Tecnologie lattiero casearie

Tecnologie lattiero casearie unipr III° staa.a. 2018/2019

• Il latte: le caratteristiche misurabili ............................................................................................................. 3
• Le proteine del latte ....................................................................................................................................... 4
• La frazione lipidica del latte ....................................................................................................................... 6
• Minerali ............................................................................................................................................................ 6
• Carboidrati e zuccheri ................................................................................................................................. 6
• Proprietà fisiche del latte ............................................................................................................................ 8
• Operazioni comuni trasversali al settore lattiero caseario. Trasporto, ricevimento, raffreddamento e stoccaggio del latte .................................................................................................... 12
• Lo scarico del latte ..................................................................................................................................... 15
• Raffreddamento ........................................................................................................................................... 16
• Operazioni opzionali trasversali al settore lattiero caseario ................................................................... 20
• La standardizzazione delle caratteristiche del latte .......................................................................... 20
• Tecniche di standardizzazione delle proteine del latte ...................................................................... 22
• La standardizzazione del pH del latte ........................................................................................................ 26
• La standardizzazione della carica microbica del latte ..................................................................... 26
• La trasformazione del latte in formaggio .............................................................................................. 29
• L’addizione dello starter ........................................................................................................................... 32
• I formaggi a coagulazione acida .......................................................................................................... 37
• Il caglio e la coagulazione enzimatica del latte ................................................................................ 38
• Il taglio del coagulo .................................................................................................................................. 44
• L’estrazione della cagliata dalla vasca di coagulazione ....................................................................... 49
• Operazioni fuori dalla vasca di coagulazione ................................................................................. 49
• Porzionatura e confezionamento ........................................................................................................ 71
• Le definizioni normative di formaggio .................................................................................................. 77
• Resa di trasformazione del latte in formaggio .................................................................................. 82
• Igiene di processo ....................................................................................................................................... 85
• Il latte “liquido” alimentare ........................................................................................................................ 88
• Titolazione del grasso ............................................................................................................................. 89
• Trattamento termico del latte .................................................................................................................. 91
• Confezionamento ..................................................................................................................................... 106
• Stoccaggio ................................................................................................................................................. 107
• Lo yogurt (latti fermentati) ........................................................................................................................ 110
• Preparazione del latte per la fermentazione lattica ......................................................................... 116
• Tecnologie specifiche e caratteristiche di varietà di yogurt ........................................................... 124
• Latte condensato, essiccato (in polvere) e derivati da operazioni di frazionamento ................. 126
• Latte concentrato (o evaporato o condensato) .............................................................................. 126
• Latte in polvere ........................................................................................................................................... 131
• I derivati del frazionamento del latte (caseine e proteine concentrate del latte) ..................................... 137
• Domande tecnologie lattiero-casearie .................................................................................................... 142

Il latte: le caratteristiche misurabili

Requisiti di base stabiliti dal Reg. (CE) 853/2004

Il latte crudo deve provenire da animali:

• Che non presentino sintomi di malattie infettive trasmissibili all'uomo;
• Che denotano uno stato sanitario generale buono e non evidenziano sintomi di malattie che possano comportare una contaminazione del latte e, in particolare, non sono affetti da infezioni del tratto genitale con scolo, enteriti con diarrea accompagnate da febbre, o infiammazioni individuabili della mammella;
• Che non sono affetti da ulcerazioni della mammella tali da poter alterare il latte;
• Ai quali non sono stati somministrati sostanze o prodotti non autorizzati, ovvero che non sono stati oggetto di un trattamento illecito ai sensi della direttiva 96/23/(CE); e…
• …per i quali, in caso di somministrazione di prodotti o sostanze autorizzati, siano stati rispettati i tempi di sospensione prescritti per tali prodotti o sostanze.

2. a) In particolare, per quanto riguarda la brucellosi, il latte crudo deve provenire da:

• Vacche o bufale appartenenti ad un allevamento che, ai sensi della direttiva 64/432/CE 1 è indenne o ufficialmente indenne da brucellosi;

2. b) Per quanto riguarda la tubercolosi, il latte crudo deve provenire da:

• Vacche o bufale appartenenti a un allevamento che, ai sensi della direttiva 64/432/CE, è ufficialmente indenne da tubercolosi.

3. Tuttavia, il latte crudo proveniente da animali che non soddisfano i requisiti di cui al paragrafo 2 può essere utilizzato previa autorizzazione dell'autorità competente:

• Nel caso di vacche e bufale che non presentano reazione positiva alle prove per la tubercolosi o la brucellosi né sintomi di tali malattie, previo trattamento termico che consenta di presentare una reazione negativa alla prova di fosfatasi;

Cos’è il latte?

Il latte è un fluido alimentare complesso in equilibrio trifasico:

• Soluzione = Lattosio, sali minerali solubili e sieroproteine. È la frazione fondamentale per alcune proprietà di trasformazione e di stabilità.
• Emulsione = Globuli di grasso, contenuti grazie ad una membrana.
• Sospensione = Micelle di caseina, in micelle grazie alla glicosilazione (gruppo prostetico) di K-caseina.

La composizione % varia molto in funzione dei fattori genetici, di razza, di allevamento, di stagione e di disponibilità di dati per poter avere una statistica descrittiva robusta. La composizione del latte varia durante le stagioni in funzione del parto, dell’alimentazione, la frammentazione dei nutrienti nell’alimento. Una variabilità così elevata evidenzia la necessità di standardizzare la composizione il più possibile.

Le proteine del latte

Le proteine del latte sono suddivise in tre gruppi principali:

• Caseine: s1, s2, e sono le e K.
• Sieroproteine: Alfa lattalbumina, beta lattoglobulina, proteoso-peptoni, immunoglobuline e sieroalbumina bovina.
• Proteine ad attività enzimatica: lisozima, lattoperossidasi, xantino-ossidasi, plasma, lipasi, etc. Sono quelle funzionali alla nutrizione del vitello.

Le diverse caratteristiche delle proteine del latte di stabilità al calore o all’idrolisi enzimatica sono sfruttate per differenziare i prodotti di derivazione del latte. Mantenendo il pH del latte, le caseine non denaturano al calore.

Si noti come le frazioni caseiniche più fosforilate siano le caseine di tipo alfa, viceversa l’unica frazione caseinica glicosidata è la K caseina. La cisteina è quasi assente in tutte le caseine, a parte l’ le quali e la K, s2 possono formare cistina ad elevate temperature legandosi e precipitando, cosa tipica delle sieroproteine, in quanto contengono molte cisteine.

Le caseine si legano tra loro in struttura micellare. Le singole caseine si legano tra loro in sub-micelle attraverso ponti di fosfato di calcio colloidale, mantenendo la K caseina con il gruppo idrofilo rivolto verso la frazione acquosa.

Le proteine enzimatiche del latte sono praticamente irrilevanti dal punto di vista nutrizionale, ma alcune dal punto di vista tecnologico sono molto importanti in quanto fungono da marker per trattamenti, es. fosfatasi alcalina come marker per pastorizzazione, la quale si inattiva ad un trattamento di 73°C per 20 secondi.

La frazione lipidica del latte

Il 98% del totale è rappresentata da trigliceridi, si hanno anche acidi grassi a corta catena che normalmente sono assenti nei grassi vegetali. Il gusto specifico del latte, è dato dalla stereospecificità degli enzimi, presenti nel latte, in grado di causare il rilascio di acidi grassi liberi, causando più o meno lipolisi.

Il grasso del latte è strutturato sotto forma di globulo con membrana. I trigliceridi più “solidi” alla temperatura corporea sono disposti all’esterno che racchiudono quelli più liquidi basso fondenti. Di fatto la membrana ha il compito di evitare un contatto dei trigliceridi con gli enzimi lipolitici.

Minerali

I sali minerali sono in parte solubili nella fase sierosa ed in parte associati alle micelle di caseina e ai fosfolipidi di membrana del globulo. I minerali sono così frazionati in un equilibrio, il quale è pH- e temperatura dipendente, con caseificazione la ripartizione si modifica. L’acidificazione, ad esempio, aumenta la frazione minerale solubilizzata. Calcio e fosforo sono invece molto sensibili alla variazione di temperatura.

Carboidrati e zuccheri

Si trovano lattosio in forma alfa (32,5%) e beta (67,5%) in equilibrio di muta-rotazione. Si trovano poi tracce di glucosio e galattosio, NANA (acido N-acetilneuraminico), esosamine (aminozuccheri) associati a proteine (K-CN). Troviamo anche oligosaccaridi in tracce. Sono categoricamente assenti i polisaccaridi.

Altro

Si possono poi trovare gas disciolti, sostanze ad alto impatto olfattivo ed odoroso derivanti dall’alimentazione dell’animale o dall’ambiente di raccolta del latte. Ovviamente possono essere presenti sostanze indesiderate derivanti dall’alimentazione degli animali (micotossine, diossine, …), da residui di terapie (antibiotici) o da impianti di mungitura e stoccaggio.

Ci sono nel latte anche alcune particelle sedimentabili, le quali sono:

• Cellule somatiche: elementi cellulari che derivano dal sangue e dal tessuto ghiandolare mammario. Le leggi sanitarie prevedono un limite di 400.000 cellule/ml di latte (secondo media ponderata mobile sul trimestre). La presenza di cellule somatiche è indice dello stato di salute dell’animale, non equivalente in modo esatto tuttavia a presenza di mastite, in quanto la mastite deve essere diagnosticata clinicamente. Tuttavia, qualsiasi sia la causa della presenza di cellule somatiche, la loro presenza influenza le caratteristiche di composizione del latte, diminuisce la produttività dell’animale e l’attitudine alla trasformazione e alla maturazione del formaggio. Le cellule somatiche hanno dimensione diametrale superiore agli 8 micron.
• Microorganismi: il latte di un animale è sterile fino al momento prima della secrezione dalla mammella, anche se ci sono studi che cercano di dimostrare il passaggio di m.o. dalla barriera intestinale alla mammella. Questo significa che tutti i microorganismi presenti nel latte sono indice di post-contaminazione. Le condizioni di stoccaggio prima della trasformazione determinano la possibilità di crescita dei m.o. Non è possibile prevedere tuttavia esattamente a priori il tipo di contaminazione, né la carica. Tutto questo si traduce in massima igiene degli impianti. Forma, densità e dimensione delle cellule microbiche interferiranno poi nelle operazioni di separazione delle cellule dal latte. Esistono diverse metodiche per determinare le misure diametrali/raggiali e di lunghezza delle cellule microbiche.

Proprietà fisiche del latte

Le proprietà fisiche del latte servono per capire in modo tecnologico i processi di trasformazione. Sono proprietà che dipendono dalla composizione del latte fondamentali per gestire i fenomeni di trasporto di calore, di massa e dei fluidi e le operazioni di separazione. Sono:

• Calore specifico: il calore specifico è la quantità di calore necessaria per far variare una unità di massa di un grado di temperatura. Poiché è una proprietà temperatura dipendente, varia a seconda della temperatura che si considera. È possibile conoscere il calore specifico del latte attraverso una misura diretta oppure utilizzando formule di calcolo che prevedono di conoscere la composizione chimica dell’alimento, attraverso la sommatoria dei calori specifici dei singoli componenti alla medesima temperatura considerata.
• Conducibilità termica: esprime la velocità di trasferimento del calore lungo la sezione dell’alimento. Anche in questo caso è possibile calcolarla indirettamente attraverso la sommatoria delle conducibilità dei singoli componenti. In questo caso ultimo occorre considerare la probabile presenza di aria.
• Densità: in questo caso vale lo stesso discorso precedente. Occorre considerare che se il grasso cristallizza tende ad aumentare la densità. Il grasso del latte è totalmente liquido a +40°C mentre è totalmente solido a -40°C. All’aumentare della composizione in grasso, da latte a panna, tende a diminuire la densità. Si ha un effetto complessivamente inverso della temperatura sulla densità del latte. Tendenzialmente i m.o. hanno densità superiore rispetto al latte, es: 1,1/1,2 vs 1,03, tuttavia questa differenza di densità ci informa sulla possibilità di dare separazione centrifuga.
• Viscosità: proprietà temperatura-dipendente dei fluidi di opporsi al flusso grazie ad interazioni che esistono nel fluido stesso. Dipende dalla composizione del latte, dal volume occupato dalle particelle disperse rispetto al solvente. A 20°C la viscosità del latte intero è circa 2,0 mPa/s. A bassa temperatura e limitate velocità di taglio il comportamento reologico del latte crudo non è perfettamente newtoniano, ma è pseudoplastico. Questa immagine dà un’idea del peso relativo della frazione caseinica, sieroproteica e zuccherina sulla viscosità del latte magro. In generale aumentando il tenore di grasso aumenta la viscosità, aumentando la temperatura la viscosità diminuisce.
• Conducibilità elettrica: è importante conoscerla a scopi analitici, una delle misure utilizzata per valutare lo stato di salute delle vacche, come la mastite, in quanto aumentano prodotti clorurati ed a base di sodio, abbassando il contenuto di caseine. Tuttavia, può essere importante per progettare trattamenti ohmici. La tabella mostra come una modificazione della componente del latte può influire sulla conducibilità elettrica, se ad esempio il lattosio viene metabolizzato a lattato di sodio, la conducibilità delle due sostanze è nettamente differente.
• Punto crioscopico: il punto di congelamento del latte deve essere inferiore a -0,52°C, mentre valori superiori indicano annacquamento. Questa temperatura dipende principalmente dal contenuto in lattosio e sali, ed è abbassato da acidificazione.
• Punto di ebollizione: il punto di ebollizione di una soluzione varia in funzione della concentrazione in soluti. La differenza tra il punto di ebollizione di una soluzione e quello del solvente puro è detta innalzamento ebulloscopico BPE. Anche l’innalzamento ebulloscopico è proporzionale alla molalità della soluzione. Il punto di ebollizione del latte a pressione atmosferica è di 100,15°C, ed è una proprietà fondamentale per gestire le operazioni di concentrazione del latte.
• Pressione osmotica: è importante per le operazioni di separazione attraverso membrana densa in quanto la separazione dell’acqua richiede l’applicazione di una pressione atta a superare la pressione osmotica del fluido in concentrazione. Membrane di NF lasciano permeare ioni monovalenti e quindi l’aumento di pressione osmotica è inferiore rispetto a quanto accade con l’osmosi.
• pH ed acidità titolabile: anche il pH &egra