas eficaces si se hace a una temperaturaentre 60 y 65ºC ( al disminuir la viscosidad de laleche).



10

Sección delrotor de unabactofugadora

.



11

El la fig. 2.3 se presentan las variaciones delos principales componentes de la leche de

vacas de raza Fresona de la “Crichtn RoyalFarm” del West Scotland College a lo largo dela lactación.

Para evitar los efectos de estas variacionesintrínsecas de la composición de la leche espreciso recurrir a la estandarizaciónnormalización y/o enriquecimiento de lamisma con el objeto de:

Cumplir las especificaciones exigidas por lasnormas legales de composición de losdiferentes productos lácteos.



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Figura 2.3



13

Figura 2.3



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De la figura 2.3

1. El valor del mes corresponde a la mediade las 4-8 semanas.

2. Debido a la escasa variación de laconcentración de cenizas se haconsiderado el valor de 0.75

3. Los datos fueron obtenidos desdeoctubre de 1980 a septiembre de 1981

4. ---------- media anual



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HOMOGENIZACIÓN

Este tratamiento es aplicado a la leche a losefectos de reducir el tamaño de los glóbulos degrasa y así evitar que estos asciendan a lasuperficie.

La operación consiste en enviar la leche a altapresión, cerca de 200 kg/cm2, a través de unconducto que esta parcialmente obstruido en suextremo de salida por un tapón cónico de acero, laleche choca violentamente con lo cual se fraccionael glóbulo de grasa a dimensiones entre 1 y 2 .La presión del tapón de acero se puede regular

con un resorte.



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La salida de la leche se efectúa por laabertura que deja el tapón y en esta zona

se produce un rápido descenso de lapresión que también produce un “cracking” del glóbulo.

La homogeneización puede realizarsetambién en las clarifijadoras, equipo en elcual pueden hacerse simultáneamente laclarificación y la homogeneización; esteequipo es parecido a los clarificadores, peroestán provistos de discos dentados quefraccionan los glóbulos de grasa por

fricción.



17



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En el proceso de homogeneización, alromperse los glóbulos, se fraccionan

también la membrana protectora de losmismos, lo cual implica que parte dedichos glóbulos queden sin ellos(especialmente lecitinas y proteínas queforman parte de la membrana); estohace que los glicéridos quedenexpuestos a la acción de la enzima lipasa

que puede traer aparejado elinconveniente del enrarecimiento de laleche.



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La temperatura recomendada parahomogeneizar la leche es entre 65 y 70ºC.

A temperatura de la leche superior a 85°C – se observa también evaporaciónparcial de la humedad desde la leche, loque daña el funcionamiento normal de lospistones del homogenizador.



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Efecto de lahomogenizaciónsobre los glóbulos

grasos de la leche



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Ventajas de la homogenización

Distribución uniforme de la grasa, sinformación de nata en la superficie

Color más blanco y atractivo Coagulación más rápida cuando se elabora

queso con cuajo.

Reducción de la sensibilidad a los procesosde oxidación. Sabor con más cuerpo.



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Desventajas de la homogenización

La leche no puede ser desnatada de formaeficiente

Aumenta la sensibilidad a la luz del sol,con lo que puede aparacer un sabormetálico.

Mayor sensibilidad a los ataques de lalipasa.

Baja estabilidad térmica de la proteina.



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• Sección de unhomogenizador

1. Panel de control2. Transmisión3. Cabezal de

homogenización4. Bloque de cilindros 5. Manómetro de alta

presión6. Motor7. Bastidor

• Corte del bloque de cilindros:



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• Corte del bloque de cilindros:

1. Cigüeñal2. Bloque de cilindros de alta

presión

3. Anillos

4. Pistones5. Cabezal de homogenización6. Volante7. Manómetro de alta presión



25

Cabezal de homogenización



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Hoy en día se tiene mucha informaciónsobre la teoría de la homogenización.

Existen muchas hipótesis que explican elrompimiento de los glóbulos grasos. Losglóbulos grasos se dividen como resultado

del cambio rápido de la velocidad de laleche al entrar en la ranura de la válvuladel homogenizador. La velocidad de laleche en el tubo antes de la entrada a la

ranura de la válvula es aproximadamente9 m/s.



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Como resultado del cambio brusco del corte

del torrente desde la cámara antes de laválvula a la ranura que tiene una altura de0.1 mm la velocidad aumenta fuertemente.

En la ranura de la válvula la leche se muevea una velocidad de 200 m/s. Cuanto mayor sea la presión hidráulica de la

leche tanto mas pequeños serán los glóbulosde grasa después de la homogenización.



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Válvula

Base de válvula

Zona de aumento dela velocidad

Glóbulo degrasa



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Alpasarelglóbulodegrasadelazonade

bajavelocidadvoalazonadealta

velocidadv1lapartedelanteradelglóbulodegrasaentraenelcongranvelocidad

v1,sealargaypartículassedesprenden

delglóbulo.Cuantomayorsealavelocidadv1quedependedelapresión,

tantomassealargaelglóbulodegrasaen

unhiloliquidoymaspequeñasse

obtienenlosglóbulosdespuésdesudivisión



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Homogenización en dos etapas

Se puede aumentar la eficacia cuando serealiza la homogenización en dos etapas ycon dos cabezales en serie. Este método

se ha extendido bastante ahora que sesabe que la homogenización en una etapaproduce grumos grasos algunas veces.

En la primera etapa, la homogenización serealiza a un 75% de la presión total, y ella segunda a un 25%.



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Con una presión total de 200 bar, estosignifica que en la primera etapa la

presión es de 150 bar y de 50 en lasegunda. Cualquier formación de grumosque se haya producido en la primera de

las citadas etapas será rota en la segunda,pudiendose entonces formar membranasalrededor de la grasa libre.

La homogenización en dos etapas seutiliza casi siempre en conexión con lostratamientos UHT.



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La razón para ello es que ciertas sales seforman durante el tratamiento a altatemperatura, siendo fácilmente

desintegradas si el producto se somete auna homogenización en dos etapas.

TRATAMIENTO T RMICO



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TRATAMIENTO T RMICO (PASTEURIZACIÓN).

Cualquiera que sea el destino de la leche (yapara su venta en cualquiera de sus tipos, yapara la elaboración de derivados lácteos), debeser sometida a un tratamiento térmico.

El objeto de este tratamiento es, en primerlugar, destruir todos los microorganismos quepuedan ser causa de enfermedades

(patógenos) y en segundo término, disminuir elnúmero de aquellos agentes microbianos quepuedan afectar la calidad de la leche y susproductos derivados.



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Se puede conceptuar la pasteurizacióncomo el tratamiento térmico por debajo del

punto de ebullición, y en un tiempomínimo, que permite destruir la totalidadde los agentes microbianos patógenos.

Además de los m/o patógenos, la lechetambién contiene otras sustancias y otrosm/o que pueden estropear su sabor o

dificultar la conservación de los productoslácteos.



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Un fin secundario que se consigue con lapasterización es la destrucción de tantos

organismos como sea posible, así comode los sistemas enzimáticos con objeto desalvaguardar la calidad del producto. Para

ello se necesita un tratamiento térmicomás intenso que el requerido para destruirlas bacterias patógenas.

En la figura 3 tenemos curvas de efectoletal y curvas de tiempo/temperatura parala destrucción de enzimas.



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Factores limitantes del tratamientotérmico

Un tratamiento térmico fuerte de la lechees deseable desde el punto de vistamicrobiológico. Sin embargo, ello supone

aumentar el riesgo de aparición dedefectos en su sabor, valor nutritivo yapariencia. Las proteínas presentes en la

leche son desnaturalizadas a altastemperaturas..



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Esto significa que las propiedades para laelaboración de queso a partir de la leche

son dañadas de forma drástica por untratamiento térmico intensivoUn calor fuerte produce cambios en el

sabor. La elección de la combinacióntiempo/temperatura debe ser optimizadapara conseguir un efecto adecuado tanto

desde el punto de vista microbiológicocomo desde el punto de vista de la calidad



40

Antes de describir el proceso depasteurización, se harán algunasconsideraciones sobre el efecto de la

temperatura sobre los componentes de laleche y sobre los microorganismospresentes en ellas.



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Influencia de la temperatura sobre loscomponentes de la leche:

El tratamiento térmico para destruirmicroorganismos puede provocar cambiosen los componentes, los que, a su vez,

ocasionan cambios en los productosderivados. La intensidad de estos efectosdependerán de las condiciones en que serealiza el tratamiento.



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Cambios en la grasa de la leche: El efecto mas visible es la perdida de la

línea de crema, se sabe que en una lechecruda en reposo se forma en la superficieuna película o capa de crema (línea decrema) que, de manera primaria, nosindica el contenido de grasa de la misma.

El tratamiento térmico afecta esta línea de

crema y la leche queda con apariencia decontener menos grasa, pero lo que enrealidad ocurre es un cambio en la



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aglomeración de los glóbulos de grasa (sepiensa que se debe a que las proteínasasociadas al glóbulo pierden su

estabilidad y se desnaturalizan), la cualhace que crezca la dispersión de losmismos.

Hasta los 60ºC, el efecto no se producepero si cuando se calienta a temperaturassuperiores por espacio de 30 minutos.



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Cambios en la lactosa: La lactosa es estable al calor, si este se

aplica en forma moderada, pues si secalienta, por ejemplo, a mas de 100ºC ypor un tiempo relativamente prolongado,

sufre dos reacciones características: lareacción de caramelización, que provocala formación de ácidos como el fórmico, elláctico, el propionico, etc. y de otros

compuestos como el hidroximetil furfural,el furfuroldehido, etc.



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La segunda transformación característicaes la reacción de Moyllord, en la cual lalactosa se une a los grupos aminos de los

aminoácidos, principalmente a los de lalisina, lo cual hace que se degraden lasproteínas y se pierda algo del valor

nutritivo, debido a esta reacción deMoyllord, la leche se oscurece.

C bi l í



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Cambios en las proteínas:

A las temperaturas de pasteurización no ocurrencambios, pero si a temperaturas superiores a80ºC, produciéndose en tal caso unadesnaturalización de las proteínas del lactosuero,provocando esto la liberación de compuestos con

grupos sulfhidrilo que dan el sabor a cocidocaracterístico en esta degradación. Otro efecto que produce el calentamiento es

promover la unión de la -lactoglobulina y la

caseina, esta unión inhibe la acción de laquimosina (cuajo) sobre la caseina causandoalgunos inconvenientes en la elaboración dequesos.



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Cambios en las enzimas:

Las enzimas en la leche sonvariablemente sensibles a la temperatura,la lipasa es de los mas sensibles, mientrasque las fosfatasas alcalinos son los masresistentes.

Algunas enzimas se reactivan después dehaber sido tratadas térmicamente.



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Cambios en las vitaminas: La temperatura y el tiempo aplicadas a la

leche no causan el mismo efecto sobre lasvitaminas de la leche, los que sufren masmodificaciones son las vitaminas B1, lavitamina C y la B12.

Infl encia de la temperat ra sobre los



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Influencia de la temperatura sobre losmicroorganismos de la leche.

La temperatura influye cualitativamente ycuantitativamente en el crecimiento de losmicroorganismos presentes en la leche.

El efecto cuantitativo muestra que la

cantidad de microorganismos seincrementa cuando la temperaturaaumenta hasta 35 - 40ºC; por encima deestos valores la velocidad de crecimientodisminuye; en esto, amen de los valoresde temperatura también influye el tiempoque dura el tratamiento térmico.



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• Cualitativamente, se sabe que en lechestratadas a diferentes temperaturas no seencuentran las mismas especies; esto esporque no todos los microorganismos tienen elmismo rango de temperatura óptimo para sudesarrollo, pues como ya se vio cuando se trato

el tema de contaminantes los agentesmicrobianos podrían clasificarse, según sutemperatura de crecimiento, en sacrofilos (sedesarrollan entre 2 y 20ºC) los mesofilos (su

desarrollo optimo esta entre 20 y 40ºC) y lostermofilos (se crecen fundamentalmente porsobre los 40ºC).



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Combinación tiempo/temperatura

• Para asegurar la destrucción de todos losm/o patógenos es necesario calentar laleche a una temperatura determinada y

mantenerla durante un cierto tiempo antesde enfriarla nuevamente.• La figura 2 muestra una curva de

tratamiento térmico con efectos letalessobre las bacterias coli y sobre el bacilode la tuberculosis.



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• Según estas curvas, las bacterias colipresentes en la leche mueren cuando son

calentadas a 70°C y mantenidas a estatemperatura durante 1 segundo. A la tempde 65°C se necesita un tiempo de

mantenimiento de 10 seg para conseguirel mismo efecto. Estas dos combinaciones70°C/1 seg y 65°C/10 seg tienen, por lotanto, el mismo efecto letal.

• Los bacilos de la tuberculosis: 70°C/20segó 65°C/2min.

Ad á d l t t l ti l



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Además de la temperatura y el tiempo laeficiencia de la pasteurización depende deuna serie de factores:

Nivel de contaminación. En el procesode pasteurización sobreviven unos cuantosmicroorganismos, 0.01 – 0.1 % del total

del total de m/o. Por eso en la leche queinicialmente estaba muy contaminadadespués del tratamiento térmico quedaranuna mayor cantidad de m/o, estos songeneralmente termofilos, desarrollo de loscuales en la leche tampoco es deseable.

EDAD DE LA CÉLULA BACTERIAL D di d



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EDAD DE LA CÉLULA BACTERIAL. Dependiendode la edad de la bacteria esta presenta diferentesensibilidad a la acción de la temperatura.Como regla general, las células que aparecieronen la leche unas cuantas horas antes de lapasteurización, mueren mas rápidamente que

las que están en la leche hace un día. Por estarazón no es recomendable guardar la leche pormucho tiempo aun a bajas temperaturas. Eneste caso, aunque el proceso de reproducción de

los m/o casi no existe, las células que seencuentran el al leche se tornan más resistentesy la efectividad de la pasteurización de la lechedisminuye significativamente.

S C CÁ C C



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SUCIEDAD MECÁNICA DE LA LECHE. En las partículas de suciedad se

encuentran una gran cantidad debacterias. Durante la pasteurización, yespecialmente en retenciones no grandes,

estas partículas se calientan mas difícil, ypor consiguiente, los m/o que seencuentran en estas no se destruyen porcompleto. Por esta razón esrecomendable antes de la pasteurizaciónlimpiarla, lo cual aumenta su efectividad

EL PERIODO DE OBTENCIÓN DE LA



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EL PERIODO DE OBTENCIÓN DE LALECHE

Dependiendo de las condiciones demantenimiento del ganado la resistenciade los microorganismos a la acción de las

temperaturas altas cambia un poco. En laleche que se obtiene cuando las vacaspastan quedan después de lapasteurización de 3 – 5 veces menos m/o,que en invierno cuando están confinadas alos establos.

COMPOSICIÓN DEL PRODUCTO



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COMPOSICIÓN DEL PRODUCTO Además de la leche también se

pasteurizan la crema, diferentes mezclaspara helado, la leche descremada. Lacomposición química de estos productosse diferencia por el contenido de grasa y

materia seca, que en gran medida serefleja en la eficiencia de lapasteurización. Los estudios muestranque los m/o presentan una mayorresistencia al tratamiento térmico en losproductos con alto contenido de grasa yproteínas.



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Al pasteurizar productos con un altocontenido de grasa y proteína esnecesario aumentar la temperatura del

tratamiento térmico en 8 – 10 °C oaumentar la duración de la retención.

LA ACIDEZ DE LA LECHE Y LA FORMACIÓN DE



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LA ACIDEZ DE LA LECHE Y LA FORMACIÓN DEESPUMA

Se debe pasteurizar leche con una acidez nomayor que 22°T (20°D). A una acidez mayor laproteína de la leche al calentarse se coagulanparcialmente y sobre las placas del

pasteurizador forman una capa de piedra láctea.Esta capa dificulta la termo conductividad de lasplacas del pasteurizador, lo cual se refleja en laeficiencia de pasteurización. La leche con una

acidez mayor de 27°T no se puede pasteurizar,ya que bajo la acción de las altas temperaturasse coagula completamente.

L i d l l h



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La presencia de espuma en la leche queentra al pasteurizador disminuye la

eficiencia del tratamiento térmico. Larazón es un menor calentamiento de laespuma en comparación con la leche. Y por esto los m/o que se encuentran el laespuma, no mueren completamente en elproceso de pasteurización. Enconsecuencia, es necesario evitar la

formación de espuma en la leche.



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PROCESO DE PASTEURIZACIÓN

• Para destruir los microorganismos de laleche es necesario someterlos atratamientos térmicos ya se vio que la

temperatura puede ocasionartransformaciones no deseables en laleche, que provocan alteraciones desabor, rendimiento, y calidad

principalmente.•



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• El proceso de pasteurización fue idóneo afin de disminuir caso toda la flora de

microorganismos saprofitos y la totalidadde los agentes microbianos patógenos,pero alterando en lo mínimo posible la

estructura física y química de la leche ylas sustancias con actividad biológicatales como enzimas y vitaminas.

La temperatura y tiempo aplicados en la



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La temperatura y tiempo aplicados en lapasteurización aseguran la destrucción delos agentes patógenos tales comoMycobacterium, tuberculosis, Brucellos,Solmonellas, etc., pero no destruye losmicroorganismos mastiticos tales como el

Staphilococus aereus o elStreptococuspyogenes, como así tampocodestruye algunos microorganismosresponsables de la acidez como los

Lactobacillus.



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Se han estudiado distintas combinacionesde temperatura y tiempo para pasteurizarpero fundamentalmente se han reducido ados:

1º) Pasteurización lenta o discontinua.

2º) Pasteurización rápida o continua. Este método consiste en calentar la leche

a temperaturas entre 62 y 64ºC ymantenerla a esta temperatura durante 30minutos.



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La leche es calentada en recipientes o

tanques de capacidad variable(generalmente de 200 a 1500 litros); esostanques son de acero inoxidablepreferentemente y están encamisados(doble pared); la leche se calienta pormedio de vapor o agua caliente quecircula entre las paredes del tanque,

provisto este de un agitador para hacermas homogéneo el tratamiento.



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Luego de los 30 minutos, la leche esenfriada a temperaturas entre 4 y 10ºC

según la conveniencia. Para efectuar esteenfriamiento se puede usar el mismorecipiente haciendo circular por la camisa

de doble fondo agua helada hasta que laleche tenga la temperatura deseada. Otramanera, es enfriar utilizando el enfriadorde superficie (o cortina de enfriamiento)que ya se vio cuando se trató el tema detratamiento de la leche.

Ambos métodos de enfriamiento tienen



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Ambos métodos de enfriamiento tienensus inconvenientes: en el primer caso(utilizando el mismo tanque), la

temperatura desciende cada vez máslentamente a medida que se acerca a latemperatura del agua helada, lo cual haceque la leche, durante un cierto tiempo,este a las temperaturas en que crecen losmicroorganismos que quedarán luego deltratamiento térmico, lo cual hace que

aumente la cuenta de agentesmicrobianos.

Por otra parte usando la cortina de



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Por otra parte, usando la cortina deenfriamiento la leche forma una película sobrela superficie de la cortina y el enfriamiento es

mas rápido, pero, por quedar la leche encontacto con el ambiente, es presa de lacontaminación.

El uso de la pasteurización lenta es adecuadapara procesar pequeñas cantidades de lechehasta aproximadamente 2000 litros diarios, delo contrario no es aconsejable* .

* El método de pasteurización lenta es llamado también LTLT y Low Temperature, Long Time.

Pasteurización RÁPIDA



70

Pasteurización RÁPIDA

Llamada también pasteurización continua o bienHTST (Heigh Temperature Short Time), estetratamiento consiste en aplicar a la leche unatemperatura de 72 - 75ºC en un tiempo de 15 a 20

segundos.

La figura 3 muestra que la enzima



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La figura 3 muestra que la enzimafosfatasa, que se encuentra presente en la

leche, es destruida por esta combinaciónde tiempo y temperatura. Por ello, laprueba de la fosfatasa se utiliza paracomprobar si la leche ha sidocorrectamente pasterizada. El resultadode la prueba debe ser negativo, ya que nodebe existir actividad detectable de la

fosfatasa.

Figura 3



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Esta pasteurización se realiza en



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pintercambiadores de calor de placas, y elrecorrido 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 secalienta por regeneración. En esta sección de regeneración o

precalentamiento, la leche cruda se

calienta a 58ºC aproximadamente pormedio de la leche ya pasteurizada cuyatemperatura se aprovecha en esta zonade regeneración.

Al salir de la sección de regeneración, la leche



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Al salir de la sección de regeneración, la lechepasa a través de un filtro que elimina impurezasque pueda contener, luego la leche pasa a los

cambiadores de calor de la zona o área decalentamiento donde se la calienta hasta latemperatura de pasteurización, esta es 72 -75ºC por medio de agua caliente. Alcanzadaesta temperatura la leche pasa a la sección deretención de temperatura; esta sección puedeestar constituida por un tubo externo o bien un

retardador incluido en el propio intercambiador;el mas común es el tubo de retención, endonde el tiempo que la leche es retenida es de15 a 20 segundos.

A la salida de esta zona de retención la



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A la salida de esta zona de retención, laleche pasa por una válvula de desviación;

en esta válvula, si la leche no alcanza latemperatura de 72 - 75ºC,automáticamente la hace regresar altanque regulador o de alimentación paraser luego procesada; pero si la lechealcanza la temperatura de 72 - 75ºC, pasaentonces a la zona de regeneración o

precalentamiento, donde es enfriada porla leche cruda hasta los 18ºC.

D í l l h l ió d



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De aquí la leche pasa a la sección deenfriamiento en donde se distinguen dos

zonas: una por donde se hace circularagua fría y la otra en donde circula aguahelada, para terminar de esta manera el

recorrido de la leche, saliendo delintercambiador a la temperatura de 4ºCgeneralmente.

En el esquema siguiente se muestra elrecorrido de la leche por elintercambiador:



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El intercambiador de calor, como ya se



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, ymenciono es el de placas, utilizado por sualta velocidad de transferencia y sufacilidad de limpieza. Son construidos enacero inoxidable; las placas tienengeneralmente un espesor aproximado de

0.05 a 0.125 pulgadas; están aisladasmediante juntas de goma que forman unacamisa de entre 0.05 y 0.3 pulgadas entre

cada par de placas; estas ultimas seordenan en secciones: precalentamiento,calentamiento y enfriamiento.

Cada sección aislada se ordena de tal



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Cada sección aislada se ordena de talforma que los líquidos fluyen por una omas placas en paralelo.

En la figura siguiente se muestra ladisposición de las placas y circulación delos fluidos. Las placas tienen nervaduras oestrías que provocan turbulencia yaumentan la superficie de intercambio.

Las ventajas de la pasteurización HTSTrespecto a la LTLT son las siguientes:



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a) Pueden procesarse en forma continua grandesvolúmenes de leche.

b) La automatización del proceso asegura una

mejor pasteurización.c) Es de fácil limpieza y requiere poco espacio.d) Por ser de sistema cerrado se evitan

contaminaciones.e) Rapidez del proceso.



81

En cuanto a las desventajas se pueden



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En cuanto a las desventajas se puedennombrar:

a) No puede adaptarse al procesamiento depequeñas cantidades de leche.b) Las gomas que acoplan las placas son

demasiado frágiles.c) Es difícil un drenaje o desagotecompleto.



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Las juntas colocadas en los bordes de las

placas y de los portillos limitan los canalesy evitan goteos. El sistema de canales por donde circulan

de forma alternativa el producto y el mediode calentamiento/enfriamiento apareceilustrado en la figura 13



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Para conseguir una buena eficiencia en la



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Para conseguir una buena eficiencia en latransmisión de calor, los canales quequedan entre las placas deben ser lo másestrechos posible, pero, por otra parte,tanto la velocidad del flujo como la caídade presión serán mayores si se hace

pasar un fuerte volumen de producto entrecanales estrechos. Ninguno de estosefectos es deseable, y para evitarlos elpaso del producto a través del

intercambiador de calor se divide en unaserie de flujos paralelos.



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Los canales para el medio de



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Los canales para el medio decalentamiento se dividen en 4 flujos

paralelos, que cambian de dirección dosveces. Esta combinación se escribe4x2/2x4, es decir el número de flujos

paralelos multiplicado por el número depasos del medio caliente, dividido por elnúmero de flujos paralelos multiplicadospor el número de pasos para el medio frío.

P l t mi t



90

Precalentamiento

Otras operaciones tales como separaciónde nata y la homogenización se combinana veces con la pasterización de la leche.

Para estas operaciones se necesitan unasdeterminadas temperaturas óptimas,como pueden ser los 63°C para a

separación de la nata y unos 70°C para lahomogenización. Por ello, la leche seprecalienta a la temperatura necesaria enel pasterizador, para el tratamiento

Correspondiente y vuelve a dicho



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p ypasterizador para un calentamiento

posterior hasta alcanzar la temperaturafinal requerida. El calentamiento regenerativo se realiza

frecuentemente en dos etapas. La lechese precalienta a la temperatura necesariaen una primera sección regenerativa y elproducto tratado pasa a la segunda

sección regenerativa donde se completael proceso térmico de ahorro de energía.



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Sistemas de calentamiento en los



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pasterizadotes Se utiliza vapor al vacío o vapor saturado

a presión atmosférica (temperatura100°C). Sin embargo, no se utiliza vapor

caliente debido al alto diferencial térmico.Los medios calefactores más utilizadosson, por lo tanto, el agua caliente y el

vapor al vacío, aunque en la actualidadeste último está en decadencia

Sistema de calentamiento por agua



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Sistema de calentamiento por agua

Las calderas de una industria lácteaproducen vapor a uan presión de 600 – 700 kPa (6-7 bar). Este vapor se utiliza

para calentar el agua que a su vez sirvepara calentar el producto hasta alcanzar latemperatura de pasterización.

El agua se calienta en el calderín (3) convapor que pasa a través de la válvula deregulación (5).

El agua caliente, por medio de la bomba



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El agua caliente, por medio de la bombacentrifuga (1), circula por el calderin y por

la sección de pasterización del aparato deplacas, donde cede calor al producto. Elagua que sale de dicha sección decalentamiento vuelve a través de unaválvula de estrangulamiento (2) al calderinpara volver a iniciar el ciclo. Esta últimaválvula de utiliza para ajustar el caudal de

agua en circulación.

El agua formada por condensación del



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g pvapor inyectado en el calderín es

descargada a través de una válvulareguladora de presión (7). El sistema sellena con agua por la válvula (6) y lapresión que existe en el mismo vienen

indicada por el manómetro (4)

Circuito deagua caliente



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agua caliente

1. Bomba

centrifuga.2. Válvula deregulación

3. Calentador4. Manómetro5. Válvula de

regulación de

vapor6. Grifo7. Purgador de

condensados.

Control del proceso



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Control del proceso

Se consigue mantener una temperatura

constante de pasterización gracias a uncontrolador que actúa sobre la válvula deregulación de vapor (5). Cualquier

tendencia a la baja de la temperatura delproducto es inmediatamente detectadapor el sensor en la línea de dicho

producto, antes de la sección demantenimiento.

Dicho sensor cambia entonces la señal al



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controlador, que abre la válvula de

regulación de forma que se suministramás vapor al agua. Ello hace queaumente la temperatura del agua decirculación y detiene la caída detemperatura en el producto.

Prevención de reinfecciones



100

Se debe tener cuidado para evitar

cualquier riesgo de contaminación delproducto pasterizado por el refrigerante opor el medio sin pasterizar. Si se producecualquier pérdida o goteo en el

pasterizador, debe ocurrir en la direccióndel producto pasterizado hacia el mediode refrigeración producto sin pasterizar.Esto quiere decir que la presión del

producto pasterizado debe ser mayor quela existente al otro lado de las placas delaparato.

Por ello, se instala una bomba de refuerzo



101

,en la línea de producto, después de la

sección de mantenimiento o antes de lasección de calentamiento. En algunos países, la legislación indica

que se debe instalar una bomba derefuerzo tal y como hemos estudiado. Elsistema se muestre en la siguientediapositiva



102

Una instalación completa de pasterización



103

p pconsta de:

Depósito regulador (tanque de balance) Bomba de alimentación Controlador del caudal

Secciones regenerativas de precalentamiento yenfriamiento Sección de calentamiento

Bomba de refuerzo

Sección de mantenimiento Válvula de desviación del flujo

Equipo de control y supervisión



104



105

Muchas plantas industriales hacen una

clasificación de la leche previa y posteriora la pasteurización. Es así que se puedentener leches que antes del tratamiento nocontengan mas de 50,000microorganismos por mililitro y luego de lapasteurización no contienen mas de15,000 microorganismos por milímetro.



106

Otra clasificación es de aquellos quetienen no mas de 300,000microorganismos/ml antes y no mas de30,000 ml luego de la pasteurización y

finalmente lo que antes del tratamientotérmico no tengan más de 2,000,000 demicroorganismos/ml y que luego del

mismo no contengan mas de 30,000 ml.

Estado de la leche luego depasteurizada



107

pasteurizada

Respecto a los componentes de la leche,luego de la pasteurización, no estaafectada la línea de crema, la lactosa

prácticamente no sufre ningún cambio.Tampoco sufren cambios las proteínas dellactosuero, por lo cual no se forman

suefhidrilos ni tampoco olor y sabor acocido.

Si bien no se forma el complejo -l t l b li í i



108

lactoglobulina - caseína, pero si semodifica la estructura de las micelas, por

lo cual cambia la actividad del cuajo.

En cuanto a las enzimas, la pasteurización

destruye las lipasas y se inhibe laactividad de las fosfatosas alcalinas.

Por ultimo, las pasteurizaciones noafectan o afectan poco a las vitaminas.

Distintos grados de tratamiento



109

térmico Pasterización HTST de la leche: 72 – 75

°C/15 segundos Pasterización HTST de la nata: 80°C/3-5

segundos Tratamiento UHT: 135 – 140°C durante

unos pocos segundos Termización: 63-65°C/15 segundos

Leches ultra-pasteurizadas yleches esterilizadas



110

leches esterilizadas.

Todo tratamiento térmico que se hace atemperaturas inferiores al del punto deebullición del agua es considerado como

método de “pasteurización”. En elmercado se ofrecen leches que han sidotratados a temperaturas superiores al

punto de ebullición del agua: son lasleches ultra-pasteurizadas y las lechesesterilizadAs.



111

Una leche ultrapasteurizada se puedeobtener con un tratamiento térmico entre



112

obtener con un tratamiento térmico entre110ºC y 115ºC por un lapso de tiempo

corto de 4 segundos, mientras que laleche esterilizada tiene un calentamientohasta de 140 - 150ºC en el mismo tiempo.

El proceso mas común para obtener estosproductos es por inyección directo devapor purificado, con lo cual se eleva latemperatura; la leche pasa

inmediatamente a una cámara de vacío,en donde ocurre una expansión del líquidocon la siguiente separación del vapor.

Pasteurización de la leche para



113

quesos

La pasteurización de la leche destinadapara la elaboración de quesos se hacegeneralmente a 70ºC en 15 o 20

segundos en el tratamiento rápido o a65ºC en 30 minutos en el tratamientolento. Si se efectuara a temperaturas

mayores el calcio tiende a precipitar comotrifosfato calcico que es insoluble, lo cualllevaría a una coagulación defectuosa.

Pasteurización de la leche paraleche en polvo



114

leche en polvo

En este caso la temperatura y el tiempode tratamiento varían de acuerdo a laleche, para leche descremada serecomienda calentarla a 88ºC durante 3minutos y para leche con materia grasa secalienta a 90ºC durante 3 minutos (nomas). Con estos tratamientos se asegura

la destrucción de las lipasas y unareducción considerable de la florabacteriana.

Pasteurización de la lechedestinada a crema



115

destinada a crema

Para la elaboración de crema la lechepuede pasteurizarse primero a 95ºCdurante 15 o 20 segundos, luego enfriarse

a 60 - 65ºC, descremarse, y pasteurizarsepor separado a la crema a 95ºC durante15 o 20 segundos, para luego ser enfriada

a 21ºC o a 7 u 8ºC.

Ot d h l t t i t í



116

Otra manera de hacer el tratamiento seríacalentar primero la leche a 60-65ºC,descremar luego y regresar la lechedescremada al pasteurizar para sertratada a la temperatura normal para

destinarla a leche de consumo, en tanto lacrema separada se pasteuriza a 95ºC por12 - 20 segundos. Este tratamiento detemperatura elevada para la crema, es

para eliminar lipasas, cuya presenciapueda provocar rancidez en la crema.



117

Clarificación y separación de la nata



118

La separación centrifuga es muy usada.

Entre sus tareas se incluyen: Clarificación (eliminación de impurezas

sólidas de la leche ante de su

pasterización) Desnatado (separación de la nata del

resto de la leche) Separación del suero (recuperación de la

grasa contenida)



119

Tratamiento de bactofugación (ceparación

de bacterias de la leche) Separación de la cuajada (cuando en la

fabricación de queso se trata de separar el

coágulo y el suero) Purificación de la grasa láctea anhidra

(separación del suero de la fase grasa)

Separación por gravedad



120

Condiciones para la sedimentación



121

Condiciones para la sedimentación

Para que se produzca la sedimentación, ellíquido a tratar debe ser una dispersión.La grasa se encuentra dispersa en el restode la leche, en forma de glóbulos condiámetros que van desde 0.5 a10 micras.La leche también contiene células de laubre, suciedad del establo, etc.

Las fases a separar no deben ser solublesentre si. Las sustancias presentes en unasolución no pueden ser separadas porsedimentación.

Las fases que se pretende separar debentener también diferentes densidades En



122

tener también diferentes densidades. Enel caso de la leche, las fases presentessatisfacen esta condición. Las impurezassólidas tienen una densidad mayor que laleche desnatada y las partículas de grasa

la tienen menor.



123



124

Cuando se arroja un objeto a un liquido esl dif i t l d id d d di h



125

la diferencia entre la densidad de dicho

objeto y la del líquido la que determina siflotará o se hundirá, pero si es menorflotará.

Velocidad de sedimentaciónUna partícula sólida o una gota de líquidoque se mueven a través de un fluido

viscoso, bajo la influencia de la gravedad,acabarán por alcanzar una velocidadconstante, a la que se le llama

velocidad de sedimentación y se representaV ( f d l d d) L



126

como Vg (g = fuerza de la gravedad). La

magnitud de la velocidad de sedimentaciónviene determinada por los siguientes factoresfísicos:Diámetro de las partículas (en metros)Densidad de las partículas ρ (kg/m3)

Densidad del medio continuo (liquido) ρl

(kg/m3

)Viscosidaddelmedioη (kg/m3)

Atraccióngravitacionaldelatierrag(9.81m/s2)



127

La velocidad de ascenso del glóbulo de grasa puedeser calculada con la ecuación 1. Los siguientes valoresson a 35°C

Velocidades de sedimentación de partículas dediámetros distintos



128

diámetros distintos

Fig. 25

Velocidad de sedimentación cuando se reduce ladiferencia de densidades



129

Fig. 26

Efectos combinados de un aumento en laviscosidad y una reducción en la diferencia ded id d b l l id d d di t ió



130

densidades sobre la velocidad de sedimentación

Fig. 27

Fig. 28



131

Deposito de

sedimentación

Depósito con mayor superficie, con lo que seconsigue una distancia de sedimentación máscorta Fig. 29

Separación continua por gravedad



132

Depósito para la separación en régimen continuo

de los sólidos presentes en un líquido

Fig. 30

El máximo volumen de flujo que podemospermitir a través de la vasija, se queremos



133

permitir a través de la vasija, se queremosseparar todas las partículas de tamaño

límite y las superiores, es igual al área dela vasija, multiplicada por la velocidad desedimentación (Vg) de las partículas de

tamaño limite.

Flujo max = Área x Vg

Utilización de pantallas para incrementar lacapacidad de separación de un depósito



134

p p p

Fig. 31

El área total disponible para la separación,multiplicada por el número de canales de



135

multiplicada por el número de canales deseparación, determina la máxima cantidadde líquido que puede fluir a través delcontenedor sin pérdida de eficacia, esdecir, sin permitir que partículas del

tamaño limite o superiores escapen con ellíquido clarificado.Los canales de separación acabarán

siendo bloqueados por partículassedimentadas. El proceso se detendráentonces.

Si el contenedor tiene pantallas inclinadas, como semuestra en la figura, las partículas que se depositansobre las mismas bajo la influencia de la gravedad



136

sobre las mismas, bajo la influencia de la gravedad,irán resbalando hasta caer al deposito de la vasija.

Fig. 32

¿Por qué las partículas que se sedimentansobre las placas no son barridas por el



137

p plíquido que fluye entre ellas?

Velocidad de las partículas en los distintospuntos del canal de separación

Fig. 33

Depósito para la separación en régimen continuode dos fases líquida y para la sedimentacióni ltá d l f ólid



138

simultánea de la fase sólida

Fig. 34

Principio básico del funcionamiento de unacentrifuga



139

centrifuga

Fig. 35

Velocidad de sedimentación de un glóbulo de grasa



140

Separación continua por sedimentación departículas sólidas



141

partículas sólidas

Fig. 36

Fig 36



142

Separacióncontinua por

centrifugaciónde partículassólidas. Estaoperación seconoce bajo elnombre declarificación

Fig. 36

Diagrama de un canal en una centrifuga para laseparación de partículas sólidas.



143

Fig. 37

Separación de partículas con un diámetro inferioral de las partículas limite.



144

Fig. 38

Fig. 39



145

Vista esquemáticade la sección deuna parte de un

paquete de discosen una centrifugadescremadora

g 39

1. Entrada deleche cruda



146

leche cruda.2. Entrada de la

leche entrelos platos

3. Flujo de nata

4. Flujo de lechedescremada



147



148

Fig. 40

Desnatadoraautolimpiablesemi-abierta (condisco centrípeto)



149

Desnatadoraautolimpiable condisco hermético.



150

Sección del rotor de una centrifuga herméticaautolimpiable



151

1. Paquete dediscos

2. Anillos decierre.3. Bastidor4. Rotor

5. Distribuidor.6. Fondodeslizante



152

Fig. 44 Medianteun sistema deválvulas sesuministra agua

de maniobra a lacentrifuga, conobjeto deefectuar lasdescargascorrespondiantes



153



154

Desnatadora de discocentrípeto condispositivos manualesde control en las

salidas



155

Entradas y salidasd l h



156

de nata y leche

desnatada en unadesnatadorahermética.

http://www.youtube.com/watch?v=r4uzY7tsE0Q&feature=endscreen&NR=1



157

Control de presiónde descarga en lasalida de leche

desnatada



158



159



160

Si se debe normalizar la leche a un % degrasa superior al de la leche, agregamoscrema de leche, mantequilla o grasa

anhidra.



161



162

Si se debe normalizar la leche a un % degrasa inferior al de la leche, agregamosleche descremada.



163

Pasterizador Leche descr

leche



164

Separador Crema de leche

le. des.

Silo

Pasterizador

Separador

Leche

leche

Silo

lechenormalizada

La cantidad de crema de leche que se debeseparar la calculamos de la forma siguiente.



165



166



167

Se puede utilizar el método de loscuadrados de Pearson o el método de



168

triangulación y así evitarnos el tener quememorizar estas formulasEl método de los cuadrados de Pearsones un método para determinar cuanto decada dos lotes de materias primas dediferentes porcentajes de grasa deberánser mezclados para obtener la cantidad de

grasa deseada en el producto terminado ouna materia prima separada en dos.

Los siguientes ejemplos ilustran algunosde los usos de cuadrado de Pearson



169

EJEMPLO 1Si se tiene en un silo 50,000 litros deleche con un contenido de grasa = 3.9 %.¿Qué cantidad de crema de leche al 45%se debe separar para obtener leche al3.0% de grasa?Inicie escribiendo la ecuación del balancede masa.

ML = MCR + MLN

Luego ponemos en el centro del cuadrado3.9% (el % que esta solo de algún lado de



170

la ecuación) y los porcentajes de grasa dela crema y leche normalizada a laizquierda. Reste diagonalmente como semuestra

3.9%

3.0% grasa en la

leche normalizada

% Grasa en lacrema 45

0.9 partes de crema

de leche

partes de leche

41.1 normalizada

+

42.0

Debido a que probablemente usted no va aseparar 42 litros de leche (0.9 lt de crema y41 1 lt d l h li d ) d t i l



171

41.1 lt de leche normalizada), determine la

fracción de cada material, dividendo elnúmero de partes por el total. Estasfracciones pueden ser aplicadas a cualquier

tamaño deseado

Este problema se puede resolver usandola formula (c)



172

la formula (c)

Método de triangulación



173

Podemos resolver este problema portriangulación.Para esto dibujamos un triangulo en los

vértices de los cuales colocamos los % degrasa y sobre los lados opuestos del ladointerno - las masas correspondientes a los%, del lado externo del triangulo restamosel mayor % del menor %.

45



174

3.0 3.9

Mcr

(3.9 – 3.0)



175



176

Sección delrotor de unabactofugadora.

Fig. 57



1. Bomba centrifuga 10. Tubería de descarga

2. Sección regenerativa 11. Bomba centrifuga

3. Bactofugado 12. Filtro

4. Ciclón de lodos 13. Controlador de caudal

5 Bomba positiva 14 Punto de mezcla

Cap 6 Trap de La Leche-1

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