La importancia de los fosfatos en el procesamiento térmico de la leche

Los Fosfatos son las sales del ácido fosfórico. Los fosfatos desempeñan números roles en la nuestra vida. Son la forma natural del elemento fósforo, que se encuentra en muchos minerales de fosfato, como la apatita.

Los fosfatos se encuentran en todos los organismos vivos. Ellos se encargan de regular el balance hídrico y de pH, regulan la presión osmótica en la sangre, son fundamentales para la creación de biomoléculas, como el ADN, facilitan la transformación de energía a nivel celular, son un componente importante en la estructura proteica.

Procesamiento de la leche

Fuente: Chemie und Physik der Milch , Alfred Tölpel , 2004

Existen muchos productos que se derivan de la leche, pero sin  importar cuál sea el producto final, el calentamiento siempre será la primera etapa del proceso, que van a permitir el aumento de la vida útil, ya que la leche cruda, aun habiéndose obtenido de animales sanos y en condiciones higiénicas, es un excelente medio de cultivo para microorganismos, que se multiplican en ella rápidamente.

Diferentes tratamientos térmicos

El tratamiento térmico en sí puede ser diferente. Dependiendo de cuánto tiempo y a qué temperatura sean tratados térmicamente los productos. Estos se pueden dividir en:

Baja pasteurización

Alta pasteurización

Temperatura ultra alta (UHT) o

Esterilización en el envase final

Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la vida útil de su producto final. Pero no importa a qué nivel de tratamiento térmico se este aplicando, el estrés térmico siempre estará presente y producirá fuertes cambios estructurales en la proteína de la leche.

La estructura de la proteína y el valor del pH están intrínsecamente vinculados entre sí. Por lo tanto, un cambio estructural dentro de la proteína de la leche conducirá automáticamente a un pH diferente.

El pH típico de la leche cruda es 6.8.

Con el tratamiento térmico de productos lácteos, el pH disminuye. Al llegar al llamado “punto isoeléctrico”, los iones cargados positiva y negativamente están en equilibrio. En este punto isoeléctrico, el producto lácteo tiene un pH de 4.6 y se produce una precipitación de proteínas, lo que provoca la deshidratación y desestabilización de las mismas, lo que produce coágulos o grumos en la leche. Entre un pH de 4,6 a 6.8, la precipitación final de las proteínas es aún reversible.

Con la ayuda de una de las especialidades de fosfatos integrados en la misma partícula, el fabricante puede controlar el procesamiento de la leche, estabilizar el pH y prevenir la deshidratación de proteínas.

Este gráfico muestra que, de acuerdo con el aumento de la temperatura, el pH en los productos lácteos disminuye drásticamente.

Como parte de la caída del pH, se produce una disolución parcial de los iones de calcio.

Cuando se almacena leche cruda por un periodo de tiempo largo, los microorganismos naturales y las enzimas presentes en la leche producen ácido láctico. Esto también hace que el pH caiga. La cantidad de iones de calcio disueltos aumenta y la proteína se aglomera. Aquí la proteína sufrió un daño irreversible. Todo esto ocurre sin la influencia de la temperatura.

Los científicos todavía usan diferentes modelos explicativos para especificar cómo se comporta la leche y estos pueden ocurrir aun simultáneamente.

Tipos de fosfato y su longitud de cadena

Los fosfatos se distinguen por su longitud de la cadena:

La molécula de fosfato más pequeña es el monofosfato, también llamado ortofosfato.

El difosfato, o pirofosfato, consta de 2 moléculas de fosfato, que comparten un átomo de oxígeno.

Un trifosfato, o tripolifosfato, consta de 3 moléculas de fosfato

Y los polifosfatos, también conocidos como hexametafosfatos, se componen de 4 o más moléculas individuales.

Los diferentes tipos de fosfato no solo varían en la longitud de su cadena, sino también en sus uniones iónicas, donde pueden ubicarse iones de calcio, magnesio, potasio o sodio.

Las propiedades de los fosfatos según la longitud de cadena

Las propiedades de los fosfatos varían según la longitud de su cadena.

Como puede ver fácilmente en este gráfico, las capacidades secuestantes o quelantes son las más altas para los polifosfatos, lo que significa que son capaces de unir o inactivar los iones metálicos muy bien.

Cuanto más corta sea la longitud de la cadena, mejores serán las capacidades de buffer. Por lo tanto, los monofosfatos generalmente proporcionan la mejor base para la estabilización del pH y, por lo tanto, para optimizar el producto final.

Dependiendo de la aplicación determinada se requieren diferentes propiedades. Las especialidades de fosfatos integrados se adaptan perfectamente a las exigencias de la aplicación de leche, ofreciendo fosfatos integrados que permiten tener en la misma partícula las diferentes funciones de los fosfatos por separado.

El uso de fosfatos, permite amortiguar y estabilizar el pH de la leche ya que previenen que los iones de calcio coloidal se disuelvan, que las miscelas de caseína se desestabilicen y que las proteínas del suero de desdoblen. Además evitan la asociación parcial con las miscelas de caseína durante el calentamiento.

Al trabajar con los fosfatos altamente solubles se obtendrán las siguientes ventajas

Al existir menos iones de calcio libres se disminuyen las incrustaciones en los equipos de proceso,  lo que permite optimizar los tiempos de proceso alargando las frecuencias de paro para limpieza

Se optimiza la vida útil de los productos lácteos, ya que se disminuye la gelación de las proteínas lácteas y mejora su estabilidad

Al ser los fosfatos de altamente solubles a temperatura ambiente, se optimiza el uso de los fosfatos

Por: Jessica Velásquez

Fuentes:

Focus on Applications. Stabilizing Milk. Stay cool when heating milk. Chemische Fabrik Budenheim KG. Business Unit Food Ingredients. November 2013

Focus on Applications. Cold Solubility. Easier and more economic dairy processing with cold soluble phosphates. Chemische Fabrik Budenheim KG. Business Unit Food Ingredients. November 2014

Milk processing. Chemische Fabrik Budenheim KG

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