produzione latte alimentare

La lavorazione del latte per uso
alimentare
Principali tecnologie di lavorazione
applicate alla produzione del latte
Centrifugazione
• chiarificazione (rimozione delle impurità solide dal latte
prima della pastorizzazione)
• * scrematura (separazione della c rema dal latte magro)
• * standardizzazione
• * separazione del siero (separazione del grasso dal siero)
• * bactofugazione (allontanamento fisico dei batteri dal
latte)
• * separazione del coagulo (separazione del coagulo dal
siero)
• * purificazione del butter oil (separazione della fase serica
dal grasso anidro del latte)
Trattamenti termici volti a per
preservare nutrienti
Batteri
Enzimi
vitamine
pigmenti
Z
(°C)
5-10
30-40
20-25
40-70
D121
(min)
1-5
1-5
150-200
15-50
Pastorizzazione
• Finalità sanitaria
– Distruzione patogeni
potenzialmente
presenti nel latte
• Miglioramento qualità
tenenti del latte
– Distruzione flora ed
enzimi alteranti
– Mantenimento struttura
Pastorizzazione a flusso
Componenti del sistema a flusso
Pastorizzazione
• Trattamento col calore a 60°-80°C di ogni parte
del latte o dei suoi prodotti per uno specifico
periodo di tempo senza consentire la
ricontaminazione di quel latte o prodotti
• Il grado di distruzione dei microrganismi dipende
dalla combinazione della temperatura e del tempo
di mantenimento
• I valori minimi (es. 72°C per almeno 15 sec o
63°C per almeno 30 min) sono basati sugli studi
d’inattivazione termica del patogeno più
termoresistente trovato nel latte, la Coxiella
brunetti
Pastorizzazione in caldaia
(batch method)
• Utilizza una caldaia rivestita da una parete nella
cui intercapedine circola acqua o vapore
• Nella caldaia il latte e riscaldato e mantenuto
caldo per il tempo necessario mentre è sotto
continua agitazione
• Questo metodo è poco utilizzato per il latte
destinato all’alimentazione, ma è più comune per
prodotti quali creme e cioccolato al latte o latte
destinato alla caseificazione
Pastorizzazione in sistemi a
flusso continuo
• Vantaggi: tempi più brevi, rispetto ai
sistemi discontinui, e possibilità di
risparmio energetico
• Utilizzano scambiatori di calore a piastre
(blocchi di piastre di acciaio corrugato
intercalati da guarnizioni che definiscono lo
strato laminare in cui circolano separati ed
in controcorrente il latte ed il mezzo
riscaldante/raffreddamento)
Il circuito del latte nel sistema di
pastorizzazione HTST
A. Il latte crudo a 4°C in una cisterna a livello
costante è aspirato in una sezione del
pastorizzatore (rigeneratore) in cui è
riscaldato progressivamente a 57°-68°C. In
questa sezione il mezzo riscaldante, che
circola in controcorrente sul lato opposto
delle piastre, è latte già pastorizzato
(recupero/rigenerazione di energia)
Il circuito del latte nel sistema di
pastorizzazione HTST
B. il latte (ancora sotto aspirazione) passa attraverso
una pompa, che regola lo spostamento della massa
nel tempo, la quale spinge il latte nel resto del
sistema (la pressione nelle sezioni successive deve
essere sempre più alta di quelle precedenti)
C. il latte riscaldato a pressione positiva è spinto
nella sezione del riscaldatore, in cui viene a
contatto con piastre ad una temperatura di almeno
72°C. Questa è mantenuta dalla circolazione sul
latto opposto delle piastre di acqua calda
Il circuito del latte nel sistema di
pastorizzazione HTST
D. il latte alla temperatura di pastorizzazione e
a pressione positiva scorre attraverso il
“tubo di mantenimento” in cui resta per
almeno 16 secondi. La velocità massima è
regolata dalla velocità della pompa, da
diametro e dalla lunghezza del tubo di
mantenimento e dalla frizione con la
superficie dello stesso.
Il circuito del latte nel sistema di
pastorizzazione HTST
E. dopo essere passata a contatto con i sensori
di un termometro indicatore e di un
termometro di registrazione /controllo
attraversa una valvola a tre vie in grado di
far progredire o avviare nuovamente il latte
nella cisterna di alimentazione del sistema
se i sensori non hanno rilevato il passaggio
del latte alla temperatura preselezionata
(limite inferiore) di >72°C
Il circuito del latte nel sistema di
pastorizzazione HTST
F. il latte adeguatamente pastorizzato è
direzionato dalla valvola suddetta alla sezione
del rigeneratore dove si raffredda
progressivamente, cedendo calore alla massa
del latte crudo che circola in controcorrente, ad
una temperatura di 32°-9°C.
G. il latte caldo raggiunge quindi la sezione
refrigerante in cui è portato a 4°C circolando
su piastre mantenute fredde da liquido
refrigerante
Il circuito del latte nel sistema di
pastorizzazione HTST
H. Il latte freddo passa quindi attraverso un riduttore
di pressione che deve essere più in alto (almeno
30,5 cm) del livello più alto raggiunto nel sistema
dal latte crudo, e raggiunge la cisterna di
alimentazione dell’impianto di confezionamento
Il tempo di mantenimento della
temperatura di pastorizzazione
• Quando un fluido si muove attraverso un tubo il
flusso può essere laminare o turbolento
• Il flusso turbolento si ottiene ad alta velocità
allorchè il valore di Reynolds è maggiore di 4000
• Il tempo di mantenimento può essere calcolato
misurando il tempo necessario ad un’analita (es.
sale) aggiunto al fluido a percorrere il tubo. Il
fluido di prova è acqua e perciò il valore va
corretto per il latte
Mantenimento di una pressione
differenziale
• E’ importante mantenere una pressione
maggiore (almeno 1 psi = Pascal per square
inch) nelle sezioni in cui circola il latte già
pastorizzato, in modo che se vi fosse una
perdita di latte crudo attraverso guarnizioni
o piastre non avvenga la contaminazione del
latte pastorizzato
Mantenimento di una pressione
differenziale
• Ciò è ottenuto attraverso la sola pompa a
tempo (che produce una dislocazione attiva
della massa) e controlli della pressione
differenziale. Nei sistemi più complessi ci
sono anche regolatori della contropressione
all’uscita della sezione refrigerante
Mantenimento della pressione
differenziale
• Altri fattori importanti nel mantenimento della
pressione differenziale sono:
– Il livello dell’uscita del liquido eccedente nella cisterna
di alimentazione del pastorizzatore deve essere più in
basso del livello più basso del latte nel rigeneratore
– Non ci devono essere pompe dopo l’uscita del latte
pastorizzato refrigerato dal riduttore di pressione
– Ci devono essere almeno 31 cm di dislivello tra altezza
massima del latte crudo nell’impianto e riduttore di
pressione
– Il rigeneratore deve poter drenare liberamente nella
cisterna di alimentazione
Il controllo della temperatura
• Il termometro indicatore (MIG = mercury in
glass) indica la temperatura ufficiale a cui
far riferimento. Al valore indicato da questo
termometro deve essere aggiustato l’indice
del termometro registratore. Le sonde dei
due termometri devono essere quanto più
possibile vicine e poste a non più di 45 cm a
monte della valvola a tre vie di deviazione
del flusso
Il registratore/controllore della
temperatura
• Controlla e registra la temperatura e fornisce
l’input per il motore che aziona la posizione della
valvola a tre vie, la cui posizione (regolare/riciclo)
è anch’essa registrata. Il controllo della valvola
può essere pneumatico o elettronico
• Gli operatori devono registrare giornalmente data,
turno, attrezzatura, n.identificazione del lotto,
prodotto e quantità indicando la temperatura del
termometro, cicli di pulizia, temperature limite
inferiore e superiore, ogni riferimento ad
anomalie, firma
Sistema automatico di controllo sanitario
• serve ad essere certi che i punti critici di controllo siano
sotto costante sorveglianza impedendo che gli operatori
possano modificare il programma
– Computer dedicato che controlla tutti i CCP almeno una volta ogni
secondo
– No network che controlla qs computer
– Ogni pastorizzatore ha un computer separato
– Bus I/O solo uscita verso altri computer
– In caso di caduta della tensione deviazione automatica switch in
posizione “sicurezza/riciclo”
– Programmi su Rom (non dischi)
– Registrazione posizione valvola deviazione
– Scarico registrazioni da ROM a Ram all’accensione
– Integrazione con computer CIP che ha il controllo della posizione
delle valvole e delle pompe di circolazione dei fluidi solo quando il
ciclo di pulizia è in atto
Processo UHT
• Il processo di pastorizzazione non è sufficiente ad
inattivare le spore presenti nel latte e ciò limita la
commercializzazione per il tempo/temperatura di
conservazione.
• Il latte può essere reso commercialmente sterile e
a lunga conservazione sottoponendolo a
temperature superiori ai 100°C e confezionandolo
in contenitori protettivi a tenuta
• Il sistema UHT sterilizza il latte a 135°C per 2-5
secondi prima del confezionamento e lo
confeziona in contenitori pre-sterilizzati
Vantaggi del sistema UHT
• i valori D e Z sono
superiori per i fattori di
qualità (vitamine,
proteine) che per i
microrganismi
• Lunga vita commerciale
(attesa superiore a 6
mesi, per legge 4 mesi)
• Più basso costo del
trasporto (non necessita
di refrigerazione)
Difficoltà del sistema UHT
• Attrezzature complesse sono necessarie per il
mantenimento della sterilità tra trattamento
termico e confezionamento (materiali da
imballaggio, tubature, pompe, cisterne)
• Rischio di sovratrattamento soprattutto con
particelle più grosse (non ci sono impianti per
sterilizzazione particolati)
• lipasi e proteasi già presenti nel latte crudo
possono alterare il gusto e produrre gelificazione
del latte. Il latte UHT ha comunque un gusto di
cotto
Metodi UHT
• Riscaldamento diretto
– Contatto con vapore di
qualità alimentare
• Riscaldamento
indiretto
– Il prodotto è separato
dal mezzo riscaldante
da superfici (piastre,
tubi, doppi coni)
Metodo di riscaldamento diretto
• Permette di mantenere
temperature molto
elevate per tempi
molto brevi (minor
danneggiamento)
– Sistema d’iniezione di
vapore
– Sistema di infusione
nel vapore
Sistema d’iniezione di vapore
– Vapore ad alta pressione è iniettato in una camera sulle
cui pareti scorre il latte pre-riscaldato. Ciò provoca un
brusco innalzamento della temperatura. Dopo aver
mantenuto la temperatura per 2-4 minuti, il latte è
istantaneamente raffreddato una camera del vuoto in cui
è evaporata una quantità di acqua equivalente a quella
apportata dal vapore (sono rimosse anche sostanze
volatili odorose).
– Questo sistema è adatto solo per alcuni prodotti e
poiché il latte è a contatto con superfici molto calde c’è
il rischio di deteriorare il gusto
Sistema ad infusione
• il latte è fatto cadere e scorrere come film
liberamente in una camera saturata da
vapore surriscaldato. I prodotti perciò
cadono su superfici fredde e passano poi
nella camera del vuoto
– Vantaggi riscaldamento e raffreddamento
istantaneo
– Non c’è surriscaldamento localizzato o
bruciature
– Adatto per prodotti liquidi e viscosi
Packaging per confezionamento
asettico
•
•
•
•
•
Fill and seal
Form, fill and seal
Erect, film and seal
Thermoform, fill and seal
Blow mold, fill and seal
• Scatole, laminati accoppiati cartone-alluminioplastica, sacche flessibili, contenitori
termoformati, contenitori estrusi, bag-in-box,
cisterne