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Pablo AlemTechnical Assistance & Sales
Dairy - Southern ConeCHR HANSEN ARGENTINA S.A.I.C.
VIII CONGRESO NACIONAL DE LA LECHE Paraguay. Junio 2015
|
“Tendencias e innovaciones en el desarrollo de productos
lácteos”
Yogur
Agenda
Objetivo: Fortalecer los principios de elaboración y que surjan nuevos desarrollos.-
1- Generalidades.
2- Factores que afectan la calidad del yogur.Calidad de lecheTratamientoCultivoProceso
3- Conclusión.
2
Tipos de yogurt
YogurtBatidoFirme
Natural
Con colchón de frutas
BebibleNo diluído
Diluído (con jugo o jarabe)
GriegoYogurt heladoFuncional
3
En qué se diferencian los yogures?
Base/formulación (tenor de grasa, de proteínas, estabilizantes, azúcares, edulcorantes)
Selección del cultivo (suave vs. ácido, estructurante vs no estructurante)
Parámetros de proceso (temperatura de fermentación, pH de corte, velocidad de enfriamiento, tratamiento mecánico, etc)
Agregado de pulpa de fruta o saborizantes
Ingredientes funcionales (probióticos, prebióticos, etc)
Con el mismo cultivo se pueden obtener productos finales muy diferentes
4
Producción de Yogurt
Cultivo Cultivo
Leche en estanque de fermentación
Fermentación (en estanque)
Rotura y enfriamiento
Envasado
Yogurt batido
Fruta, sabor, color Azúcar, estabilizantes
Enfriamiento, envasado
Mezclado
Yogurt Bebible
Leche en estanque buffer
Llenado de vasos
Fermentación (en vasos)
Enfriamiento
Yogurt Set (o Firme)
Leche(y otros ingredientes)
Tratamiento térmico y homogeneización
Enfriar a temperatura de fermentación
5
Roles y actividades específicas en un cultivo de yogurt
ST LB
péptidos - amino ácidos
Ácido fórmico, CO2
Organismos termófilos, crecimiento óptimo a 38-44°C, usual 40-42°C
Predomina a 35-40°C;
Predomina a 41-44°C;Responsable del aroma típico (acetaldehído) y de la post-acidificación
6
7
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Time (hours)
pH
35°C/95°F
41°C/106°F
43°C/109°F
Fase de crecimiento exponencial (St y Lb )
Fase a pH <4.5 (Lb)
Fase “lag” ( St )
Actividad acidificante
Seguridad
8
Factores que influyen sobrela actividad de los cultivosy la calidad del producto final
Factores que influyen sobrela actividad de los cultivosy la calidad del producto final
_
Factores que afectan la calidad de los yoghures
Calidad de la leche
Tratamiento
de la leche
Cultivos
Proceso
Factores que afectan la calidad de los yoghures
Calidad de la leche
Tratamiento
Cultivo
Proceso
- Higiene-Variación estacional-Antibióticos
11
Variación estacional
La leche cambia significativamente a través delas estaciones y del ciclo de lactación
Se observan importantes diferencias encomposición, que llevan a cambios significativos en el producto final
La estandardización del contenido proteico esmás importante que la estandardización en sólidos totales o en sólidos no grasos
No tiene sentido mantener la proporción de leche descremada, crema y leche en polvo descremada si el tenor en proteínas de la leche descremada cambia significativamente.
12
Variación estacional - urea
Algunas cepas son más sensibles al contenido de urea, péptidos y aminoácidos libres.
LB son menos afectados por las variaciones estacionales, ya que tienen un sistema eficiente de proteólisis y transporte de péptidos.
Las cepas de ST muestran sensibilidad variable
A partir de 0,5 g de urea/l de leche se observan efectos significativos
Y-051054 : Acidification in B-milk supplemented with urea42°C - 20g/100L
4,55
5,05
5,55
6,05
6,55
7,05
0 2 4 6 8 10 12 14 16
time (h)
pH
B-milk + 0g/L
B-milk + 0,1g/L
B-milk + 0,2g/L
B-milk + 0,5g/L
B-milk + 1g/L
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16
pH
time (h)
YFL-901 : Acidification in B-milk supplemented with urea42°C - 20g/100L
B-milk + 0g/L
B-milk + 0,1g/L
B-milk + 0,2g/L
B-milk + 0,5g/L
B-milk + 1g/L
13
Picos de urea en curvas de acidificación con Mild 1.0Base 1 y 2: leche en polvo ABase 3 y 4: leche en polvo B
14
15
Calidad de la leche: Antibióticos
Atención a nivel mundial de los consumidores y de los legisladores generando reglas estrictas que controlan el uso y detección de antibióticos.-
Gran problema que aqueja a toda la industria lechera
Cantidades mínimas de antibióticos en la leche
Problema de Salud Pública Interferencia en el proceso de queso y yogurt
Persona alérgica a dicho antibiótico con problemas como ardor en la piel, comezón, asma y shock anafiláctico.
Además, la resistencia de los microorganismos a los antibióticos que puede reducir o eliminar por completo su acción y uso en el tratamiento de enfermedades.
16
Beta-lactams /cephalosporinsTetracyclinesSulphonamidesAminoglycosidesMacrolidesChloramphenicolQuinolones…
Familias de Antibióticos
Federación Rusa
Beta-lactámicos (Penicilina G) 4 ppb
Tetraciclinas (Tetraciclina) 10 ppb
Cloranfenicol 0.3 ppb
Estreptomicina 200 ppb
Betastar® Combo – fast combined beta-lactam + tetracycline test
18
• Rapidez.
• Habilidad de bajo nivel requerido (alta sensibilidad).
• Probado en el mercado.
• Muy tolerante de cambios en la temporización de protocolo.
• No influenciado por el pH o la concentración de proteína o grasa.
• Conveniente para la leche de diferentes especies (vaca, cabra, oveja).
• Todos los tipos de leche (esterilizado de leche cruda, leche UHT, leche, leche en polvo reconstituida, la leche descongelada).
• No influenciado por los recuentos de células somáticas o conteos bacterianos.
Betastar® Combo – test rápido beta-lactam + tetracycline
Calidad de la leche
Tratamiento
Cultivo
Proceso- Estandarización- Homogeneización- Tratamiento térmico- Desaireación - Aditivos
19
Factores que afectan la calidad de los yoghures
Re-hidratación de polvos
Función:Permite que las proteínas y polvos se rehidraten completamente
Reduce grumosMejora la funcionalidad de las proteínas.
Incremanta la capacidad de ligar agua
Reduce la separación de aguaCondiciones óptimas:
Un overnight enfriado a 5 0C
45-55 0C por 20mins – 2 horas
Mayor proteínas agregadas > tiempo de hidratación
Buen mezclado / buena recirculación dentro de los tankes de mezcla
Desaireación
Remover el oxígeno de la lecheMotivos
Desarrollo de LAB (cultivo) es inhibido por el oxígeno
Contiene oxidasas, las cuales convierten el O2 en H2O2 Malos olores en la leche son frecuentemente originados por compuestos volátiles.
Beneficios de la desaireación por vacío.Incrementa la velodicdad de acidificación.Deodorización, mejor sabor, menos off-flavoursPreviene la oxidación de las grasa.Mejora las condiciones de operación del homogenizador (mejor efciencia de homogenización)Mejora la estabilidad y viscosidad
Homogeneización
Objetivos Evitar la separación de la crema Estabilizar la emulsión Reducir el riesgo de sinéresis Mejorar la textura Obtener apariencia más blanca Diluír completamente los ingredientes secos
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Efecto del contenido de grasa sobre la viscosidad del yogurt cuando la base está homogeneizada o no
Viscosidad
Homogeneizada (100 kg/cm2 a 45°C)
No homogeneizada
% grasa en la leche
23
Homogeneización - temperatura
Temperatura eficaz >60°C Diámetro 5 µm 1µm Los lípidos cristalizan en
la leche fría, y la homogeneización no reduce el diámetro del glóbulo graso
Viscosidad
Tratamiento
Sin tratamiento térmico
homogeneización (kg/cm2)
24
Tratamiento térmico – Etapa crítica
Destrucción y/o eliminación de los patógenos y otros microorganismos no deseados, incluyendo enzimas
PERO… EN LA PRODUCCIÓN DE YOGURT HAY OTRO MOTIVO MÁS
Reducción del riesgo de sinéresis en el producto final, y desarrollo de textura
Tratamiento térmico óptimo:
Es el que llega a un 70-80 % de desnaturalización de las proteínas, para optimizar el ligado de agua
25
Efecto del tratamiento térmico en la textura del yoghurt
Formación de Gel
Fermentación
Tratamiento térmico óptimo
Agregación
Proteína de suero desnaturalizada
Casein Proteína de suero
Fat
Tratamiento térmico no óptimo
Fermentación
Tratamiento térmico y textura
27
24,4
1,5
64
141
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Sheer Stress Gel f irmness
72°C/15 sec 95°C/5 min.
95°C/5 min
72°C/15 sec
Calidad de la leche
Tratamiento
Cultivo
Proceso
- Velocidad de acidificación- Compuestos aromáticos- Textura (firmeza de gel y espesor en boca)- Post-acidificación28
Criterios de selección de un cultivo
Tipo de producto
Características del producto Sabor/aroma (tipo / intensidad/ shelf life) /cuerpo / gas
Límites en producción Tiempo / Packaging / Incubación / Frío / Costo
Resistencia a fagos / rotación
Requisitos regulatorios
Preferencias del consumidor Natural, presencia/ausencia de estabilizantes, etc…
29
Evolución temporal de las preferencias del mercado y su relación con el portafolio de productos
Vis
cosi
dad
(m
ou
th t
hic
knes
s)
Very high
Low
Intensidad de aromaVery mild Very strong
mid 1990’s
1960’s
1980’s
2002 late
1990’s
Los cultivos estructurantes y mild permiten reducir la cantidad de
estabilizantes y azúcar, y disminuir la concentración de grasa sin comprometer
el sabor y el aroma del producto
2006
2009
2011
2012
30
2014
Yogurt DVS blends – composición definida
St-1 St-2 Lb-1 Lb-2
31
Producción de cepas en Francia, Dinamarca y USA
Formación de ácido y acetaldehído
La cantidad de acetaldehído varía entre los cultivos, dependiendo de las características de las cepas de LB y ST, y de su proporción relativa.En general, cuanto más LB mayor es la producción de acetaldehídoLa incubación a alta temperatura (43°C) favorece LB -> más acetaldehído (pero también menos textura y más sinéresis)
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6
Hours
PP
M
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
pH
acetaldehyde
32
Producido por una variedad de LAB durante la fermentación
Formado por subunidades repetitivas de monosacaridos: glucosa, galactosa, rhamnosa y manosa (fosfato, acido glucónico y otros)
Producido en baja cantidades (50 - 800 mg/L leche fermentadas)
EPS puede impactar en el caracter filante.
EPS afecta la textura de productos fermentados en leche:
Firmeza de gel Viscosidad Mouth thickness Cremosidad Sinéresis
Cepas dependiente!
ExoPoliSacáridos EPS
Factores que afectan la calidad del yogurt / textura
Los factores que modifiquen el desarrollo del cultivo, su metabolismo y la relación entre cepas, tendrán impacto en la textura. Por ejemplo:
Proteína (Efecto buffer)
Azúcar
Temperatura de incubación
Conservantes (K-sorbato)
34
Efecto de los ingredientes en la Firmeza del Yoghurt
Frequency (HZ)
G’
(Pa)
Frequency (HZ)
G’
(Pa)
Frequency (HZ)
G’
(Pa)
Sólidos Lacteos
Estabilizantes
Cultivos
added: 0%
added: 1%added: 2%
EPS yoghurt culture
Set-yoghurt culture
Stirred-yoghurt culture
GelatinPectin
Starch
Interacción de los almidones con cultivos productores de EPS.
A, B,C,D,E,F Almidones
Interacción de los almidones con cultivos productores de EPS.
Maxigel 617Premium 1.0
Snow Flake 6413Premium 1.0
Maxigel 617Mild 1.0
Snow Flake 6413Ypmix 883
Snow Flake 6413Mild 1.0
Maxigel 617Yomix 883
Almidón EPremium 1.0
Almidón FPremium 1.0
Almidón EMild 1.0
Almidón FCultivo 1
Almidón FMild 1.0
Almidón ECultivo 1
Apariencia
Propiedades del producto ligadas al cultivo
04/21/2338
Textura/AparienciaEspesor en boca (Mouth thickness)Firmeza de gel (Gel firmness)FilanciaLisuraBrilloSinéresis
Sabor/AromaAcidezAcetaldehídoAstringenciaOtros
AcidificaciónVelocidad de fermentaciónPost acidification en el procesoPost acidification en la vida útil
39
La estructura de los productos lácteos fermentados
Estructura
Tecnología Sólidos
pH
Tratamiento mecánico
Hom
ogei
niza
ción
Heating
Lactosa y salesPr
otei
na
Grasa
Cultivo
Tem
pera
tura
Tiempo
Factores importantes
Efecto de algunos estabilizantes
Ingrediente Agregado Efecto Comentarios
Gelatina Inicio Liso, brillante, aumenta firmeza
Líquida a temperatura ambiente
Pectina, Inicio Textura lisa, aumenta viscosidad
Un dosaje demasiado alto aumenta el tiempo de fermentación y da textura rugosa
Almidón, Inicio Estructura áspera, aumenta viscosidad
Menor costo
Leche en polvo Inicio aumenta viscosidad, más cuerpo
Etiqueta limpia
Proteínas de leche (MPC, WPC, UF)
Inicio aumenta viscosidad, más cuerpo pero menos lactosa
Etiqueta limpiaMayor costo
40
41
Firmeza de gel
Palatabilidad FilanciaEvaluación de la
textura con una cuchara
Test oral, consumiendo el producto
Test no oral, observando los “hilos” que cuelgan de la cuchara
Textura
Cómo lograr elevada viscosidad en la boca?
1) Usando cultivos productores de EPSCepas seleccionadas y en correcta relación
2) Alto nivel de proteínas
3) EstabilizantesAlmidónPectinaGelatina
4) Combinación de cultivos y proteínas y estabilizantes
Almidón
Pectina
Gelatina
Shear rateShear
stre
ssFirmeza de gel
Viscosidad en la boca
Calidad de la leche
Tratamiento
CultivoProceso
- Temperatura de fermentación- pH- Enfriado- Tratamiento post fermentación
43
Incubación
Tiempo necesario para que el cultivo crezca, produzca ácido láctico y disminuya el pH a 4,60 o menos (dependiendo del diseño del producto)
Necesita de temperatura óptima, dependiente del tipo de producto
Yogurt – 38-43°C
44
Fase crítica
7
6
5
4
1 2 3 4
Tiempo (h)
pH
El coágulo no debe sufrir disturbios en el rango de pH
crítico
45
46
Efecto de las proteínas sobre el tiempo de acidificación
Contenido de azúcar y tiempo de fermentación
4,00
4,50
5,00
5,50
6,00
6,50
Time 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
pH
Fermentation time
Effect of sugar content
Advance 2.0-7%
Advance 2.0-10%
Advance 2.0-15%
47
Contenido de azúcar y tiempo de acidificación
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
Tim
e (
min
)
Plain
+ 7.5% Sucrose
Los nuevos cultivos son más robustos en presencia de azúcar
48
Contenido de azúcar y tiempo de fermentación
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
0 120 240 360 480 600 720 840 960
pH
time (min)
Growth YF-LX700 with sucrose
0%
7,50%
10%
15%
49
Efecto del conservante
3,90
4,30
4,70
5,10
5,50
5,90
6,30
6,70
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00
pH
Time (hrs)
Measuring the Effects of Potassium Sorbate on Yogurt Make (sweetened) Using YC 150 at 109°F to 12 Hours
0.00% sorbate
0.01% sorbate
0.05% sorbate
0.10% sorbate
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
2ppm 4ppm 6ppm
YF L 700
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
2ppm 4ppm 6ppm
Yoflex Mild
Condiciones del proceso : Sustrato , leche líquida+ 3% LPD, Pasteurización 90C 5m, dosis 0,01%, incubación: 42C .
100
150
200
250
300
350
400
450
Tim
e -
min
2ppm 4ppm 6ppm
Oxygen - ppmtpH4,6
tpH4,6 w/Sorbate
YFL 902
O
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Tim
e-m
in2ppm 4ppm 6ppm
YF L 812
Impacto del Sorbato y Oxígeno en los tiempos de acidificación
Enfriamiento
Principios
La producción de yogurt es un proceso biológico
El enfriamiento es el método más fácil para controlar la actividad metabólica del cultivo y sus enzimas
El enfriado del coágulo comienza apenas el producto alcanza la acidez deseada
pH antes del enfriado
Yogurt firme: 4.8-4.7
Yogurt batido: 4.6 – 4.5
Bebibles: a menudo 4.6
Acidification profile
Speed of fermentation
Shelf life post-acidification
Post-acidification in production process
Acidification profile
Speed of fermentation
Shelf life post-acidification
Post-acidification in production process
Speed of fermentation
Shelf life post-acidification
Post-acidification in production process
53
Post-acidificación de proceso
El pH continúa disminuyendo después del corte, durante el enfriamiento y antes del envasadoCrítico en estanques de gran capacidadSe puede controlar con
Selección del cultivo
Enfriado eficiente
54
Post-acidificación en el proceso
pH luego del corte a 4,65 durante 5 horas a 42C
Post-acidificación en shelf-life
Reducción del pH durante la shelf life
Las bacterias lácticas continúan convirtiendo lactosa en ácido láctico aún a 4C
Excesiva acidificación lleva a sabores anómalos, sinéresis y otros defectos
Se controla con
Selección del cultivo
Cadena de frío
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
End pH Day 1 Day 7 Day 14 Day 21 Day 28pH
YoFlex®Mild
YoFlex®Classic
YC-X11
YF-L901
En la selección de un cultivo, prestar atención a la post acidificación en proceso y en shelf life
56
Enfriamiento en yogures batidos – 2 opciones
Enfriamiento rápido debajo de 10CPráctica en plantas de alto volumen con limitaciones de capacidad.Usualmente combinado con alto estrés mecánico
Dos etapas de enfriamiento – minimizar daños de estructuras
Etapa 1: enfriamiento rápido 20 – 25CEtapa 2: yogur envasado enfriado lentamente a 6°C (43°F) dentro de 8–10 h.
La textura / viscosidad recompone dentro de las 24-48h
Efecto de la temperatura de enfriamiento –Yogures batidos Chr. Hansen recomienda el
enfriamiento en 2 etapasRápido de 20-24°C en intercambiador a placa y tubularLento overnight to 3-5°C in cold storage
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 200 250 300 350
SHEAR RATE 1/s
SH
EA
R S
TR
ES
S (
Pa
)
Base lacteo: Leche reducida en grasa + 2% leche en polvo descremada, sin azúcar. Cultivo YF-LX700 Incubación: 0.02% a 43°C
Enfriamiento rápido a 12°C
2-etapas de enfriamiento
Característica de los cultivos para el proceso de enfriamiento en dos etapas
El cultivo no debe post acidifcar durante el proceso
Los cultivos de baja post-acidificación dan la posibilidad de aplicar estrés mecánico durante el proceso de enfriamiento a mayor temperatura y se obtiene mayor viscosidad
CONCLUSIÓN
Calidad de la leche
Tratamiento de la leche
Cultivos
Proceso
Muchas gracias!
Pablo AlemTechnical Assistance & Sales
Dairy - Southern ConeCHR HANSEN ARGENTINA S.A.I.C.
VIII CONGRESO NACIONAL DE LA LECHE Paraguay. Junio 2015
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