La lavorazione del latte per uso alimentare. Principali tecnologie di lavorazione applicate alla produzione del latte

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1 La lavorazione del latte per uso alimentare Principali tecnologie di lavorazione applicate alla produzione del latte

2 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)

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5 Trattamenti termici volti a per preservare nutrienti Z D121 ( C) (min) Batteri Enzimi vitamine pigmenti

6 Pastorizzazione Finalità sanitaria Distruzione patogeni potenzialmente presenti nel latte Miglioramento qualità tenenti del latte Distruzione flora ed enzimi alteranti Mantenimento struttura

7 Pastorizzazione a flusso

8 Componenti del sistema a flusso

9 Pastorizzazione Trattamento col calore a 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

10 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

11 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)

12 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 C. In questa sezione il mezzo riscaldante, che circola in controcorrente sul lato opposto delle piastre, è latte già pastorizzato (recupero/rigenerazione di energia)

13 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

14 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.

15 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

16 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

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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

22 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

23 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

24 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

25 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

26 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)

27 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

28 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)

29 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

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31 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

32 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

33 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