La leche es un alimento muy complejo que contiene más de 100.000 especies moleculares diferentes. La leche de vaca está compuesta por un 87% de agua, 3,5% de proteínas, 3,7% de grasa, 4,9% de lactosa y 0,7% de sales. Los principales componentes de interés son los glóbulos de proteína y grasa. Las proteínas, denominadas partículas de caseína, se combinan con calcio y fosfato para formar agregados con una estructura bien definida. Su tamaño típico está en el rango de 100 nm. Son blancos, insípidos y sin olor, y se utilizan para fabricar alimentos, pintura y adhesivos. En cambio, los glóbulos de grasa en la leche cruda no homogeneizada están entre 1 y 10 μm, mientras que en la leche homogeneizada el rango de tamaño es de 0,2 a 2 μm.
La leche es una emulsión de aceite en agua, con los glóbulos de grasa dispersos en una fase continua de leche desnatada. Si la leche cruda se dejara reposar, los glóbulos de grasa formarían una capa de crema y subirían a la superficie.
La homogeneización es un proceso mecánico utilizado para reducir el tamaño de los glóbulos de grasa en la leche. El resultado neto de este proceso es una disminución de la tasa de cremado según la Ley de Stokes, una reducción del agrupamiento durante el cremado y una mejor adaptación de densidad con la fase continua.
El proceso de homogeneización reduce el tamaño del glóbulo al pasar la leche a alta presión a través de un pequeño orificio. Para entender el mecanismo, consideremos una válvula homogeneizadora convencional (Figura 1) procesando una emulsión como la leche a un caudal de 20.000 l/h. Al entrar por primera vez en la válvula, la velocidad del líquido es de unos 4 a 6 m/s. Luego se desplaza hacia el espacio entre la válvula y el asiento de la válvula, y su velocidad aumenta a 120 metros/seg en unos 0,2 milisegundos. El líquido se mueve entonces por la cara del asiento de la válvula y sale en unos 50 microsegundos. El fenómeno de homogeneización se completa antes de que el fluido abandone el área entre la válvula y el asiento.
Figura 1
Aunque la mayor parte de la reducción de glóbulos de grasa ocurre en la primera etapa, existe una tendencia a agruparse o agrupar los glóbulos de grasa reducidos. La válvula de la segunda etapa mostrada en la Figura 1 permite la separación de esos racimos en glóbulos de grasa individuales, como se muestra en la Figura 2 a continuación. La segunda etapa es similar a la primera, como se ve en el diagrama anterior. El homogeneizador de dos etapas permite un control preciso del proceso de homogeneización. Diferentes ajustes de válvula proporcionan emulsiones de diferentes tamaños, lo que a su vez afecta a la estabilidad, el sabor y la vida útil del producto final.
El LA-350 ha demostrado ser un analizador popular para monitorizar este proceso debido a su bajo coste y facilidad de operación. El analizador puede colocarse en cada planta lechera para proporcionar retroalimentación en tiempo real sobre el proceso de homogeneización. Esto permite optimizar el producto final, ahorrar costes eliminando el sobreprocesamiento del material y material fuera de especificaciones, y evaluar el propio homogeneizador para detectar desgaste o rotura.
La distribución que aparece a continuación es el resultado de la medición de leche entera cruda (no homogeneizada) con el analizador de tamaño de partículas LA-350. La distribución muestra los grandes glóbulos de grasa antes de la homogeneización. La proporción y el tamaño de los glóbulos de grasa respecto a la caseína es tal que las caseínas no se observan en la leche entera.
Tamaño de partícula de la leche cruda
Esta distribución es de leche entera homogeneizada. Esta es una distribución estable de la emulsión de leche. Los glóbulos más grandes se reducen de 15 μm a 3 μm. El LA-350 gestiona muy bien esta reducción de tamaño.
Tamaño de partícula de la leche integral
En la leche al 2%, donde se ha eliminado una gran parte de la grasa, el pico principal se mantiene centrado alrededor de un micrón, mientras que aparece un ligero hombro en el lado pequeño. Esto representa las caseínas que ahora aparecen en la distribución, debido a la eliminación de los glóbulos de grasa.
Tamaño de partícula del 2% de leche
En el caso de la leche al 1%, se elimina aún más grasa y por tanto la proporción de glóbulos de grasa emulsionados respecto a las proteínas caseínas es mucho menor. Esto da lugar a que la proteína aparezca como un segundo modo.
Tamaño de partícula del 1% de leche
Como la leche desnatada carece de los glóbulos de grasa emulsionados, la distribución está compuesta principalmente por las caseínas proteicas. La distribución restante es solo las proteínas.
Tamaño de las partículas de la leche desnatada
El objetivo principal de la homogeneización es descomponer los grandes glóbulos de grasa y crear una emulsión estable que tenga una vida útil más larga, un mejor sabor y una mejor sensación en boca. El LA-350 es una herramienta excelente para monitorizar este proceso. Es capaz de mostrar el cambio en el extremo grande de la distribución de 10 μm a aproximadamente 2 μm sin problema. Además, en la leche baja en grasa puede observar la distribución de tamaño de las proteínas.
Para aquellos clientes con un presupuesto de capital mayor, el LA-960V2 proporcionaría aún más datos en rangos de tamaño más pequeños donde se observan las proteínas, además de monitorizar la reducción del tamaño de los glóbulos de grasa en el rango de tamaños grandes.
Analizador de Distribución de Tamaño de Partículas por Difracción Láser
Analizador de Distribución de Tamaño de Partículas por Difracción Láser
Tiene alguna pregunta o solicitud? Utilice este formulario para ponerse en contacto con nuestros especialistas.
