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ESCUELA DE ESTUDIOS SUPERIORES DE XALOSTOC Balance de Masa Balance De Masa del Proceso de la Leche Condensada en los Evaporadores Balbuena Rendón Vanessa Hernández Prada Nancy Pariente Rosales Yair Bethuel Profesora M.C.I María Lucrecia Díaz Flores

Introducción En el presente proyecto se va a realizar el proceso de la leche condensada y el balance de materia que se lleva a cabo en la operación unitaria, en los evaporadores. Los balances de masa o balances de materia se basan en la ley de la conservación de la materia, que establece que la materia no se crea ni se destruye. Los balances de masa son utilizados en el diseño de un nuevo proceso o en el análisis de uno ya existente. La leche es uno de los productos base para la alimentación por su gran valor nutricional, ya que aporta muchos de los nutrientes esenciales para la dieta, es por eso que se considera uno de los productos más completos y nutritivo. La leche condensada azucarada y la leche evaporada son obtenidas mediante la reducción del contenido de agua por medio dl proceso de evaporación y, en el caso de la leche condensada azucarada, la adición del azúcar. Objetivo general El objetivo de este proyecto es poder realizar un balance de masa del proceso que se lleva en los evaporadores de la leche condensada a partir de la leche pasteurizada. Realizar una maqueta de la planta de producción de la leche condensada. Justificación La evaporación es una operación unitaria que permite remover un líquido de una mezcla, con el objetivo de separar componentes o concentrar una solución, suministrando energía. En el proceso de evaporación se comienza con un producto líquido y termina con uno más concentrado pero bombeable. Este producto más concentrado pasa a ser el producto principal del proceso en esta etapa. Un balance o inventario sobre una sustancia en un sistema (una unidad del proceso, varias unidades o el proceso completo) puede escribirse de la siguiente forma general: Entrada (entra a través de las fronteras del sistema) + Producción (producida dentro del sistema) – Salida (sale a través de las fronteras del

sistema) – Consumo (consumida dentro del sistema) = Acumulación (acumulada dentro del sistema).

Marco teórico La evaporación consiste en la adición de calor a una solución para evaporar el disolvente que, por lo general, es agua. Usualmente, el calor es suministrado por condensación de un vapor (como vapor de agua) en contacto con una superficie metálica, con el líquido del otro lado de dicha superficie. En la evaporación se elimina el vapor formado por ebullición de una solución líquida de la que se obtiene una solución más concentrada. La leche es uno de los alimentos más antiguos consumido por el hombre, tiene un valor nutricional muy alto, ya que posee una gran cantidad de energía, proteínas de fácil asimilación, grasa, calcio, fósforo y varias vitaminas necesarias para muchas etapas en la vida del ser humano, la leche se define como “el producto obtenido de la secreción de las glándulas mamarias de las vacas, sin calostro , el cual debe ser sometido a tratamientos térmicos u otros proceso que garanticen la inocuidad del producto, además puede someterse a otras operaciones tales como clarificación, homogeneización, estandarización u otras, siempre y cuando no contaminen el producto y cumplan con las especificaciones de su denominación.” La leche es producida por todas las especies de mamíferos para alimentar a sus crías, sin embargo, la leche de cada especie tiene diferentes propiedades. Las proteínas so el componente más valioso de la leche. La leche de vaca se le conoce como fuente excelente de proteína. Los lípidos se encuentran en forma de glóbulos microscópicos en una emulsión aceite en agua. Las propiedades funcionales de la grasa de la leche se atribuyen a su composición de ácidos grasos, además proporciona a los lácteos, sus características únicas como apariencia, textura, sabor y saciabilidad. Los carbohidratos de la leche están compuestos mayoritariamente por lactosa, la cual aporta hasta el 25% de la energía total del producto lácteo. La evaporación es un proceso que se basa en el calentamiento de un líquido hasta su punto de ebullición para remover el agua como vapor. Los evaporadores son utilizados en la industria láctea siempre operan al vacío, esto porque la leche es sensible al calor y una evaporación a 100ºC da lugar

a la desnaturalización de las proteínas de la leche, lo que haría al producto no apto para consumo humano, así que para disminuir el daño ocasionado por este, se puede realizar la evaporación al vacío y lograr así la disminución o reducción del punto de ebullición. Bajo la denominación de leche condensada se incluyen dos productos diferentes, conocidos normalmente como leche evaporada y leche condensada. La principal ventaja de esos dos productos es que pueden conservarse durante mucho tiempo sin refrigeración. El primero no se altera por que sufre un tratamiento de esterilización y en la leche condensada el principal agente que aumenta la presión osmótica del medio destruyendo la mayor parte de los microorganismos e impidiendo el desarrollo de los supervivientes. Estos dos productos se pueden elaborar a partir de leche entera, leche descremada o parcialmente descremada. Las primeras etapas de fabricación son iguales para los dos tipos de leche: estandarización, precalentamiento y concentración por evaporación. El severo tratamiento térmico y el de concentración, modifica la estructura química de la leche, afectando principalmente a sus equilibrios salinos y a las micelas de caseína. Estas modificaciones disminuyen la estabilidad térmica de la leche. No obstante, estos efectos negativos se pueden pailar utilizando diversas técnicas. Como el pre-calentamiento de la leche y la adición de sales estabilizantes. La leche condensada azucarada tiene un alto contenido energético y se ha usado en las elaboraciones de postres, bebidas, comidas, dulces. La alta concentración de sacarosa en este producto aumenta la presión osmótica hasta tal punto, que la mayoría de los microrganismos, son inactivados. La cantidad de sacarosa para garantizar la conservación del producto final está regulada y depende del peso seco lácteo de la leche condensada: el porcentaje de sacarosa mínimo es de 62.5 y el máximo es de 64.5%

Metodología de la Investigación Estabilidad térmica de la materia prima. La capacidad de la leche para resistir tratamientos térmicos fuertes depende en gran medida de su acidez, que debe ser baja, así como del equilibrio salino de la leche. Tratamiento previo. Es esencial llevar a cabo un tratamiento previo tanto en la leche concentrada no azucarada como en la azucarada, en el que se incluye la normalización del contenido graso, así como del contenido en sólidos no grasos y un tratamiento térmico. Normalización. Las leches concentradas se comercializan con un contenido previamente fijado de grasa y sólidos. Las cifras varían con el estándar aplicado, pero son normalmente un 8% de grasa y un 18% de sólidos no grasos. La proporción de grasa y sólidos no grasos es, por lo tanto de 8:18 ó 1:2,25. Los porcentajes estipulados son valores mínimos que deben ser mantenidos. Por razones económicas, no deben ser sobrepasados más allá de un margen razonable. Antes de la evaporización se procede a la normalización del contenido en grasa y sólidos no grasos de la leche, hasta los valores previamente fijados. También se procede a un tratamiento térmico de dicha leche, con objeto de destruir microorganismos y enzimas que podrían provocar problemas así como para estabilizar su complejo proteínico. Además, el tratamiento térmico es importante para desarrollar la viscosidad del producto durante su almacenamiento. Evaporación. La evaporación de la leche condensada se realiza esencialmente de la misma forma que la de la leche evaporada. Cuando la adición del azúcar se realiza en el evaporador el jarabe entra y se mezcla con la leche a mitad del proceso. Continúa entonces la evaporación hasta alcanzar el contenido en sólidos requerido. Dicho contenido es comprobado indirectamente por la determinación de la densidad del concentrado. Debe ser aproximadamente 1.30 para la leche entera condensada y 1.35 para la leche desnatada condensada, una vez alcanzado el contenido correcto en sólidos Enfriamiento y cristalización.

La leche condensada debe enfriarse después de la evaporación. Este es el momento más crítico e importante de todo el proceso. El agua presente en la leche condensada puede mantener en solución a mitad de la cantidad de lactosa. Por lo tanto, la otra mitad precipitará en forma de cristales. En la leche de primera calidad, los cristales más grandes permitidos tienen un tamaño máximo de 10 micras. Estos cristales permanecerán dispersos en la leche a las temperaturas normales de almacenamiento (15º - 25ºC), y no se notan en el paladar. La cristalización se realiza por enfriamiento rápido de la mezcla bajo agitación vigorosa. Para provocar dicha cristalización se siembran cristales de lactosa Llenado e inspección. La leche condensada debe ser de color amarillento y tener la apariencia de mayonesa, se llena los envases, que en este caso deben ser previamente lavadas y esterilizadas antes del llenado, ya que no se procederá a la esterilización posterior. Durante la evaporación de este producto se presentan una serie de cambios, como son la disminución de 𝑎" , el incremento de la higroscopicidad, cambios en el equilibrio de las sales en la leche, generalmente se realizan con un aumento en la actividad de iones 𝐶𝑎$% provocando que el fosfato de calcio no se disuelva, y también hay cambios conformacionales en las proteínas junto con un incremento en la asociación y compactación de estas. Resultados Se concentra leche de vaca para la obtención de leche condensada empleando un evaporador que trabaja a una presión de 0,5 atm. La leche fresca que alimenta el evaporador tiene un contenido del 90% en agua, mientras que en la leche concentrada resultante el contenido de agua se reduce al 25%. Si se tratan 1.000 Kg/h de leche.

Vapor de agua V Leche Fresca 100kg/h EVAPORADOR 90% agua 10% materia seca

C

Leche Concentrada

25% agua

C= 133kg/h de leche concentrada V= 867 kg/h de vapor de agua

Conclusiones Se pudo ver el proceso de la elaboración de la leche condensada y se pudo realizar un balance de masa de la evaporación de este producto

Bibliografía: http://www.udlap.mx/wp/tsia/files/No6-Vol-1/TSIA-6(1)-MarcelinRodriguez-et-al-2012.pdf http://www.mapama.gob.es/es/ministerio/servicios/informacion/leche_cond ensada_tcm7-315380.pdf https://prezi.com/rrjm7iz1irxe/proceso-de-elaboracion-de-lechecondensada/