Pablo AlemTechnical Assistance & Sales

Dairy - Southern ConeCHR HANSEN ARGENTINA S.A.I.C. 

VIII CONGRESO NACIONAL DE LA LECHE Paraguay. Junio 2015

|

“Tendencias e innovaciones en el desarrollo de productos

lácteos”

Yogur

Agenda

Objetivo: Fortalecer los principios de elaboración y que surjan nuevos desarrollos.-

1- Generalidades.

2- Factores que afectan la calidad del yogur.Calidad de lecheTratamientoCultivoProceso

3- Conclusión.

2

Tipos de yogurt

YogurtBatidoFirme

Natural

Con colchón de frutas

BebibleNo diluído

Diluído (con jugo o jarabe)

GriegoYogurt heladoFuncional

3

En qué se diferencian los yogures?

Base/formulación (tenor de grasa, de proteínas, estabilizantes, azúcares, edulcorantes)

Selección del cultivo (suave vs. ácido, estructurante vs no estructurante)

Parámetros de proceso (temperatura de fermentación, pH de corte, velocidad de enfriamiento, tratamiento mecánico, etc)

Agregado de pulpa de fruta o saborizantes

Ingredientes funcionales (probióticos, prebióticos, etc)

Con el mismo cultivo se pueden obtener productos finales muy diferentes

4

Producción de Yogurt

Cultivo Cultivo

Leche en estanque de fermentación

Fermentación (en estanque)

Rotura y enfriamiento

Envasado

Yogurt batido

Fruta, sabor, color Azúcar, estabilizantes

Enfriamiento, envasado

Mezclado

Yogurt Bebible

Leche en estanque buffer

Llenado de vasos

Fermentación (en vasos)

Enfriamiento

Yogurt Set (o Firme)

Leche(y otros ingredientes)

Tratamiento térmico y homogeneización

Enfriar a temperatura de fermentación

5

Roles y actividades específicas en un cultivo de yogurt

ST LB

péptidos - amino ácidos

Ácido fórmico, CO2

Organismos termófilos, crecimiento óptimo a 38-44°C, usual 40-42°C

Predomina a 35-40°C;

Predomina a 41-44°C;Responsable del aroma típico (acetaldehído) y de la post-acidificación

6

7

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Time (hours)

pH

35°C/95°F

41°C/106°F

43°C/109°F

Fase de crecimiento exponencial (St y Lb )

Fase a pH <4.5 (Lb)

Fase “lag” ( St )

Actividad acidificante

Seguridad

8

Factores que influyen sobrela actividad de los cultivosy la calidad del producto final

Factores que influyen sobrela actividad de los cultivosy la calidad del producto final

_

Factores que afectan la calidad de los yoghures

Calidad de la leche

Tratamiento

de la leche

Cultivos

Proceso

Factores que afectan la calidad de los yoghures

Calidad de la leche

Tratamiento

Cultivo

Proceso

- Higiene-Variación estacional-Antibióticos

11

Variación estacional

La leche cambia significativamente a través delas estaciones y del ciclo de lactación

Se observan importantes diferencias encomposición, que llevan a cambios significativos en el producto final

La estandardización del contenido proteico esmás importante que la estandardización en sólidos totales o en sólidos no grasos

No tiene sentido mantener la proporción de leche descremada, crema y leche en polvo descremada si el tenor en proteínas de la leche descremada cambia significativamente.

12

Variación estacional - urea

Algunas cepas son más sensibles al contenido de urea, péptidos y aminoácidos libres.

LB son menos afectados por las variaciones estacionales, ya que tienen un sistema eficiente de proteólisis y transporte de péptidos.

Las cepas de ST muestran sensibilidad variable

A partir de 0,5 g de urea/l de leche se observan efectos significativos

Y-051054 : Acidification in B-milk supplemented with urea42°C - 20g/100L

4,55

5,05

5,55

6,05

6,55

7,05

0 2 4 6 8 10 12 14 16

time (h)

pH

B-milk + 0g/L

B-milk + 0,1g/L

B-milk + 0,2g/L

B-milk + 0,5g/L

B-milk + 1g/L

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

0 2 4 6 8 10 12 14 16

pH

time (h)

YFL-901 : Acidification in B-milk supplemented with urea42°C - 20g/100L

B-milk + 0g/L

B-milk + 0,1g/L

B-milk + 0,2g/L

B-milk + 0,5g/L

B-milk + 1g/L

13

Picos de urea en curvas de acidificación con Mild 1.0Base 1 y 2: leche en polvo ABase 3 y 4: leche en polvo B

14

15

Calidad de la leche: Antibióticos

Atención a nivel mundial de los consumidores y de los legisladores generando reglas estrictas que controlan el uso y detección de antibióticos.-

Gran problema que aqueja a toda la industria lechera

Cantidades mínimas de antibióticos en la leche

Problema de Salud Pública Interferencia en el proceso de queso y yogurt

Persona alérgica a dicho antibiótico con problemas como ardor en la piel, comezón, asma y shock anafiláctico.

Además, la resistencia de los microorganismos a los antibióticos que puede reducir o eliminar por completo su acción y uso en el tratamiento de enfermedades.

16

Beta-lactams /cephalosporinsTetracyclinesSulphonamidesAminoglycosidesMacrolidesChloramphenicolQuinolones…

Familias de Antibióticos

Federación Rusa

Beta-lactámicos (Penicilina G) 4 ppb

Tetraciclinas (Tetraciclina) 10 ppb

Cloranfenicol 0.3 ppb

Estreptomicina 200 ppb

Betastar® Combo – fast combined beta-lactam + tetracycline test

18

• Rapidez.

• Habilidad de bajo nivel requerido (alta sensibilidad).

• Probado en el mercado.

• Muy tolerante de cambios en la temporización de protocolo.

• No influenciado por el pH o la concentración de proteína o grasa.

• Conveniente para la leche de diferentes especies (vaca, cabra, oveja).

• Todos los tipos de leche (esterilizado de leche cruda, leche UHT, leche, leche en polvo reconstituida, la leche descongelada).

• No influenciado por los recuentos de células somáticas o conteos bacterianos.

Betastar® Combo – test rápido beta-lactam + tetracycline

Calidad de la leche

Tratamiento

Cultivo

Proceso- Estandarización- Homogeneización- Tratamiento térmico- Desaireación - Aditivos

19

Factores que afectan la calidad de los yoghures

Re-hidratación de polvos

Función:Permite que las proteínas y polvos se rehidraten completamente

Reduce grumosMejora la funcionalidad de las proteínas.

Incremanta la capacidad de ligar agua

Reduce la separación de aguaCondiciones óptimas:

Un overnight enfriado a 5 0C

45-55 0C por 20mins – 2 horas

Mayor proteínas agregadas > tiempo de hidratación

Buen mezclado / buena recirculación dentro de los tankes de mezcla

Desaireación

Remover el oxígeno de la lecheMotivos

Desarrollo de LAB (cultivo) es inhibido por el oxígeno

Contiene oxidasas, las cuales convierten el O2 en H2O2 Malos olores en la leche son frecuentemente originados por compuestos volátiles.

Beneficios de la desaireación por vacío.Incrementa la velodicdad de acidificación.Deodorización, mejor sabor, menos off-flavoursPreviene la oxidación de las grasa.Mejora las condiciones de operación del homogenizador (mejor efciencia de homogenización)Mejora la estabilidad y viscosidad

Homogeneización

Objetivos Evitar la separación de la crema Estabilizar la emulsión Reducir el riesgo de sinéresis Mejorar la textura Obtener apariencia más blanca Diluír completamente los ingredientes secos

22

Efecto del contenido de grasa sobre la viscosidad del yogurt cuando la base está homogeneizada o no

Viscosidad

Homogeneizada (100 kg/cm2 a 45°C)

No homogeneizada

% grasa en la leche

23

Homogeneización - temperatura

Temperatura eficaz >60°C Diámetro 5 µm 1µm Los lípidos cristalizan en

la leche fría, y la homogeneización no reduce el diámetro del glóbulo graso

Viscosidad

Tratamiento

Sin tratamiento térmico

homogeneización (kg/cm2)

24

Tratamiento térmico – Etapa crítica

Destrucción y/o eliminación de los patógenos y otros microorganismos no deseados, incluyendo enzimas

PERO… EN LA PRODUCCIÓN DE YOGURT HAY OTRO MOTIVO MÁS

Reducción del riesgo de sinéresis en el producto final, y desarrollo de textura

Tratamiento térmico óptimo:

Es el que llega a un 70-80 % de desnaturalización de las proteínas, para optimizar el ligado de agua

25

Efecto del tratamiento térmico en la textura del yoghurt

Formación de Gel

Fermentación

Tratamiento térmico óptimo

Agregación

Proteína de suero desnaturalizada

Casein Proteína de suero

Fat

Tratamiento térmico no óptimo

Fermentación

Tratamiento térmico y textura

27

24,4

1,5

64

141

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Sheer Stress Gel f irmness

72°C/15 sec 95°C/5 min.

95°C/5 min

72°C/15 sec

Calidad de la leche

Tratamiento

Cultivo

Proceso

- Velocidad de acidificación- Compuestos aromáticos- Textura (firmeza de gel y espesor en boca)- Post-acidificación28

Criterios de selección de un cultivo

Tipo de producto

Características del producto Sabor/aroma (tipo / intensidad/ shelf life) /cuerpo / gas

Límites en producción Tiempo / Packaging / Incubación / Frío / Costo

Resistencia a fagos / rotación

Requisitos regulatorios

Preferencias del consumidor Natural, presencia/ausencia de estabilizantes, etc…

29

Evolución temporal de las preferencias del mercado y su relación con el portafolio de productos

Vis

cosi

dad

(m

ou

th t

hic

knes

s)

Very high

Low

Intensidad de aromaVery mild Very strong

mid 1990’s

1960’s

1980’s

2002 late

1990’s

Los cultivos estructurantes y mild permiten reducir la cantidad de

estabilizantes y azúcar, y disminuir la concentración de grasa sin comprometer

el sabor y el aroma del producto

2006

2009

2011

2012

30

2014

Yogurt DVS blends – composición definida

St-1 St-2 Lb-1 Lb-2

31

Producción de cepas en Francia, Dinamarca y USA

Formación de ácido y acetaldehído

La cantidad de acetaldehído varía entre los cultivos, dependiendo de las características de las cepas de LB y ST, y de su proporción relativa.En general, cuanto más LB mayor es la producción de acetaldehídoLa incubación a alta temperatura (43°C) favorece LB -> más acetaldehído (pero también menos textura y más sinéresis)

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1 2 3 4 5 6

Hours

PP

M

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

6.50

pH

acetaldehyde

32

Producido por una variedad de LAB durante la fermentación

Formado por subunidades repetitivas de monosacaridos: glucosa, galactosa, rhamnosa y manosa (fosfato, acido glucónico y otros)

Producido en baja cantidades (50 - 800 mg/L leche fermentadas)

EPS puede impactar en el caracter filante.

EPS afecta la textura de productos fermentados en leche:

Firmeza de gel Viscosidad Mouth thickness Cremosidad Sinéresis

Cepas dependiente!

ExoPoliSacáridos EPS

Factores que afectan la calidad del yogurt / textura

Los factores que modifiquen el desarrollo del cultivo, su metabolismo y la relación entre cepas, tendrán impacto en la textura. Por ejemplo:

Proteína (Efecto buffer)

Azúcar

Temperatura de incubación

Conservantes (K-sorbato)

34

Efecto de los ingredientes en la Firmeza del Yoghurt

Frequency (HZ)

G’

(Pa)

Frequency (HZ)

G’

(Pa)

Frequency (HZ)

G’

(Pa)

Sólidos Lacteos

Estabilizantes

Cultivos

added: 0%

added: 1%added: 2%

EPS yoghurt culture

Set-yoghurt culture

Stirred-yoghurt culture

GelatinPectin

Starch

Interacción de los almidones con cultivos productores de EPS.

A, B,C,D,E,F Almidones

Interacción de los almidones con cultivos productores de EPS.

Maxigel 617Premium 1.0

Snow Flake 6413Premium 1.0

Maxigel 617Mild 1.0

Snow Flake 6413Ypmix 883

Snow Flake 6413Mild 1.0

Maxigel 617Yomix 883

Almidón EPremium 1.0

Almidón FPremium 1.0

Almidón EMild 1.0

Almidón FCultivo 1

Almidón FMild 1.0

Almidón ECultivo 1

Apariencia

Propiedades del producto ligadas al cultivo

04/21/2338

Textura/AparienciaEspesor en boca (Mouth thickness)Firmeza de gel (Gel firmness)FilanciaLisuraBrilloSinéresis

Sabor/AromaAcidezAcetaldehídoAstringenciaOtros

AcidificaciónVelocidad de fermentaciónPost acidification en el procesoPost acidification en la vida útil

39

La estructura de los productos lácteos fermentados

Estructura

Tecnología Sólidos

pH

Tratamiento mecánico

Hom

ogei

niza

ción

Heating

Lactosa y salesPr

otei

na

Grasa

Cultivo

Tem

pera

tura

Tiempo

Factores importantes

Efecto de algunos estabilizantes

Ingrediente Agregado Efecto Comentarios

Gelatina Inicio Liso, brillante, aumenta firmeza

Líquida a temperatura ambiente

Pectina, Inicio Textura lisa, aumenta viscosidad

Un dosaje demasiado alto aumenta el tiempo de fermentación y da textura rugosa

Almidón, Inicio Estructura áspera, aumenta viscosidad

Menor costo

Leche en polvo Inicio aumenta viscosidad, más cuerpo

Etiqueta limpia

Proteínas de leche (MPC, WPC, UF)

Inicio aumenta viscosidad, más cuerpo pero menos lactosa

Etiqueta limpiaMayor costo

40

41

Firmeza de gel

Palatabilidad FilanciaEvaluación de la

textura con una cuchara

Test oral, consumiendo el producto

Test no oral, observando los “hilos” que cuelgan de la cuchara

Textura

Cómo lograr elevada viscosidad en la boca?

1) Usando cultivos productores de EPSCepas seleccionadas y en correcta relación

2) Alto nivel de proteínas

3) EstabilizantesAlmidónPectinaGelatina

4) Combinación de cultivos y proteínas y estabilizantes

Almidón

Pectina

Gelatina

Shear rateShear

stre

ssFirmeza de gel

Viscosidad en la boca

Calidad de la leche

Tratamiento

CultivoProceso

- Temperatura de fermentación- pH- Enfriado- Tratamiento post fermentación

43

Incubación

Tiempo necesario para que el cultivo crezca, produzca ácido láctico y disminuya el pH a 4,60 o menos (dependiendo del diseño del producto)

Necesita de temperatura óptima, dependiente del tipo de producto

Yogurt – 38-43°C

44

Fase crítica

7

6

5

4

1 2 3 4

Tiempo (h)

pH

El coágulo no debe sufrir disturbios en el rango de pH

crítico

45

46

Efecto de las proteínas sobre el tiempo de acidificación

Contenido de azúcar y tiempo de fermentación

4,00

4,50

5,00

5,50

6,00

6,50

Time 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

pH

Fermentation time

Effect of sugar content

Advance 2.0-7%

Advance 2.0-10%

Advance 2.0-15%

47

Contenido de azúcar y tiempo de acidificación

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

Tim

e (

min

)

Plain

+ 7.5% Sucrose

Los nuevos cultivos son más robustos en presencia de azúcar

48

Contenido de azúcar y tiempo de fermentación

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

0 120 240 360 480 600 720 840 960

pH

time (min)

Growth YF-LX700 with sucrose

0%

7,50%

10%

15%

49

Efecto del conservante

3,90

4,30

4,70

5,10

5,50

5,90

6,30

6,70

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

pH

Time (hrs)

Measuring the Effects of Potassium Sorbate on Yogurt Make (sweetened) Using YC 150 at 109°F to 12 Hours

0.00% sorbate

0.01% sorbate

0.05% sorbate

0.10% sorbate

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

2ppm 4ppm 6ppm

YF L 700

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

2ppm 4ppm 6ppm

Yoflex Mild

Condiciones del proceso : Sustrato , leche líquida+ 3% LPD, Pasteurización 90C 5m, dosis 0,01%, incubación: 42C .

100

150

200

250

300

350

400

450

Tim

e -

min

2ppm 4ppm 6ppm

Oxygen - ppmtpH4,6

tpH4,6 w/Sorbate

YFL 902

O

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Tim

e-m

in2ppm 4ppm 6ppm

YF L 812

Impacto del Sorbato y Oxígeno en los tiempos de acidificación

Enfriamiento

Principios

La producción de yogurt es un proceso biológico

El enfriamiento es el método más fácil para controlar la actividad metabólica del cultivo y sus enzimas

El enfriado del coágulo comienza apenas el producto alcanza la acidez deseada

pH antes del enfriado

Yogurt firme: 4.8-4.7

Yogurt batido: 4.6 – 4.5

Bebibles: a menudo 4.6

Acidification profile

Speed of fermentation

Shelf life post-acidification

Post-acidification in production process

Acidification profile

Speed of fermentation

Shelf life post-acidification

Post-acidification in production process

Speed of fermentation

Shelf life post-acidification

Post-acidification in production process

53

Post-acidificación de proceso

El pH continúa disminuyendo después del corte, durante el enfriamiento y antes del envasadoCrítico en estanques de gran capacidadSe puede controlar con

Selección del cultivo

Enfriado eficiente

54

Post-acidificación en el proceso

pH luego del corte a 4,65 durante 5 horas a 42C

Post-acidificación en shelf-life

Reducción del pH durante la shelf life

Las bacterias lácticas continúan convirtiendo lactosa en ácido láctico aún a 4C

Excesiva acidificación lleva a sabores anómalos, sinéresis y otros defectos

Se controla con

Selección del cultivo

Cadena de frío

4

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

End pH Day 1 Day 7 Day 14 Day 21 Day 28pH

YoFlex®Mild

YoFlex®Classic

YC-X11

YF-L901

En la selección de un cultivo, prestar atención a la post acidificación en proceso y en shelf life

56

Enfriamiento en yogures batidos – 2 opciones

Enfriamiento rápido debajo de 10CPráctica en plantas de alto volumen con limitaciones de capacidad.Usualmente combinado con alto estrés mecánico

Dos etapas de enfriamiento – minimizar daños de estructuras

Etapa 1: enfriamiento rápido 20 – 25CEtapa 2: yogur envasado enfriado lentamente a 6°C (43°F) dentro de 8–10 h.

La textura / viscosidad recompone dentro de las 24-48h

Efecto de la temperatura de enfriamiento –Yogures batidos Chr. Hansen recomienda el

enfriamiento en 2 etapasRápido de 20-24°C en intercambiador a placa y tubularLento overnight to 3-5°C in cold storage

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200 250 300 350

SHEAR RATE 1/s

SH

EA

R S

TR

ES

S (

Pa

)

Base lacteo: Leche reducida en grasa + 2% leche en polvo descremada, sin azúcar. Cultivo YF-LX700 Incubación: 0.02% a 43°C

Enfriamiento rápido a 12°C

2-etapas de enfriamiento

Característica de los cultivos para el proceso de enfriamiento en dos etapas

El cultivo no debe post acidifcar durante el proceso

Los cultivos de baja post-acidificación dan la posibilidad de aplicar estrés mecánico durante el proceso de enfriamiento a mayor temperatura y se obtiene mayor viscosidad

CONCLUSIÓN

Calidad de la leche

Tratamiento de la leche

Cultivos

Proceso

Muchas gracias!

Pablo AlemTechnical Assistance & Sales

Dairy - Southern ConeCHR HANSEN ARGENTINA S.A.I.C. 

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