CONTROL DE CALIDAD DE SUEROS DE LECHE PARA PIENSOS DE LECHONES Y PARÁMETROS QUE AFECTAN A SU FABRICACIÓN

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1 CONTROL DE CALIDAD DE SUEROS DE LECHE PARA PIENSOS DE LECHONES Y PARÁMETROS QUE AFECTAN A SU FABRICACIÓN Jordi Rafael Arrey Director de Producción Vic, Osona nuri i espadaler s.l. VI SEMINARIO DE FABRICACIÓN DE PIENSOS Barcelona, 16 de Abril de 2008 GLOBALIZACIÓN EN EL SECTOR LÁCTEO (disponibilidad, precios ) Expoaviga 16/04/2008 1

2 QUÉ ES EL SUERO DE LECHE? Es el líquido resultante de la coagulación de la leche en la producción de queso, cuando se separa la caseína y grasa 80-90% del volumen de la leche y más del 50% de los nutrientes de la leche Puede ser dulce si es obtenido de la producción de queso curado, o ácido si es obtenido de la producción de queso fresco. También se puede obtener suero ácido de la producción de caseína COMPOSICIÓN DEL SUERO DE LECHE Materia seca proteína cenizas lactosa ph leche dulce 6,70 0,61 0,52 4,99 6,10 leche ácido 6,42 0,54 0,60 4,39 4,70 Expoaviga 16/04/2008 2

3 SUERO DE LECHE EN POLVO (i) Es el resultado del secado del suero de leche (atomización - spray dry) En el proceso de secado se pueden separar distintas fracciones del suero, obteniendo distintos productos: Separación de las proteínas por ultrafiltración (retentado - WPC) separándolas de las sustancias solubles (permeato) Separación de la lactosa del resto del suero (suero delactosado) El proceso de secado se podría considerar un arte SUERO DE LECHE EN POLVO (ii) Expoaviga 16/04/2008 3

4 SUERO DE LECHE EN POLVO (iii) leche líquido leche en polvo Producción de lactosa Producción de WPC Lactosa lactosado WPC Permeato de lactosa SUERO DE LECHE EN POLVO (iv) humedad proteína grasa cenizas lactosa leche dulce 2,20 13,60 1,50 7,43 71,57 WPC 70 5,48 76,90 5,10 2,46 10,06 Suero delactosado 4,87 25,70 4,50 19,50 45,00 Permeato 4,55 2,05 0,06 9,20 82,50 Lactosa 0,59 0,12 0,07 0,04 98,00 Expoaviga 16/04/2008 4

5 DIAGRAMA DE FABRICACIÓN DE SUERO EN POLVO Normalización del suero de quesería Control de acidez y ph Concentración del suero Control de temperatura de concentración y extracto seco Cristalización de la lactosa Control de temperatura final de cristalización y tiempo de cristalización Deshidratación del suero concentrado Temperatura de entrada y salida de aire en la torre de atomización USO DEL SUERO DE LECHE EN ALIMENTACIÓN HUMANA Usado por sus propiedades nutricionales en: productos de pastelería, salsas, quesos de untar o fundidos, dulces, bebidas, salchichas, sopas, alimentación infantil, alimentos dietéticos... Usado según sus propiedades funcionales por su capacidad de formar espuma y afectar la viscosidad Expoaviga 16/04/2008 5

6 USO DEL SUERO DE LECHE EN ALIMENTACIÓN DE LECHONES (i) Clave para el destete precoz de lechones ( esencial? ) Muy palatable Fuente de energía fácilmente digestible Fuente de proteína de calidad Disminuye el ph del tracto digestivo, aumentando la concentración de lactobacilos Mejora la digestibilidad de la proteína COMEN MÁS CRECEN MÁS USO DEL SUERO DE LECHE EN ALIMENTACIÓN DE LECHONES (ii) De 5 a 7 kg. De 7 a 12 kg. Nivel de lactosa 15 %(1) 20 % (2) (1) Fedna, 2006 (2) Pluske et al, % (1) Es el 3º o 2º ingrediente más usado Expoaviga 16/04/2008 6

7 USO DEL SUERO DE LECHE EN ALIMENTACIÓN DE LECHONES (iii) Nivel de inclusión en pienso leche dulce 71,5 % leche ácido 62 % lactosado 45 % Permeato de lactosa 82,5 % Lactosa 98 % 5 7 Kg 15% lactosa 20,9 % 24,2 % 33,3 % 18,2 % 15,3 % 7 12 Kg 10% lactosa 13,9 % 16,1 % 22,2 % 12,1 % 10,2 % USO DEL SUERO DE LECHE EN ALIMENTACIÓN DE LECHONES (iv) crecimiento (gr/dia) nivel de lactosa de 5 a 7 kg. de 7 a 12 kg. Expoaviga 16/04/2008 7

8 IMPORTANCIA EN EL CRECIMIENTO DEL LECHON (i) IMPORTANCIA EN EL CRECIMIENTO DEL LECHON (ii) Expoaviga 16/04/2008 8

9 PROBLEMAS EN EL USO DE SUERO DE LECHE Apelmazamiento Falta de fluidez y densidad variable Variabilidad de la composición El hecho de la elevada inclusión de productos lácteos en dietas de lechones provoca que el pienso presente los mismos problemas que los sueros PROBLEMAS RELACIONADOS CON EL APELMAZAMIENTO Expoaviga 16/04/2008 9

10 APELMAZAMIENTO APELMAZAMIENTO Muy relacionado con el estado polimórfico de la lactosa Una humedad elevada provocará la formación de terrones Un tamaño de partícula pequeño favorece la formación de los terrones Niveles altos de ácido láctico favorecen el apelmazamiento Expoaviga 16/04/

11 ESTADO POLIMORFICO DE LA LACTOSA (i) Amorfo - lactosa anhidra estructura molecular no alineada muy higroscópica puede pasar a un estado de cristal Cristalino lactosa monohidratada estructura molecular alineada no higroscópica ESTADO POLIMORFICO DE LA LACTOSA (ii) + calor + humedad líquida Sólidos Agua + calor + humedad cristalina Amorfa sólida + tiempo + calor + humedad pasta amorfa Importance of glass transition and water activity to spray drying and stability of dairy powders. Yrjö H. Roos (2002) Expoaviga 16/04/

12 ANÁLISIS DE HUMEDAD Suero A Humedad (agua libre) (1) 2,25 Agua TOTAL KF (2) 4,65 Agua de cristalización (2) - (1) 2,40 Lactosa Total (expresado como anhidra) 76 Lactosa Cristalina (%) 45,6 (60%) Terrones +++ Suero B 2,08 4,55 2, ,6 (74%) ++ Suero C 1,35 4,50 3, ,9 (92%) + Lactosa 1,05 5,76 4, ,5 (96%) - Molécula de lactosa + Molécula de agua Molécula de lactosa monohidratada ,00 % 5,00 % 100,00 % ANÁLISIS DE TAMAÑO DE PARTÍCULA Lactosa > 0,160 mm 0,160 0,080 mm < 0,080 mm Terrones Suero D Suero E Suero F Expoaviga 16/04/

13 ÁCIDO LÁCTICO La producción de queso fresco, mozzarella, fromage frais o productos similares produce un suero alrededor de un ph de 4,6 para la precipitación de la leche (obteniéndose ácido láctico) Es muy higroscópico y termoplástico Para el secado se puede usar un agente neutralizante así como un agente fluidificante El suero ácido producido por la acidificación de ácidos como HCL o H 2 SO 4 no tiene estos problemas ANÁLISIS DE HIGROSCOPICIDAD Grado de Higroscopicidad (1) leche ácido Lactosa WPC35 12 % Higroscópico 2% No higroscópico 9% Ligeramente higroscópico (1) Higroscopicidad después de una exposición a aire húmedo No higroscópico <5%; Ligeramente higroscópico 5-10% Higroscópico 10-15%; Muy higroscópico >15% Expoaviga 16/04/

14 EJEMPLOS DE APELMAZAMIENTO EN LA FABRICA DE PIENSO EJEMPLOS DE APELMAZAMIENTO EN LA FABRICA DE PIENSO Expoaviga 16/04/

15 EJEMPLOS DE APELMAZAMIENTO EN LA FABRICA DE PIENSO EJEMPLOS DE APELMAZAMIENTO EN LA FABRICA DE PIENSO Expoaviga 16/04/

16 EJEMPLOS DE APELMAZAMIENTO EN LA GRANJA EJEMPLOS DE APELMAZAMIENTO EN LA GRANJA Expoaviga 16/04/

17 PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA FALTA DE FLUIDEZ Y DENSIDAD VARIABLE FLUIDEZ Expoaviga 16/04/

18 FLUIDEZ Se puede medir respecto a dos análisis de referencia, por un lado el ángulo de reposo y por otro la cohesividad Valores muy altos pueden producir atascos en los transportes de la fábrica de pienso o en los comedores de los animales pudiendo en casos extremos dejar a los animales sin comer ANÁLISIS DEL ÁNGULO DE REPOSO I COHESIVIDAD (i) Ángulo de reposo º Cohesividad % Densidad aparente Gr./cm 3 leche ,40-0,78 WPC ,39-0, Suero delactosado ,82-0,85 Lactosa ,76-0,88 Expoaviga 16/04/

19 ANÁLISIS DEL ÁNGULO DE REPOSO I COHESIVIDAD (ii) Ángulo de reposo º Cohesividad % Densidad aparente Gr./cm 3 Suero ácido 43 36,7 0,78 Lactosa 42 35,8 1,00 Dextrosa 42 26,3 0,76 Leche spray 53 23,5 0,47 Leche descremada 48 30,0 0,89 Jean Luc Ilari, Lait 82 (2002). Flow Properties of industrial dairy powders ÁNGULO DE REPOSO DEL PIENSO SEGÚN EL NIVEL DE LACTOSA 18% LACTOSA 12% LACTOSA 5% LACTOSA Expoaviga 16/04/

20 IMPORTANCIA DE LA FLUIDEZ EN LOS COMEDEROS DE LECHON EL VOLUMEN DE PIENSO EN LA MEZCLADORA DEPENDERÁ DE LA DENSIDAD DEL SUERO DE LECHE Expoaviga 16/04/

21 ÁNGULO DE REPOSO DEL PIENSO SEGÚN EL SUERO (º ) Humedad Relativa del aire (% ) pienso con lactosa pienso con permeato pienso con suero Mezcla de un 30% del ingrediente en mezcla 7:3 de maíz/soja. Crystal Noel, 2007 PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA VARIABILIDAD DE COMPOSICIÓN Expoaviga 16/04/

22 VARIABILIDAD EN LA COMPOSICIÓN (i) Existe gran variabilidad en la composición de un mismo tipo de producto lácteo Esta variabilidad condicionará: Los niveles nutricionales La fabricación La fluidez El consumo de pienso VARIABILIDAD EN LA COMPOSICIÓN (ii) Aspecto: Polvo, homogéneo, sin grumos, sin partículas quemadas o cuerpos extraños Color: Crema blanco Gusto: lechoso, puede que ligeramente salado Olor: Claro (a leche) sin olor extraño Expoaviga 16/04/

23 VARIABILIDAD EN LA COMPOSICIÓN (iii) VARIABILIDAD DEL SUERO humedad proteína cenizas lactosa ph leche 1 3,45 7,53 12,60 66,4 4,80 leche 2 3,71 8,90 8,11 66,9 5,94 leche 3 3,11 9,48 11,50 69,6 4,39 leche 4 4,48 13,36 12,60 60,0 4,29 leche 5 3,87 9,41 12,07 62,2 7,35 C.V. 13,7 % 22,3 % 16,5 % 5,9 % 24,2 % Expoaviga 16/04/

24 VARIABILIDAD DEL PIENSO (i) Suero usado (20%) humedad proteína cenizas lactosa leche ,3 Teórico leche 2 10,1 19,3 4,1 13,4-1p cenizas leche 3 9,9 19,4 4,8 13,9 leche 4 10,2 20,2 5 12,0-1p lactosa +1p proteína leche 5 10,1 19,4 4,9 12,5-1p lactosa Dif. Max-Min 3,0% 6,3 % 18 % 14,3 % Respecto teórico VARIABILIDAD DEL PIENSO (ii) Categoría de granulación del pienso Aporte de temperatura Aporte de humedad Observaciones Categoría 1 Rico en cereales Sí Sí Uso de vapor en grandes cantidades Categoría 2 Sensible a tª (LACTOSA) Poco o nada Poco Ser prudente Envío muy ligero de vapor Categoría 3 Rico en proteínas Moderado Poco Peligro de bloqueo con exceso de humedad Categoría 4 Rico en fibra Poco Poco Difícil arranque de la matriz Louis David, Jean Lefumeux, 1986 Expoaviga 16/04/

25 VARIABILIDAD DEL PIENSO (iii) VARIABILIDAD DEL PIENSO (iv) Expoaviga 16/04/

26 CONTENIDO EN CENIZAS y ph Cenizas Cloruros (NaCl) Na ph Ácido láctico Suero dulce 9 % 3,0 % 0,75 % 6,2 1,4 % Suero ácido A 11 % 3,5 % 0,80 % 4,8 9,5 % Suero ácido B 11 % 6,0 % 0,75 % 4,5 < 1% WPC35 A 5,5 % 0,77 % 0,46 % 6,2 - WPC35 B 6,5 % 1,29 % 0,63 % 6,5 - CALIDAD DE LA PROTEÍNA Proteína ISN (1) NNP (2) Suero dulce 14,0 72 % 26 % WPC35 A 35,0 95 % 10 % WPC35 B 35,9 80 % 22% (1) ISN: Índice de Solubilidad del Nitrógeno (proteína) (2) NNP: Nitrógeno No Proteico (respecto al Nitrógeno Total) Expoaviga 16/04/

27 SOLUBILIDAD DE LA PROTEÍNA MEZCLA DE PRODUCTOS LÁCTEOS CON OTROS PRODUCTOS Con grasas tanto animales como vegetales, hasta un 50% de inclusión (conviene usar los productos reengrasados por vía húmeda) Con productos vegetales como cereales, la presencia de fibra o almidón pueden darnos una idea al respecto Con gluten para fluidificar el suero de leche (existen patentes al respecto) Con leche fermentada (yogur) dando la presencia de otros azúcares Expoaviga 16/04/

28 ANÁLISIS NIR La tecnología NIR permite en 1-2 minutos llevar a cabo un análisis Técnica ampliamente usada en la industria de fabricación de productos lácteos, en especial para obtener un control de la humedad del proceso de secado Puede ser clave para detectar las variaciones de los distintos lotes ANÁLISIS NIR DE LA HUMEDAD DE LA LECHE EN POLVO Longitud onda (nm) PLS Factor Calibración R 2 RMSEC Validación R 2 RMSEV Humedad ,9921 0,1250 0,9302 0,343 Humedad ,9942 0,1040 0,9822 0,370 NIR laboratorio Direct Determination of Moisture in Powder Milk Using Near Infrared Spectroscopy R. Nagarajan (2006) Expoaviga 16/04/

29 ANÁLISIS NIR DE LA LACTOSA LACTOSA AGUA ANÁLISIS NIR DE LOS DISTINTOS PRODUCTOS LÁCTEOS (i) LACTOSA AGUA 8 LACTOSA 2-7 SUEROS 1 WPC 35 Expoaviga 16/04/

30 ANÁLISIS NIR DE LOS DISTINTOS PRODUCTOS LÁCTEOS (ii) Componentes que puede analizarse con la tecnología NIR (leche descremada, suero de leche, WPC, lactosa): Grasa 1 (912, 1234, 1486, 1666, 2464nm) (R=0,98) Grasa 2 (2036, 2082, 2130, 2132, 2480 nm) (R=0,97) Proteína 1 (762, 1774, 2146 nm) (R=0,93) Proteína 2 (1454, 1878, 1932, 2110, 2336 nm) (R=0,99) Lactosa 1 (1330, 1654, 1978 nm) (R=0,93) Lactosa 2 (1442, 1460, 1464, 2144, 2284 nm) (R=0,99) Agua 1 (906, 1486, 1552, 1660, 2378 nm) (R=0,99) Agua 2 (1508, 1636, 1638, 2378 nm) (R=0,99) Cenizas 1 (1150, 1378, 1642, 1846, 2092 nm) (R=0,99) Cenizas 2 (1208, 1266, 1932, 1938, 2474 nm) (R=0,99) Sandor Barabássy, Scottish Agriculture College, Aberdeen 2 University of Horticulture and Food Science, Budapest CONCLUSIONES (1 ) El nivel de lactosa y el grado de cristalización determinará los parámetros de apelmazamiento del suero Es importante conocer las características de cada lote de suero que entre en nuestra fábrica Expoaviga 16/04/

31 CONCLUSIONES (y 2) Cuando usemos un producto lácteo deberemos conocer: Aspecto, color, gusto, olor Composición nutricional (humedad, proteína, grasa, cenizas, lactosa) Agua de cristalización e higroscopicidad Densidad y fluidez Calidad de la proteína Composición mineral (Na, Cl, Sulfatos...) Porcentaje de mezcla con otros productos (análisis de fibra, almidón...) GRÀCIES! GRACIAS! THANK YOU! Expoaviga 16/04/