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En busca de la objetivación y optimización en los procesos
La
industria láctea está buscando fórmulas para producir
queso de calidad de una manera más eficiente. Para ayudar en ese proceso, desde
CNTA se están incorporando la tecnología y los conocimientos científicos para objetivar y optimizar las diferentes etapas que comprenden el
proceso de elaboración. Ejemplo de ello es el uso que el centro tecnológico hace de la
reología para objetivar el proceso de coagulación
10 de enero de 2025, 08:01
El queso es uno de los productos más consumidos dentro de la categoría de productos lácteos. Y es que conforme al informe semestral ‘Lácteos: mercados y comercio mundial’, elaborado por USDA, se prevé que el consumo mundial llegue en 2024 a los 21,6 millones de toneladas métricas, lo que significaría un crecimiento del +1,2%, respecto a 2023. Ese aumento en el consumo tiene impacto en la industria que busca fórmulas para aumentar la producción de una forma más optimizada y eficiente, para así ahorrar tiempo y costes, garantizar la fiabilidad de los procesos productivos, mejorar la calidad del producto final o aumentar la vida útil, entre otros aspectos.
Actualmente, tanto en grandes compañías como en queserías artesanales existe un equilibrio entre tradición e innovación. La tradición aportada por el maestro quesero cuya experiencia y habilidades son esenciales para crear quesos de calidad, y la parte innovadora incorporando nuevas tecnologías y conocimientos científicos para objetivar los procesos de elaboración.
Algunas tecnologías y conocimientos que la industria está incorporando en sus procesos son: estandarización de la leche mediante tratamientos térmicos o de filtración; selección de ingredientes adecuados que intervienen en el proceso: tecnologías de objetivación en las cámaras de maduración de los quesos, e integración de sondas en la cuba para monitorizar procesos como el de coagulación.
Para ayudar a las empresas en esta incorporación, CNTA está trabajando en cómo mejorar la optimización y la objetivación de las diferentes etapas que comprenden el proceso de elaboración de diferentes tipos de quesos, desde frescos de coagulación láctica y enzimática, de pasta blanda, hasta los de pasta prensada y quesos afinados con mohos, interna y externamente.
Entre los procesos en los que CNTA ofrece ese apoyo tecnológico a la industria láctea se encuentra: el control objetivo del proceso de coagulación mediante reología; la disminución de compuestos no deseados producidos durante la maduración mediante el empleo de diferentes cepas, y la mejora del perfil sensorial o nutricional del producto final, mediante el uso de distintas cepas.
La importancia de la coagulación
El proceso de coagulación de la leche es una etapa fundamental y común en la elaboración de los diferentes tipos de queso que ocurre cuando se adiciona cuajo en la leche. La caseína (principal proteína de la leche) coagula por la acción de dos enzimas (quimosina y pepsina) presentes de forma natural en el abomaso o cuarto estómago de rumiantes, lo que comúnmente se conoce por cuajo.
Actualmente, además de cuajo animal, que es el ingrediente que tradicionalmente se ha empleado para la elaboración de quesos, también se están utilizando otros coagulantes de origen vegetal, microbiano e, incluso, sintético obtenido por fermentación, que realizan la misma función del cuajo, ya que presentan las dos enzimas necesarias para que la leche cuaje.
La velocidad de coagulación de los quesos va a depender de múltiples factores como el tipo de coagulante, la relación entre el contenido graso y de proteína de la leche, el pH, el contenido en caseína; pero también está condicionada a los tratamientos que puedan haberse aplicado a la leche como distintas temperaturas de refrigeración, tratamiento térmico u homogenización.
Objetivar la coagulación mediante reología
Para objetivar el proceso de coagulación, desde CNTA se ha apostado por utilizar un método instrumental, basado en un análisis reológico, un método que ofrece datos precisos y objetivos.
La reología es la ciencia que estudia el flujo y la deformación de la materia. En reología se pueden distinguir dos tipos de ensayos: de flujo y oscilatorios. Los primeros responderán a la pregunta ¿cómo se comporta la muestra? Y los segundos a: ¿cómo es la muestra?, ¿qué estructura tiene?
Por ello, en este caso, para monitorizar la coagulación del queso se emplea un ensayo oscilatorio de tiempo donde se podrá observar su estructura interna y cómo se modifica a lo largo del tiempo de ensayo.
El módulo elástico (G’) se refiere a la parte sólida y se considera un indicador de rigidez; por el contrario, el módulo viscoso (G’’) expone la parte líquida del material.
En el caso de la coagulación de los quesos, se observa en las gráficas un cruce de los módulos elástico (G’) y viscoso (G’’) que definirán el momento de la coagulación; cuando el módulo elástico (G’) cruce y sea mayor que el módulo viscoso (G’’): en ese momento habrá más parte sólida que líquida.
Tres ejemplos, con tres tipos de coagulantes
En este artículo se presentan ejemplos en los que CNTA, mediante análisis reológicos, ha monitorizado el proceso de coagulación empleando diferentes coagulantes y leches con distintos ratios grasa/proteína y tratamientos.
En la Ilustración 1 se observa el proceso de coagulación empleando tres tipos de coagulantes: cuajo animal, coagulante microbiano con procesos más lentos y cuajadas de menor dureza, y un coagulante de fermentación, compuesto de quimosina y característico por realizar una coagulación más rápida. La leche empleada fue una leche pasteurizada sin homogeneizar con 3 g/100 g de proteína, 3,66 g/100 g de grasa y un pH de 6,73.
Mientras el cuajo y el coagulante de fermentación actúan de manera similar (el cruce entre G’ y G’’ sucede a los 809,01 segundos en el caso de cuajo y a los 780,26 segundos con el coagulante de fermentación), el coagulante microbiano hace que la coagulación sea más lenta (el cruce se produce a los 1062,75 segundos). También se aprecia que el coagulante microbiano da lugar a una cuajada de menor dureza que los otros dos coagulantes testados: el módulo elástico G’ de la muestra con coagulante microbiano es menor que el de las otras dos.
Grasa-proteína y coagulación
También, mediante reología se ha analizado la velocidad de coagulación de leches con distinto ratio grasa/proteína. Leche con alto contenido en grasa, coagulará de manera más lenta, ya que la grasa realiza interferencias y la coagulación de las proteínas se ralentiza.
En la Ilustración 2 se observa como el queso elaborado con el lote de leche 1 comienza a coagular antes que el fabricado con el lote 3, y estos dos, antes que el elaborado con el lote 2 (601,07, 743,92 y 809,01 segundos respectivamente). Por tanto, tal y como se muestra en la Tabla 2, los resultados confirman que a mayor ratio grasa/proteína, la velocidad de coagulación es más lenta.
El efecto de la homogenización
Por último, mediante reología se ha estudiado el efecto de la homogenización de la leche en la velocidad de coagulación y la intensidad de cuajado.
El proceso de homogenización de la leche permite estandarizar el tamaño de los glóbulos grasos presentes en la leche, lo que presenta beneficios a la hora de elaborar el queso (mejor retención de grasa y agua, color del queso más blanco y control de los procesos de oxidación de la grasa, entre otros) (Bonet et al., 2014).
Sin embargo, las leches que han sufrido procesos de homogenización, les costará más cuajar, ya que presentan mayor cantidad de glóbulos grasos que interfieren en la agregación de micelas por enlaces débiles de calcio. Normalmente, esto se corrige añadiendo una dosis mayor de cuajo y cloruro cálcico.
En la Ilustración 3, se muestran los resultados de dos lotes de leche (pasteurizada homogeneizada y pasteurizada sin homogeneizar) y un coagulante (cuajo animal).
En ella se puede observar la dificultad de formar cuajada con la leche homogeneizada. Utilizando el mismo coagulante (cuajo animal) y en igual dosis de aplicación, el queso fabricado con leche sin homogeneizar presenta el corte de G’ (módulo elástico) con G’’ (módulo viscoso) a 809,01 y el queso con leche homogeneizada a 2059,98 segundos.
También es destacable la diferencia entre los módulos elásticos (G’) de las dos muestras; el queso con leche sin homogeneizar tiene una G’ mucho mayor que el queso con leche homogeneizada, lo cual indica que este segundo presenta una cuajada mucho más débil.
La utilización de la reología en el control de calidad en el sector lácteo permite monitorizar el proceso de coagulación de la leche mediante datos objetivos, además de ayudar a empresas de la industria a evaluar cómo las modificaciones en la producción pueden interferir en el proceso de cuajado sin necesidad de invertir grandes volúmenes de ingredientes y equipos industriales.
Además, poder evaluar de manera cualitativa y cuantitativa cada etapa del proceso de elaboración de quesos es fundamental, ya que permite a las empresas queseras mejorar rendimientos de procesos y abaratar costes.
