Balances
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Descripción: BALANCES...
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2.5.1 BALANCE DE MATERIALES: PRODUCTOS LACTEOS 2.5.1.1 ESTANDARIZACION DE MEZCLAS DE LECHE Por la fórmula o cuadrado de Pearson Por balance de material 2.5.1.2. CALCULOS EN LECHE CONCENTRADA 2.5.1.3 CALCULOS EN QUESOS
Estandarización de la leche para quesería Rendimiento Adición de agua Queso procesado
2.5.1.4 CALCULOS EN YOGURTH Proceso casero Proceso industrial Requisitos del yogurth 2.5.1.5 CALCULOS EN CREMA Requisitos de la crema de leche 2.5.1.6 CALCULOS EN MANTEQUILLA
Procedimiento Cálculo del rendimiento de mantequilla Cálculo del índice de batido Cálculo del agua adicionada
2.5.1.7 CALCULOS EN HELADOS 2.5.1.8 CALCULOS EN POSTRES Elaboración de flan de leche
2.5.1.1 ESTANDARIZACION DE MEZCLAS DE LECHE Para obtener leche con un determinado porcentaje de materia grasa es necesario mezclar leches con diferentes porcentajes de materia grasa: Aplicando la fórmula o cuadrado de Pearson Como se reviso anteriormente, la fórmula o el cuadrado de Pearson es un método simple y práctico para estandarizar mezclas. Se usa corrientemente para calcular la proporción de leche y crema a mezclar para obtener un determinado porcentaje de materia grasa y puede usarse el método para otros cálculos de proporciones. *) ¿Cuántos kilogramos de leche con 4% de materia grasa y cuántos kilogramos de leche descremada hay que mezclar para obtener 500 kilogramos de leche con 3.1% de materia grasa? 1.
Dibujar un cuadrado y colocar en el ángulo superior izquierdo el contenido de materia grasa del producto más rico en materia grasa. En el ángulo inferior izquierdo colocar el contenido de materia grasa del producto pobre y al centro el porcentaje deseado en el producto final. Se asume que la leche descremada contiene un porcentaje de materia grasa del 0.05. 4 +-----------------+ | | | | | 3.1 | | | | | 0.05 +-----------------+
2.
En los ángulos del lado derecho anotar las diferencias resultantes y restar los números con el contenido deseado. 4 +-----------------+ 3.05 | | | 3.1 | | | 0.05 +-----------------+ 0.9 3.95
3.
Los números resultantes a la derecha indican la proporción en que deben mezclarse la leche con 4% de materia grasa (3.05 partes) con la leche descremada (0.9 partes) para obtener el producto deseado con 3.1% de materia grasa.
4.
Para obtener 500 kilogramos de producto final hay que resolver la proporción resultante:
3.95 kg de leche al 3.1%MG ________ 3.05 kg leche al 4% MG 500 kg de leche al 3.1%MG ________ X 3.05 kg leche al 4%MG * 500 kg leche al 3.1%MG X = -----------------------------------------------3.95 kg leche al 3.1%MG X = 386.08 kg leche al 4%MG 3.95 kg de leche al 3.1%MG ________ 0.9 kg leche descremada 500 kg de leche al 3.1%MG ________ Y 0.9 kg leche descremada * 500 kg leche al 3.1%MG Y = -----------------------------------------------3.95 kg leche al 3.1%MG Y = 113.92 kg leche descremada
5. Comprobación.
+-------------------------------------------------------------------------------------+ | Material kilogramos % materia grasa kilogramos MG | +-------------------------------------------------------------------------------------+ | leche fluída 386.08 4.00 15.4432 | | leche descremada 113.92 0.05 0.05696 | | producto 500.00 3.10 15.5 | +------------------------------------------------------------------------------------+
Por balance de material LECHE DESCREMADA 0.05% MG | Y X +----------------+ P -------------| +----------- LECHE 4% MG +----------------+ LECHE 3.1% MG
FIGURA 11. DIAGRAMA PARA ESTANDARIZACION DE LECHE.
Balance total: X + Y = 500
(1)
Balance parcial de MG: 0.04 X + 0.0005 Y = 0.031*500
0.04 X + 0.0005 Y = 15.5 -0.04 X - 0.04 Y = -20 ----------------------------0.0395 Y = -4.5
(2)
(2) (1) por (-0.04)
Y = 4.5/0.0395 Y = 113.92 kilogramos de leche descremada De (1) X = 500 - Y X = 500 - 113.92 X = 386.08 kilogramos de leche al 4% MG
Problemas propuestos *) Se desea tener una crema conteniendo 20% de materia grasa para lo cual hay disponible leche con 5% de materia grasa y crema con 30% de materia grasa. ¿Cuánta leche y crema hay que mezclar para obtener 100 kilogramos de crema con 20% de materia grasa? *) ¿Cuántos kilogramos de crema con 32% de materia grasa hay que agregar a 4000 kilogramos de leche con 2.9% de materia grasa si la mezcla debe contener 3.1% de materia grasa? *) ¿Cuántos kilogramos de leche descremada hay que reemplazar en una tina para queso (capacidad máxima 4000 kg) que contiene 4000 kg de leche con 3.3% de materia grasa, si estos 4000 kg en lugar de 3.3% de materia grasa deben contener 3.1% de materia grasa? *) ¿Cuántos kilos de leche con 3.7% MG y cuántos kilos de leche descremada (sin grasa) hay que mezclar para obtener 10000 kilos de leche con 3.0% de materia grasa? *) ¿Cuántos kilos de crema con 38.0 MG hay que agregar a 10000 kg de leche con 2.5% MG si la mezcla debe contener 3.1% MG? *) ¿Cuántos kilos de leche con 4.2% MG y cuántos kilos de leche descremada (con 0.05% MG) hay que mezclar para obtener 15000 kilos de leche con 3.5% MG? *) a) ¿Cuántos kilos de leche hay que reemplazar con leche descremada en una tina para queso (capacidad máxima 5000 kg), que contienen 5000 kg de leche con 3.5% MG, si estos 5000 kg en lugar de 3.5% MG deben contener 3.1% MG? b) ¡Si se cuenta con 0.05% MG en la leche descremada? *) ¿Cuántos kg de leche descremada (sin grasa) hay que agregar a 100 kg de crema con 31% MG si la mezcla debe contener 20% MG? *) ¿Cuántos kg de leche con 3.8% MG hay que agregar a 100 kg de crema con 31% MG si la mezcla debe contener 20% MG? *) ¿Cuántos kg de crema con 32% MG hay que agregar a 100 kg de crema con 17% MG si la mezcla debe contener 20% MG?
4. CALCULOS EN LECHE CONCENTRADA El Instituto Ecuatoriano de Normalización en la Norma INEN 298 (1978) establece los requisitos de la leche en polvo, en la Norma INEN 703 (1983) establece los requisitos de la leche evaporada y en la Norma INEN 704 (1983) establece los requisitos de la leche condensada. Ver cuadros Nº 1, 2 y 3. CUADRO Nº 4.1. REQUISITOS DE LA LECHE EN POLVO +----------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | | EN POLVO SEMIDESCREMADA DESCREMADA | | REQUISITOS +-------------------------------------------- -------------------------------| | | Mínimo Máximo Mínimo Máximo Mínimo Máximo | | | % % % % % % | +-----------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Humedad 5 5 5 | | Grasa 26 13 1,5 | | Proteína 26 28 33 | | Cenizas 6 8 9 | | Acidez * 1,5 1,75 2,0 | +-----------------------------------------------------------------------------------------------------------| | * Expresado como ácido láctico | +----------------------------------------------------------------------------------------------------------+ Norma INEN 298 (1978)
CUADRO Nº 4.2. REQUISITOS DE LA LECHE EVAPORADA +--------------------------------------------------------------+ | | INTEGRAL DESCREMADA | | REQUISITOS +-----------------------------------------| | | Mínimo Máximo Mínimo Máximo | | | % % % % | +--------------------------------------------------------------| | Contenido de grasa 7,5 0,5 | | Extracto seco 25 20,5 | | Acidez * 0,16 0,20 0,16 0,20 | +--------------------------------------------------------------| | * Expresado en ácido láctico, cuando está reconstituída | +--------------------------------------------------------------+ Norma INEN 703 (1983)
CUADRO Nº 4.3. REQUISITOS DE LA LECHE CONDENSADA +--------------------------------------------------------------+ | | INTEGRAL DESCREMADA | | REQUISITOS +-----------------------------------------| | | Mínimo Máximo Mínimo Máximo | | | % % % % | +--------------------------------------------------------------| | Pérdida por calen| | tamiento 30,0 30,0 | | Contenido de grasa 7,3 0,5 | | Extracto seco sin | | azúcar 27,0 24,0 | | Azúcares totales 45,0 47,0 | +--------------------------------------------------------------+ Norma INEN 704 (1983)
+) Calcular el rendimiento del polvo si se emplean 4000 kg de leche descremada con un contenido del 8.75% de sólidos totales y el producto final contiene un 3% de humedad. Se emplea:
kilogramos de leche P = S --------------------100 - AP
Donde: P son kilogramos de polvo; S es el contenido de sólidos totales en la leche utilizada y AP es el contenido de humedad en el polvo. Reemplazando: 4000 P = 8.75 * --------100 - 3 P = 360.82 kg de polvo +) Se desea leche condensada con 9% de materia grasa y 31% de sólidos totales y se dispone de 10000 kg de leche con 3.85% de materia grasa y 8.70% de sólidos no grasos. ¿Qué cantidad de leche descremada con un contenido de 0.05% de materia grasa y 9% de sólidos no grasos hay que agregar?
10000 kg LECHE | 3.85% MG | 8.70% SNG Y | 87.45% Agua LECHE DESCREMADA +-----------+ LECHE CONDENSADA -----------------| +----------------- 9.0 % SNG X +-----------+ Z 9% MG 0.05% MG W | Agua 31% ST 90.95% Agua 69% Agua
En Y existen: 10000 * 0.0385 = 385 kg MG 10000 * 0.0870 = 870 kg SNG 10000 * 0.8745 = 8745 kg Agua --------------------SUMAN 10000 kg leche Balance total: X + 10000 = W + Z (1) Balance MG: 0.0005 X + 385 = 0.09 Z (2) Balance Agua: 0.9095 X + 8745 = W + 0.69 Z (3) Restando (3) de (1): X + 10000 = W + Z (1) -0.9095 X - 8745 =-W - 0.69 Z (3) ------------------------------0.0905 X + 1255 = 0.31 Z (4) Restando 0.09 (4) de 0.31 (2): 0.31 (0.0005 X + 385 = 0.09 Z) -0.09 (0.0905 X + 1255 = 0.31 Z) 0.000155 X + 119.35 = 0.0279 Z -0.008145 X - 112.95 = -0.0279 Z ----------------------------------0.00799 X + 6.4 = 0 X = 6.4 / 0.00799 X = 801 kg leche descremada De (2):
Z = (0.0005 * 801 + 385) / 0.09 Z = 4282,23 kg leche condensada
Agua eliminada de (1): W = X + 10000 - Z W = 801 + 10000 - 4282.23 W = 6518.77 kg agua +) Se desea leche condensada con 9% de materia grasa y 31% de sólidos totales y se dispone de 10000 kg de leche con 3.5% de materia grasa y 8.9% de sólidos no grasos. ¿Qué cantidad de crema al 24% de materia grasa y 6.75% de sólidos no grasos hay que agregar? 10000 kg LECHE | 3.5% MG | 8.9% SNG Y | 87.6% Agua CREMA +-----------+ LECHE CONDENSADA -----------------| +----------------- 24.00% MG X +-----------+ Z 9% MG 6.75% SNG W | 31% ST 69.25% Agua 69% Agua Agua eliminada
En Y existen: 10000 * 0.035 = 350 kg MG 10000 * 0.089 = 890 kg SNG 10000 * 0.876 = 8760 kg Agua -------------------SUMAN 10000 kg leche Balance total: X + 10000 = W + Z (1) Balance MG: 0.24 X + 350 = 0.09 Z (2) Balance Agua: 0.6925 X + 8760 = W + 0.69 Z (3) Restando (3) de (1): X + 10000 = W + Z (1) -0.6925 X - 8760 =-W - 0.69 Z (3) ------------------------------0.3075 X + 1240 = 0.31 Z (4) Relacionando (2) y (4):
0.31 (0.24 X + 350 = 0.09 Z) -0.09 (0.3075 X + 1240 = 0.31 Z) 0.0744 X + 108.5 = 0.0279 Z -0.027675 X - 111.6 = -0.0279 Z ---------------------------------0.046725 X - 3.1 = 0 X = 3.1 / 0.046725 X = 66.346 kg crema De (2):
Z = (0.24 * 66.346 + 350) / 0.09 Z = 4065.81 kg leche condensada
Agua evaporada, de (1): W = X + 10000 - Z W = 66.346 + 10000 - 4065.81 W = 6000.53 kg agua Para cumplir con los requisitos es necesario decidir si se utiliza leche descremada o crema para lo cual se emplea la proporción entre la materia grasa y sólidos no grasos. MG leche - SNG leche)* kg leche F1 kg leche descremada = MG leche descremada SNG leche descremada F1 (
kg crema =
[(SNG leche * F1) - MG] * kg leche MG crema - (SNG crema * F1)
Para calcularlas cantidades de componentes que hay que mezclar para estandarizar leche entera para leche en polvo se usan las siguientes fórmulas:
% de leche descremada que 100 * STLE (%MG en STLE - %MG en STLK) hay que agregar a leche entera = MG en STLK * STLD
% crema =
100 * STLE * (%MG en STLK - %MG en STLE) %MG en s lidos crema ( )* %MG en crema %MG en STLK
Donde: STLE, sólidos en leche entera STLK, sólidos totales en leche conservada / polvo STLD, sólidos totales en leche descremada. +) Se desea elaborar leche en polvo con 25% de materia grasa y 3% de humedad. Se dispone de leche entera con 4% de materia grasa y 8.8% de sólidos no grasos que da un total de 12.8% para los sólidos totales y leche descremada con 0.05% de materia grasa y 9% de sólidos no grasos para un total de 9.05% de sólidos totales. ¿Qué cantidad de leche entera y leche descremada hay que pesar para estandarizar 5000 kg de leche? Solución (a): 100 * STLE (%MG en STLE - %MG en STLK) % leche descremada = -------------------------------------------------------------MG en STLK * STLD 100 * 12.8 ((4*100)/(12.8)-(25*100)/(100-3)) % leche descremada = ---------------------------------------------------------25.773 * 9.05 1280 (31.25-25.773) % leche descremada = ---------------------------233.247 7010.56 % leche descremada = ---------------233.247
% leche descremada = 30.1% leche entera leche descremada
100.0% 30.1% ---------130.1%
kg leche descremada = (30.1/130.1) * 5000 = 1157 kg leche entera = (100/130.1) * 5000 = 3843 --------------SUMAN 5000 kg --------------Solución (b): LECHE DESCREMADA 0.05% MG | 9.0% SNG | 9.05% ST Y | 90.95% Agua LECHE ENTERA +-----------+ LECHE EN POLVO -----------------| +----------------- 4.0% MG X +-----------+ Z 25% MG 8.8% SNG W | 3% Agua 12.8% ST 97% ST 87.2% Agua Agua eliminada 72% SNG
X + Y = 5000 Y = 5000 - X
W + Z = 5000 W = 5000 - X
0.872 X + 0.9095 Y = W + 0.03 Z Balance de agua 0.872 X + (5000-X)0.9095 = (5000-Z) + 0.03 Z 0.872 X + 4547.5 - 0.9095 X = 5000 - 0.97 Z 0.0375 X + 452.5 = 0.97 Z
0.04 X + 0.0005 Y = 0.25 Z 0.04 X + 0.0005(5000-X) = 0.25 Z 0.04 X + 2.5 - 0.0005 X = 0.25 Z 0.0395 X + 2.5 = 0.25 Z
Balance MG
0.0395 X + 2.5 = 0.25 Z * 0.97 0.0375 X + 452.5 = 0.97 Z *(-0.25) ------------------------------0.038315 X + 2.425 = 0.2425 Z -0.009375 X - 113.125 = -0.2425 Z -----------------------------------0.02894 X - 110.7 = 0 X = 110.7 / 0.02894 X = 3825.15 leche entera Y = 117.84 kg leche descremada 0.038315 * 3825.15 + 2.425 Z = ----------------------------0.2425 Z = 614.37 kg leche en polvo W = 4385.62 kg agua evaporada 2.5.1.3 CALCULOS EN QUESOS Estandarización de la leche para quesería El porcentaje de materia grasa en la materia seca (MG/MS) es una relación fundamental para la calidad del queso a elaborar y se usa como base en el cálculo de la materia grasa en la leche.
% MG/MS =
% MG(L)* t1* 100 %MG(L)* t1 + %P * t2 + %Ce * t3 + %Lac * t4
(1)
Donde: MG/MS = materia grasa en la materia seca en el queso a elaborar MG(L) = materia grasa en la leche P = proteínas en la leche Ce = cenizas en la leche Lac = lactosa en la leche Las cifras de transición (porcentajes de las materias de la leche que pasan al queso) son las siguientes: t1 = materia grasa 90% t2 = proteínas 75% t3 = cenizas 35% t4 = lactosa 4%
MG(L) =
%MG/MS(%p * t2 + %Ce * t3 + %Lac * t4) t1(100 - %MG/MS)
(2)
Introduciendo en la ecuación (2) los valores promedios de cenizas (0.8%) y de lactosa (4.7%) en la leche y las cifras de transición se tiene: %MG/MS(%P*0.75+0.8*0.35+4.7*0.04) MG(L) = ----------------------------------------------------0.90(100-%MG/MS) %MG/MS(%P*0.75+0.468) MG(L) = --------------------------------------0.90(100-%MG/MS)
+) Se desea un queso un queso con 47% de MG en la materia seca para satisfacer el requisito de 45% de MG mínimo en el queso madurado. ¿Qué porcentaje de MG debe tener la leche? El porcentaje de proteínas se considera 3.5%. %MG/MS(%P*0.75+0.468) MG(L) = -------------------------------------0.90(100-%MG/MS) 47 * (3.5 * 0.75 + 0.468) MG(L) = ---------------------------------0.90 (100 - 47) 47 * (2.265 + 0.468) MG(L) = ---------------------------0.90 (53) 47 * 3.093 MG(L) = -----------------47.7 145.371 MG(L) = ---------------47.7 MG(L) = 3.05% Rendimiento *) Calcular el rendimiento del queso andino, de 500 kg de leche, a partir de leche con 3.5% MG, 3.5% proteínas, 4.7% lactosa y 0.8% cenizas.
kg MG 500 * 0.035 = 17.5 * 0.90 = 15.75 kg proteína 500 * 0.035 = 17.5 * 0.75 = 13.125 kg cenizas 500 * 0.008 = 4.0 * 0.35 = 1.40 kg lactosa 500 * 0.047 = 23.5 * 0.04 = 0.94 --------SUMAN: 62,5 31,215 kg El queso andino tiene una humedad del 52% 48% ---------- 31.215 kg 100% ---------- X 31.215 * 100 X = ---------------48 X = 65.03 kg Costo de un kilogramo de queso andino: 500 * 200 -------------- = 1538 $/kilo queso. 65.03
Adición de agua La temperatura del agua que se agrega se puede calcular según la siguiente fórmula: T H 2O = Td +
Donde:
(Td - Tc) * C q/s
TH2O = temperatura del agua Td = temperatura deseada del agua Tc = temperatura de congelación
C H 2O
Cq/s = cantidad de queso / suero = cantidad de leche - desuerado CH2O = cantidad de agua a agregar *) Se tiene una tina de 500 kg de leche, a 31C, y se quiere subir la temperatura a 35C mediante la adición de 25% de agua si el desuerado fue del 35%. Tc = 31C Td = 35C 500 * 35 desuerado 35% = ---------- = 175 kg suero 100 Cq/s = 500 - 175 = 325 kg 500 * 20 CH2O = ------------ = 100 kg 100 Por lo tanto: (35-31)C * 325 TH2O = 35C + -------------------100 4 * 325 TH2O = 35C + -----------100 1400 TH2O = 35C + -------100
TH2O = 35C + 14C TH2O = 49C PAUTA DE ELABORACION DEL QUESO ANDINO ---------------------------------------------------------------O P E R A C I O N KILOGRAMOS ---------------------------------------------------------------CANTIDAD DE LECHE ---------------------------------------------------------------PASTEURIZACION HTST 72C/15 s LENTA 63C/30 min. ---------------------------------------------------------------ENFRIAMIENTO 33-34C ---------------------------------------------------------------ADICION CaCl2 10 g/50 kg Fermento 1% Cuajo 1.25 g/50 kg ---------------------------------------------------------------COAGULACION 30 min. ---------------------------------------------------------------CORTAR Y BATIR 15-25 min. ---------------------------------------------------------------TAMAÑO DEL GRANO HABA 10 mm ---------------------------------------------------------------REPOSO 5 min. ---------------------------------------------------------------DESUERADO 35% ---------------------------------------------------------------ADICION DE AGUA Cantidad 20-30% Temperatura 40-58C ---------------------------------------------------------------TEMPERATURA DEL SUERO 35C ---------------------------------------------------------------BATIDO FINAL 10 min. ---------------------------------------------------------------MOLDEO 6 pulg. ---------------------------------------------------------------VOLTEO Y PRENSADO 1) inmediato 2) 30 min./4 kg 3) 60 min. 4) 12 horas ---------------------------------------------------------------SALMUERA 15 días ---------------------------------------------------------------COMPOSICION MG/MS 52% HUMEDAD 52% ----------------------------------------------------------------
Queso procesado La adecuada formulación del queso procesado es partir de la composición química de los quesos usados como materia prima y en el producto final debiendo conocer: - Porcentaje de humedad. - Porcentaje de materia grasa en la masa. - Nivel de pH. +) Se desea elaborar un queso procesado untable de composición: 58 a 60% de humedad, 24.6% de materia grasa y un pH de 5.8 disponiendo de dos tipos de queso que se mezclaron en la relación de 3 partes queso fresco / 1 parte queso maduro. +-------------------------------------------------+ | COMPONENTE | QUESO FRESCO | QUESO MADURO | | | (%) | (%) | +--------------+-----------------+----------------| | HUMEDAD | 45 | 38 | | GRASA | 24 | 25 | +-------------------------------------------------+
Calcular la cantidad de queso fresco, queso maduro, mantequilla y agua que se necesitan para obtener 100 kg de queso procesado. QUESO MADURO | K = 3L | 38% Agua | 25% MG L QUESO FRESCO +-------------+ QUESO PROCESADO K ----------------| FUNDICION +------------------ P 45% Agua +-------------+ 59% Agua 24% MG M N 24.6% MG | | MANTEQUILLA AGUA 20% Agua 100% Agua 80% MG 0% MG
Balance total:
K+L+M+N=P 3L + L + M + N = 100 4L + M + N = 100
(1)
Balance de agua: 0.45 K + 0.38 L + 0.20 M + N = 0.59 P
0.45(3L) + 0.38 L + 0.20 M + N = 0.59 * 100 1.35 L + 0.38 L + 0.20 M + N = 59 1.73 L + 0.20 M + N = 59 (2) Balance de grasa: 0.24 K + 0.25 L + 0.80 M = 0.246 P 0.24(3L) + 0.25 L + 0.80 M = 0.246 * 100 0.72 L + 0.25 L + 0.80 M = 24.6 0.97 L + 0.80 M = 24.6 (3) Restando (2) de (1): 4 L + M + N = 100 -1.73 L - 0.20 M + N = -59 ---------------------------2.27 L + 0.80 M = 41
(4)
Restando (3) de (4): 2.27 L + 0.80 M = 41 -0.97 L - 0.80 M = -24.6 -------------------------1.30 L = 16.4 L = 16.4 / 1.30 L = 12.62 kg queso maduro Recordando que:
K=3L K = 3 * 12.62 K = 37.86 kg de queso fresco
De (3): 24.6 - 0.97 L M = ----------------0.80
24.6 - 0.97 * 12.62 M = ----------------------0.80 24.6 - 12.24 M = ---------------0.80 12.36 M = --------0.80 M = 15.45 kg de mantequilla De (2): N = 59 - 1.73 L - 0.20 M N = 59 - (173 * 12.62 + 0.20 * 15.45) N = 59 - (21.83 + 3.09) N = 59 - 24.92 N = 34.08 kg de agua Comprobación: K+L+M+N=P 37.86 + 12.62 + 15.45 + 34.08 = 100 100.01 = 100
Se pesarán: 37.86 kg de queso fresco 12.62 kg de queso maduro 15.45 kg de mantequilla 34.08 kg de agua
Finalmente cabe mencionar para los efectos del cálculo de agua a agregar, que dependiendo del tipo de calentamiento sea directo o indirecto, debe asumirse cierta modificación en el contenido de humedad dado que si se inyecta vapor implica agregación de agua en la masa. *) Se desean preparar 150 kg de queso procesado con la siguiente composición: humedad 60%, materia grasa 20% y sal fundente 2%. Para la preparación se pesarán los siguientes ingredientes con la composición que está a continuación: +-----------------------------------------------------+ | COMPONENTE % HUMEDAD % MG % ST | +-----------------------------------------------------| | Sal fundente 3 97 | | Queso fresco 45 24 55 | | Queso maduro 35 35 65 | | Mantequilla 16 80 84 | | Leche fluida 88 3 12 | +-----------------------------------------------------+
El queso fresco y el queso maduro participan en la mezcla en una proporción de 3:1.
M
QUESO FRESCO QUESO MADURO 45% Agua 35% Agua 24% MG 35% MG 55% ST 65% ST K=3L | | K L MANTEQUILLA +-------------+ QUESO PROCESADO ----------------| FUNDICION +------------------ P 16% Agua +-------------+ 150 kg mezcla 80% MG N Q 60% Agua 84% ST | | 20% MG 2% Sal fundente LECHE FLUIDA SAL FUNDENTE 88% Agua 3% Agua 3% MG 97% ST 12% ST
Se considera como elemento de correlación la sal fundente: kg sal fundente = 0.02 * 150 / 0.97 = 3.1 kg Q = 3.1 kg sal fundente
Balance total: K+L+M+N+Q=P 3L + L + M + N + 3.1 = 150 4 L + M + N = 150 - 3.1 4 L + M + N = 146.9
(1)
Balance de Agua: 0.45 K + 0.35 L + 0.16 M + 0.88 N + 0.03 Q = 0.60 P 0.45(3L) + 0.35 L + 0.16 M + 0.88 N + 0.03 (3.1) = 0.60 * 150 1.35 L + 0.35 L + 0.16 M + 0.88 N + 0.09 = 90 1.7 L + 0.16 M + 0.88 N = 90 - 0.09 1.7 L + 0.16 M + 0.88 N = 89.91 (2) Balance MG: 0.24 K + 0.35 L + 0.80 M + 0.03 N = 0.20 P 0.24(3L) + 0.35 L + 0.80 M + 0.03 N = 0.20 * 150 0.72 L + 0.35 L + 0.80 M + 0.03 N = 30 1.07 L + 0.80 M + 0.03 N = 30 (3) Combinando (1) y (2): 4 L + M + N = 146.9 por (-0.88) 1.7 L + 0.16 M + 0.88 N = 89.91 -3.52 L - 0.88 M - 0.88 N = -129.27 1.70 L + 0.16 M + 0.88 N = 89.91 -------------------------------------1.82 L - 0.72 M = - 39.36 1.82 L + 0.72 M = 39.36
(4)
Combinando (1) y (3): 4 L + M + N = 146.9 por (-0.03) 1.07 L + 0.80 M + 0.03 N = 30
-0.12 L - 0.03 M - 0.03 N = -4.41 1.07 L + 0.80 M + 0.03 N = 30 -----------------------------------0.95 L + 0.77 M = 25.59
(5)
Combinando (4) y (5): 1.82 L + 0.72 M = 39.36 por (0.77) 0.95 L + 0.77 M = 25.59 por (-0.72) 1.40 L + 0.55 M = 30.31 -0.68 L - 0.55 M = -18.42 --------------------------0.72 L = 11.89 De donde: L = 11.89 / 0.72 L = 16.51 kg de queso maduro Recordando que K=3L tenemos: K = 3 * 16.51 K = 49.53 kg de queso fresco De (5): 25.59 - 0.95 L M = -----------------0.77 25.59 - 0.95 (16.51) M = -----------------------0.77 25.59 - 15.68 M = ----------------0.77
M = 9.91 / 0.77 M = 12.87 kg de mantequilla De (3): 30 - 1.07 L - 0.80 M N = -----------------------0.03 30 - 1.07 * 16.51 - 0.80 * 12.87 N = -----------------------------------0.03 30 - 17.67 - 10.30 N = ---------------------0.03 N = 2.03 / 0.03 N = 67.67 kg de leche fluida Comprobación: K+L+M+N+Q=P 49.53 + 16.51 + 12.87 + 67.67 + 3.1 = 150 149.68 = 150 Se pesarán:
3.10 kg de sal fundente 49.53 kg de queso fresco 16.51 kg de queso maduro 12.87 kg de mantequilla 67.67 kg de leche fluida
2.5.1.4 ELABORACION DE YOGURTH Proceso casero 1. Pasteurización de la leche
70C por 5 min.
2. Enfriamiento
hasta 45C
3. Inoculación con el cultivo láctico termófilo
1 cucharada por cada litro de leche
4. Verter la mezcla en los envases 5. Incubar en baño maría o incubadora
40-45C por 2-3 horas
6. Enfriamiento en baño maría 7. Almacenar en refrigeradora
5C
REFERENCIA: Centro de Adiestramiento Lechero. Guía práctica para técnicos en lechería. Instituto Técnico Agropecuario de la Sierra "Luis A. Martínez". Ambato, Ecuador. 1986. p: 21).
Proceso industrial 1. Precalentamiento
45C
2. Estandarización del contenido de materia grasa
2 a 3%
3. Precalentamiento
70C
4. Homogenización
200 kg/cm2
5. Estandarización del contenido de sólidos no grasos
evaporación o adición de leche en polvo
6. Pasteurización: HTST Lenta
85-90C por 3 min 90C por 30 min
7. Inoculación con cultivo láctico termófilo
2.5%
8. Incubación en estanque de doble camisa 2.5 a 3 horas 9. Enfriamiento
20C
10. Batido 11. Envasado 12. Almacenamiento en cámara de frío
5C
13. Composición: MG SNG
3% 10%
REFERENCIA: Centro de Adiestramiento Lechero. Guía práctica para técnicos en lechería. Instituto Técnico Agropecuario de la Sierra "Luis A. Martínez". Ambato, Ecuador. 1986. p: 26.
Requisitos del yogurth +---------------------------------------------------------------------------+ | | CON LECHE CON LECHE CON LECHE | | | ENTERA SEMIDESCREMADA DESCREMADA | | R E Q U I S I T O S +-----------------------------------------------------| | | Mínimo Máximo Mínimo Máximo Mínimo Máximo | | | % % % % % % | +---------------------------------------------------------------------------| | Contenido de grasa 3.0 1.5 2.00 0.10 | | Acidez * 0.6 1.50 0.6 1.50 0.60 1.50 | | Proteína 3.0 3.0 3.00 | | Sólidos lácteos | | no grasos 8.1 8.0 8.10 | | Alcohol etílico 0.25 0.25 0.25 | +---------------------------------------------------------------------------| | * Expresado en ácido láctico | +---------------------------------------------------------------------------+
Norma INEN 710 (1983)
2.5.1.5 CALCULOS PARA CREMA Requisitos de la crema de leche a) Crema liviana: mínimo 18% MG b) Crema de leche: mínimo 30% MG c) Crema concentrada: mínimo 50% MG +------------------------------------------------------------+ | REQUISITOS UNIDAD MINIMO MAXIMO | +------------------------------------------------------------| | Contenido de grasa % * * | | Acidez en ácido láctico % 0.16 | | Fosfatasa ** neg. | | Bacterias activas g 30000 | | Bacterias coliformes g 5 | | Colifecal g neg. | | Hongos g neg. | +------------------------------------------------------------| | * Contenido de grasa de acuerdo a: a, b y c. | | ** Unidades de fosfatasa | +------------------------------------------------------------+ Norma INEN 712 (1983)
La primera etapa de concentración de grasa se produce al descremar la leche. Al mismo tiempo que la materia grasa se concentra el contenido de sólidos no grasos (SNG) se reduce. La siguiente fórmula expresa el porcentaje de SNG en la crema:
%SNG en la crema =
(100 - %MG en la crema) * %SNG en la leche (100 - %MG en la leche)
Luego al batir la crema, se separa en grasa y suero de matequilla. +----------------+ | Leche cruda | +----------------+ | MG 3.5% +----------------+ | Pasteurización | | Separación +----- crema 30% +----------------+ | leche para | estandarizada --------------+-------------leche fluída | 2.8% MG fermentados | 2.8% MG queso | 3.5% MG
2.5.1.6 CALCULOS EN MANTEQUILLA Procedimiento 1. Estandarización del contenido de materia grasa en la crema
35-40%MG
2. Pasteurización: HTST Lenta
90C 15 seg. 85C 20 min.
3. Enfriamiento
8C
4. Maduración: Tiempo Temperatura
2-3 horas 8C
5. Batido
30 minutos
6. Desuerado 7. Lavado de los granos con agua (dos veces)
8C
8. Primer amasado
20 minutos
9. Adición de sal
1%
10. Ajuste del porcentaje de agua
16% máximo
11. Amasado final
hasta que la superficie de la mantequilla esté seca.
12. Envasado 13. Almacenamiento en cámara fría
5C
14. Composición: MG Humedad
82-84% 16% máxima
REFERENCIA: Centro de Adiestramiento Lechero. Guía práctica para técnicos en lechería. Instituto Técnico Agropecuario de la Sierra "Luis A. Martínez". Ambato, Ecuador. 1986. p: 53-54.
Cálculo del rendimiento de mantequilla
kg mantequilla =
kg de crema * %MG crema * 1.2 100
Donde: 1.2 es el factor por 1 kg MG +) ¿Calcular los kilogramos de mantequilla que se obtendrán a partir de 100 kg de crema con 35% de materia grasa? 100 kg * 35 * 1.2 kg mantequilla = ---------------------100 kg mantequilla = 42
Cálculo del índice de batido Es el porcentaje del contenido de grasa de la crema retenida en el suero. 7 (100 - %MG crema) * %MG suero 6 Indice de batido = %MG crema
A) Calcular el índice de batido de un proceso con una crema con 40% MG y 0.4% MG en el suero.
(100 - (7/6) * 40) * 0.4 Indice de batido = -------------------------40 Indice de batido = 0.53
B) Repetir el cálculo para una crema con 20% MG y 0.4% MG en el suero.
(100 - (7/6) * 20) * 0.4 Indice de batido = --------------------------------20 Indice de batido = 1.53
En el caso B) la pérdida de grasa es el triple del caso A) debiendo anotarse que el porcentaje de grasa del suero de mantequilla es el mismo en ambos casos. El índice de batido con valores menores a 0.8 se puede calificar como satisfactorio. La constante 7/6 es el factor de mantequilla que se obtiene basándose en que el 98% de la grasa se transforma en mantequilla y que ésta contiene 84% de materia grasa. Cálculo del agua adicionada
kg agua =
kg mantequilla * (% agua deseado - % agua encontrado) 100 - % agua encontrado
*) Calcular la cantidad de agua que hay que agregar a 500 kg de mantequilla calculada si el porcentaje de agua encontrado es 14.8% y se desea producir una mantequilla con 15.8% de humedad. 500 (15.8 - 14.8) kg agua = --------------------100 - 14.8 500 * 1 kg agua = -----------85.2
kg agua = 5.87 2.5.1.7 CALCULOS PARA HELADOS En Ecuador muchos fabricantes no normalizan las mezclas especialmente aquellos con poco o mediano volumen de producción. Las principales ventajas que presenta la normalización de la mezcla son: uniformidad del producto lo que resulta en la confianza del consumidor y más ventas posteriores; y un control exacto del costo de los ingredientes utilizados en la mezcla. *) La formulación del helado sorbete tiene como composición: grasa láctea 2%, sólidos grasos no lácteos 4%, azúcar 22%, estabilizante-emulsificante 0.4% y agua 71.6% estando los porcentajes en peso. Se dispone, en el mercado local como materia prima los siguientes productos: crema de leche, leche en polvo, azúcar, gelatina y jugo de mora que presentan la composición detallada en el cuadro: +---------------------------------------------------------------------------+ | ANALISIS + PRODUCTO CREMA DE LECHE EN AZUCAR GELATINA JUGO DE | | LECHE POLVO MORA | +---------------------------------------------------------------------------| | GRASA 28 12 - | | HUMEDAD 65.85 3 2 3 94 | | SOLIDOS NO GRASOS LACTEOS 6.15 85 - | | SOLIDOS TOTALES 98 97 6 | +---------------------------------------------------------------------------+
Establecer las cantidades de cada una de las materias primas para obtener un kilogramo de producto. El proceso de elaboración del helado sorbete se muestra en la figura siguiente:
+-----------------+ | MORA | +-----------------+ +-----------------+ | LIMPIEZA | +-----------------+ +-----------------+ | PESAJE | +-----------------+ +-----------------+ | LICUADO | +-----------------+ +-----------------+ | TAMIZADO | +-----------------+ +-----------------+ | PASTEURIZACION | +-----------------+ | +-----------------+ | | BATIDO +--- MEZCLA BASE | +-----------------+ | +-----------------+ | MADURACION | +-----------------+ +-----------------+ | CONGELACION | +-----------------+
AZUCAR CREMA DE LECHE GELATINA LECHE EN POLVO
Solución:
X
W Y +--------------+ ----| MEZCLA +---- P +--------------+ V Z
En donde: X = Crema de leche Y = Leche en polvo Z = Aúcar W = Jugo de mora V = Gelatina P = 1 kg de helado En P, existen: 20 gramos de grasa láctea 40 gramos de sólidos no grasos 220 gramos de azúcar 4 gramos de gelatina 716 gramos de agua ---------------------------------1000 gramos de producto
a) Se establecen ecuaciones de balance de material, considerando la base de 1 kg. grasa: 0.28 X + 0.12 Y = 20 SNG: 0.0615 X + 0.85 Y = 40 Obteniendo: X = 52.90 gramos de crema de leche Y = 43.23 gramos de leche en polvo b) En X, existen 52.90 gramos de crema de leche, que contienen: 52.90 * 0.28 = 14.812 gramos de grasa 52.90 * 0.6585 = 34.835 gramos de agua 52.90 * 0.0615 = 3.253 gramos de SNG ------------------------------52.90 gramos de crema de leche En Y, existen 43.23 gramos de leche en polvo, que contienen: 43.23 * 0.12 = 5.1876 gramos de grasa 43.23 * 0.03 = 1.2969 gramos de agua 43.23 * 0.85 = 36.7455 gramos de SNG -----------------------------43.23 gramos de leche en polvo En P, existen 4 gramos de gelatina completamente seca, por lo tanto tenemos en V: 97% ---------- 4 gramos 3% ---------- X 44 gramos * 3 X = ---------------97 X = 0.12371 gramos de agua
Por lo tanto, se pesarán: 4 + 0.12371 gramos de gelatina c) El agua aportada por la crema de leche (X), leche en polvo (Y) y gelatina (V) es: 34.83465 + 1.2969 + 0.12371 = 36.25526 gramos de agua El agua aportada por el jugo de mora (W) y por azúcar (Z) es: 716 - 36.25526 = 679.74474 gramos de agua d) Se calculan las cantidades de azúcar (Z) y jugo de mora (W), estableciendo balance de material: Sólidos totales: 0.98 Z + 0.06 W = 220 Agua: 0.02 Z + 0.94 W = 679.74 Obteniendo: Z = 180.45 gramos de azúcar W = 719.30 gramos de jugo de mora e) Se pesarán:
52.90 gramos de crema de leche 43.23 gramos de leche en polvo 4.12 gramos de gelatina 180.45 gramos de azúcar 719.30 gramos de jugo de mora ---------------------------------1000.00 gramos de helado sorbete
REFERENCIA: Robayo, M. y German, C. 1987. Efecto de la adición de gelatina en la fabricación de helados (sorbetes) en jugo de mora. Tesis de grado. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos - Universidad Técnica de Ambato. Ambato, Ecuador. 1987. 80 p.
2.5.1.8 ELABORACION DE POSTRES Elaboración de flan de leche Procedimiento A: 1. Calcular la cantidad de cada uno de los ingredientes que entra en la mezcla: leche entera, leche en polvo, azúcar, cacao/vainilla, almidón de maíz, emulsificador/estabilizador. 2. Preparación de la mezcla
48-55C
3. Pasteurización
90C 5 min.
4. Enfriamiento
40-50C
5. Envasado
40-50C
6. Enfriamiento
5C
7. Almacenamiento
5C
8. Composición: MG ST
3% 26%
REFERENCIA: Centro de Adiestramiento Lechero. Guía práctica para técnicos en lechería. Instituto Técnico Agropecuario de la Sierra "Luis A. Martínez". Ambato, Ecuador. 1986. p: 62-63.
Procedimiento B: porcentaje en peso Leche fluída de 3.5% de grasa Leche en polvo descremada Azúcar Cacao Almidón de maíz Estabilizante/emulsificante (*)
84.00 1.25 12.00 1.80 0.45 0.50 ---------100.00
(*) Palsgaard 5807 1. Disolver el estabilizante/emulsificante junto con el azúcar y agregar los productos secos a la leche bajo agitación (tibia). 2. Precalentar la mezcla a 75C en baño maría. 3. Homogenizar el producto a 150 kg/cm2. 4. Pasteurizar a 90 por 10 minutos. 5. Enfriar la mezcla a 40-50C y envasar. REFERENCIA: Centro Tecnológico de la Leche. Manual del laboratorio de tecnología de la leche. Universidad Austral de Chile. Valdivia, Chile. 1983. 5 p. +) Se desea calcular una mezcla para postre batido congelado que contenga un 8.0% de MG, 11.5% de SNG, 11.0% de azúcar y 2.8% de emulsificante que da un 33.3% de sólidos totales y para la elaboración se dispone de: leche 3.0% MG 8.33% SNG (11.33% ST) crema 35.0% MG 5.69% SNG (40.69% ST) leche en polvo 0.5% MG 96.50% SNG (97.00% ST) Calcular el peso de cada ingrediente para 100 kg de producto.
CREMA LECHE EN POLVO 35% MG 0.5% MG 5.69% SNG 96.5% SNG 59.31% Humedad 3% Humedad
A
| | B C LECHE +-------------+ FLAN DE LECHE ----------------| +------------------ P 3% MG +-------------+ 8% MG 8.33% SNG D E 11.5% SNG 88.67% Humedad | | 11% Azúcar | | 2.8% Estabilizante/ | | emulsificante | | 66.7% Humedad | | ----| | 100% AZUCAR 97% ST 3% Humedad
ESTABILIZANTE/ EMULSIFICANTE 97% ST 3% Humedad
Como sustancias de correlación el estabilizante/emulsificante y el azúcar. En E:
97% ---------- 2.8 kg 100% ---------- X 100 * 2.8 kg X = -------------97 X = 2.89 kg estabilizante/emulsificante
En D:
97% ---------- 11 kg 100% ---------- X 100 * 11 kg X = -------------97 X = 11.34 kg de azúcar
+--------------------------------------------------------------+ | Estabilizante/emulsificante (E) | 2.8 kg ST 0.09 kg Agua | +-----------------------------------+--------------------------| | Azúcar (D) | 11 kg ST 0.34 kg Agua | +--------------------------------------------------------------+
CREMA
A
Balance total:
LECHE EN POLVO
| | B C LECHE +-----------+ FLAN DE LECHE ----------| +---------------------- P +-----------+ 8.0 kg MG D+E 11.5 kg SNG | 11.0 kg Azúcar 2.8 kg est./emul. 13.8 kg ST 66.7 kg Agua 0.43 kg Agua -----------------------------100 kg de producto 14.23 kg ------------------
A + B + C + D + E = 100 A + B + C + 14.23 = 100 A + B + C = 100 - 14.23 A + B + C = 85.77
(1)
Balance agua: 0.8867 A + 0.5931 B + 0.03 C + 0.43 = 66.70 0.8867 A + 0.5931 B + 0.03 C = 66.70 - 0.43 0.8867 A + 0.5931 B + 0.03 C = 66.27 (2) Balance MG:
0.03 A + 0.35 B + 0.005 C = 8
(3)
La ecuación (1) por (-0.03): -0.03 A - 0.03 B - 0.03 C = -2.5731 0.8867 A + 0.5931 B - 0.03 C = 66.27 -------------------------------------0.8567 A + 0.5631 B = 63.6969
(4)
La ecuación (1) por (-0.005): 0.03 A + 0.35 B + 0.005 C = 8 -0.005 A - 0.005 B - 0.005 C = -0.42885 --------------------------------------0.025 A + 0.345 B = 7.57115 (5) Combinando las ecuaciones (4) y (5): 0.8567 A + 0.5631 B = 63.6969 por (0.345) 0.025 A + 0.345 B = 7.57115 por (-0.5631) 0.2955615 A + 0.1942695 B = 21.97543 -0.0140775 A - 0.1942695 B = -4.2633145 --------------------------------------0.281484 A = 17.712116 A = 62.92 kg de leche De la ecuación (5): 7.57115 - 0.025 * 62.92 B = ------------------------0.345 7.57115 - 1.573 B = ------------------0.345 B = 17.39 kg crema De la ecuación (2): 66.27 - 0.8867 * 62.92 - 0.5931 * 17.39 C = ----------------------------------------0.03
66.27 - 55.791164 - 10.314009 C = ------------------------------0.03 C = 5.49 kg leche en polvo Se pesarán:
2.89 kg est./emul. 11.34 kg azúcar 62.92 kg leche 17.39 kg crema 5.49 kg leche en polvo ------------------------100.03 kg producto
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