Optimización de Rendimiento y Aseguramiento de Inocuidad en la Industria de la Quesería

Índice

CAPÍTULO II. LA ESTRUCTURA BÁSICA DE UN QUESO BLANCO LATINOAMERICANO

 
2.1 INTRODUCCIÓN

La estructura final de un queso blanco pasteurizado, tal vez el queso más común en America Latina, consiste básicamente de una fase discreta o discontinua de materia grasa dentro de una matriz continua de proteína altamente hidratada. Puesto que generalmente no se usan fermentos lácticos para fabricar este tipo de queso, su pH es más bien alto, entre 6.2 y 6.5, ligeramente inferior al de la leche. Además, se trata generalmente de quesos de muy alto contenido de humedad ( 50 % - 56 %) y por estas dos razones son productos altamente perecederos cuya fabricación apropiada requiere estrictamente de Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) e idealmente de HACCP. En varios países, estos quesos tienen un alto contenido de sal, entre 3 % y 5 %, pero ésto no es suficiente para aumentar significativamente su intrínseca corta vida de anaquel.

Como en el caso de cualquier otro queso (Lawrence et al., 1983), solamente las proteínas están involucradas en la formación de la estructura básica del queso blanco. De hecho, cualquier modificación en la naturaleza o en la cantidad de proteína en un queso modificará su estructura (Adda et al., 1982). Por ejemplo, la firmeza de un queso aumenta en proporción a la relación proteína/agua y el pH determina qué tan elástica o quebradiza es la textura del queso. Algunas propiedades importantes desde el punto de vista tecnológico, tales como la capacidad de retención de agua y de grasa, dependen de las condiciones en las que se forma la cuajada y son a final de cuentas un reflejo de variaciones estructurales (Green, 1980). En otras palabras, la premisa aquí es que la estructura determina las propiedades funcionales aunque, desde luego, la conexión es frecuentemente compleja y no siempre clara.

Por otro lado, el coágulo producido por la acción del cuajo es una entidad dinámica, que en términos estrictos nunca alcanza un estado final de equilibrio. El proceso mediante el cuál la cuajada va adquiriendo firmeza involucra la formación de entrecruzamientos entre las micelas de caseína, dando lugar a una red cada vez más reticulada y fuerte, lo que hace que el gel protéico se encoja gradualmente, expulsando lactosuero y atrapando y distorsionando los glóbulos de grasa. La manipulación de todas estas condiciones por parte del quesero es lo que da lugar a la gran variedad de quesos.

Partiendo de la premisa de que estos atributos o propiedades funcionales son en última instancia un reflejo de la estructura del queso, el enfoque en esta sección está dirigido hacia la descripción de los mecanismos fundamentales de formación de la estructura básica de los quesos en general, pero excluyendo todos aquellos aspectos que tengan que ver con el uso de fermentos lácticos y, por consiguiente, con la modificación de la estructura básica mediante maduración o añejamiento.

El principal razonamiento detrás de este enfoque es que, de cualquier manera, prácticamente todos los quesos comparten estos mecanismos fundamentales y que la gran variedad de quesos es producto de la manipulación, por parte del quesero, de dicho complejo conjunto de mecanismos. Por otro lado, como se mencionó arriba, los quesos blancos latinoamericanos se elaboran generalmente sin usar fermentos o cultivos lácticos.

Finalmente, se trata de hacer explícitos conocimientos con alto potencial para innovar y esto necesariamente requiere de experimentación. Desde ese punto de vista, la información en este libro se puede considerar como un portafolio de opciones que vale la pena explorar en la práctica, para validarlas, modificarlas o desecharlas por otras mejores con mayor conocimiento de causa.

Tomando en consideración todo lo anterior, el énfasis de las recomendaciones está puesto en opciones tecnológicas para manipular y optimizar las interacciones entre las proteínas de la leche y el agua, ya que las características físicas de un queso están determinadas, ante todo, por la estructura y el arreglo de las proteínas hidratadas en el gel que resulta de la coagulación de las proteínas mediante la acción del cuajo.

 

Desde luego, aunque con menor énfasis, también se incluyen opciones para optimizar las interrelaciones con la materia grasa, ya que dentro del propósito de optimización de rendimiento también se busca que el gel tenga una amplia capacidad de retener materia grasa.

La distribución de los componentes sólidos de la leche entre el queso y el lactosuero depende principalmente de tres factores: la composición de la leche, la composición deseada en el queso y la eficiencia de la transferencia de dichos componentes. La Tabla 3 muestra dicha distribución para el caso de un queso blanco típico latinoamericano.

Como podemos apreciar en dicha Tabla, los nutrimentos de la leche se distribuyen casi por igual entre el queso y el lactosuero, en términos globales de masa o peso. Esta es una de las razones fundamentales por las que es importante darle un uso con valor agregado al lactosuero, idealmente para consumo humano.

 

TABLA 3

DISTRIBUCIÓN DE LOS SÓLIDOS DE 100 KG DE LECHE

ENTRE EL QUESO BLANCO Y EL LACTOSUERO

Componente  LECHE  QUESO BLANCO LACTOSUERO

Proteínas 

 3.1 kg   2.3 kg  0.8 kg

Grasas 

 3.4 kg  3.1 kg  0.3 kg 

 Lactosa 

4.7 kg  0.2 kg  4.5 kg 

Minerales 

0.9 kg  0.5 kg  0.4 kg
12.1 kg 

(100%)

6.1 kg 

 (~50 %) 

6.0 kg

(~50%)

 

2.2 FORMACIÓN DE LA ESTRUCTURA BÁSICA

El paso inicial en la fabricación de la mayoría de los quesos es la gelación o coagulación de la caseína, inducida mediante la acción combinada de enzimas proteolíticas (cuajos de distintos tipos) y calcio. Este proceso se dividide usualmente en dos fases: la fase primaria o enzimática y la fase secundaria o de agregación, aunque algunos autores incluyen como fase terciaria a la sinéresis o expulsión de lactosuero y al rearreglo estructural de la red protéica.

La primera fase consiste de una reacción altamente específica entre el cuajo y la k-caseína que se encuentra principalmente en la superficie de las micelas de caseína. Hay un corte proteolítico en el enlace Fe105-Met106 de la k-caseína, que genera dos péptidos con propiedades muy distintas. El glicomacropéptido formado por la cadena entre los residuos de aminoácidos 106 a 169 es hidrofílico y soluble. Este fragmento, que representa cerca del 4% de la caseína total (Callanan, 1991), pasa a formar parte del lactosuero y por tanto no contribuye al rendimiento. El otro fragmento, formado por la cadena entre los componentes 1 a 105, se denomina para-k-caseína, es altamente hidrofóbico y permanece enlazado a las micelas.

El efecto inicial de esta reacción es una reducción drástica en la carga eléctrica negativa de la superficie de las micelas, que permite el acercamiento entre sí de las micelas modificadas y facilita así la segunda fase de agregación de las micelas para formar un gel, en la que el calcio (Ca++) juega un papel importante como acelerador del proceso.

De ahí en adelante, la fabricación de queso se puede considerar básicamente como la eliminación de agua, o concentración de sólidos, a partir del gel o coágulo formado mediante la acción del cuajo. En este proceso de deshidratación, la caseína y la materia grasa de la leche se concentran por un factor cercano a 8 - 10 veces, dependiendo del contenido de humedad en el queso.

En la leche, las micelas de caseína contienen cerca de 2 gramos de agua por gramo de caseína. El grado al que se retiene la estructura de las micelas de caseína en su forma original depende en gran medida de la pérdida de fosfato de calcio y esta pérdida, a su vez, depende del pH en el momento en el que se retira el lactosuero de la cuajada. Por eso, tratándose de quesos en general y ciertamente de quesos madurados, una de las maneras más importantes para eliminar el agua consiste en disminuir el pH de la cuajada (Lawrence et al., 1983). La Figura 1 muestra la relación entre el pH hasta el momento del desuerado y la estructura básica de un queso.

En el caso de muchos quesos blancos latinoamericanos, no se usan fermentos o cultivos lácticos y el queso tiene un pH muy similar al de la leche. En dicho caso, la eliminación y control de la humedad se realizan principalmente mediante el tamaño y uniformidad del corte de la cuajada, la agitación y el calentamiento gradual de la mezcla de cuajada y lactosuero.

 

FIGURA 1. La relación entre el grado de producción de acidez hasta la etapa de desuerado y la estructura básica del queso. (Lawrence et al., 1983).

 

La relación que se muestra en la Figura 1 ha sido corroborada en la práctica. Por ejemplo, la unidad estructural en la matriz protéica de queso Blanco, Suizo o Gouda (en los que hay poco desarrollo de acidez) tiene la misma forma globular y dimensión que las de las sub-micelas originales en la leche, mientras que en los quesos Cheddar y Cheshire (en los que la producción de acidez es mayor), los agregados protéicos son de mucho menor tamaño y han adaptado la forma de tiras o cadenas (Lawrence et al., 1983). En otras palabras, a medida que baja el pH y se disuelve el fosfato de calcio coloidal, las micelas van perdiendo su identidad original y dan lugar a estructuras diferentes.

La firmeza de la red protéica depende también de factores tales como el contenido de agua, el contenido de grasa y el contenido de minerales. Un contenido alto de humedad o grasa debilita la firmeza de la estructura dado que, necesariamente, las proteínas deben estar más alejadas entre sí.

El calcio y el fosfato afectan casi todos los aspectos de la fabricación de queso. La concentración de Ca y PO4 en la leche es de cerca de 117 y 203 mg/100g, de los cuales aproximadamentre 68 y 46%, respectivamente, están en forma insoluble a pH 6.6. Este calcio y fosfato enlazados se transfieren a la cuajada pero se disuelven gradualmente a medida que baja el pH; por ejemplo, a pH 5.3, que es muy similar al pH de quesos tales como Cheddar, Chihuahua (queso mexicano similar al Monterey Jack estadounidense), Mozzarella y Oaxaca (queso mexicano de la familia de los quesos de pasta hilada) al final de su fabricación, prácticamente todo el fosfato de la leche está solubilizado, mientras que cerca del 14% del calcio sigue presente dentro de las micelas de caseína (Lucey y Fox, 1993).

Más allá de los cambios estructurales, el contenido final de calcio y fosfato en un queso contribuye significativamente al rendimiento. Por ejemplo, estos minerales representan cerca del 1.6 % de la masa del queso Cheddar y cerca del 1.9 % de la masa del queso Gouda (Emmons et al., 1991). Si se eliminaran, el rendimiento (calculado a humedad constante) disminuiría cerca de 2.9 y 3.2 %, respectivamente. Los quesos blancos elaborados sin fermentos ni acidificación de otro tipo (a pH alrededor de 6.2 - 6.5) retienen entonces mayor proporción de estos minerales que un queso Gouda y, en el otro extremo, quesos altamente ácidos como el Cottage y el Quarg retienen menor proporción que un queso Cheddar.

La adición de Ca++ en forma de cloruro de calcio aumenta ligeramente la firmeza mecánica de la cuajada, siempre y cuando la concentración no sea mayor de 10mM, equivalente a 40 g de calcio/100 l de leche (Lucey y Fox, 1993). En ausencia de tratamientos térmicos especiales, lo usual es añadirle a la leche 20 g de cloruro de calcio/100 l, que equivale a cerca de 7 g de calcio/100 l. Por otro lado, la acidificación de la leche aumenta la actividad de los iones Ca++, disminuyendo el tiempo de coagulación y aumentando también la firmeza mecánica de la cuajada (Lucey y Fox, 1993).

La materia grasa es el componente más importante, después de las caseínas, para la formación de estructura y para el rendimiento en quesería.

 

FIGURA 2. Diagrama esquemático de los tamaños relativos de un glóbulo de grasa, una bacteria y una micela de caseína. (1 mm = 0.001 mm, 1 nm = 0.001 mm)

 

En la leche entera, la grasa está presente en la forma de glóbulos de grasa rodeados por una membrana cuyos constituyentes principales son fosfolípidos y proteínas. El diámetro de estos glóbulos varía entre 0.1 mm y 10 mm (Evans, 1986) y el promedio está dentro del rango entre 3 y 4 mm (Bylund, 1995). La Figura 2 muestra un diagrama esquemático de un glóbulo de grasa de leche de vaca recién ordeñada. Se ilustra también, para fines de comparación, el tamaño del glóbulo de grasa (3 - 4 mm) en relación con el tamaño de una micela de caseína (20 - 600 nm) y de una bacteria (1 mm).

Generalmente no es usual homogenizar la leche para quesería, aunque algunos industriales lo hacen. La homogenización de la leche causa una reducción en el tamaño de los glóbulos de grasa y por consiguiente un aumento en el área superficial de la materia grasa, lo que altera a la mem-brana original puesto que la concentración de este complejo es ahora insuficiente para cubrir toda la superficie resultante de la homogenización. Las nuevas membranas consisten de material de las membranas originales, más proteínas adsorbidas provenientes de la fase acuosa de la leche.

Cuando se homogeniza la leche, las micelas de caseína se adsorben rápidamente para cubrir los glóbulos de grasa recién formados. Esto se puede deber a las propiedades tensoactivas de las caseínas, que tienen un grado considerable de hidrofobicidad. Los glóbulos de grasa en la leche homogenizada contienen suficiente caseína adsorbida como para que su densidad aumente, lo que es un mecanismo de estabilización contra la separación de crema (Morr, 1975) y constituye la razón por la cuál se homogeniza la leche para consumo como tal.

Como indican Aguilera y Kessler (1989), los glóbulos de grasa se pueden comportar como núcleos de copolimerización que refuerzan el gel de caseína. La grasa recubierta de proteína puede enlazar cantidades adicionales de proteína y ayudar así a la formación del gel reforzado. Sin embargo, un factor crítico en este proceso es la presión de homogenización de la grasa, que debe resultar en glóbulos pequeños recubiertos de proteína. Partículas grandes de grasa pueden lograr el efecto contrario; es decir, interferir con la formación de la matriz protéica.

 

Cano-Ruiz y Richter (1997) publicaron algunos efectos de estas variables en el tamaño de los glóbulos de grasa, en la adsorción de proteína por unidad de área superficial de grasa y en la composición de la proteína adsorbida. Como era de esperarse, encontraron que al aumentar la presión de homogenización (30, 60 y 90 MPa, equivalente a 5000, 8702 y 13054 lbs/pulg2), disminuyó el diámetro promedio de los glóbulos de grasa y aumentó la "carga protéica" G (mg de proteína por metro cuadrado de área superficial de materia grasa).

El ligero aumento de rendimiento al homogenizar la leche no significa necesariamente que se obtiene un queso de buena calidad. Dependiendo del tipo de queso, la homogenización de la materia grasa puede o no ser benéfica. La hipótesis es que puede ser benéfico aumentar la presión de homogenización, debido al aumento en el área superficial de la grasa, que permite la adsorción de mayor cantidad de proteína. Sin embargo, una presión excesiva puede ser contraproducente, por lo que esto debe de cuantificarse y de evaluarse en un contexto más grande que incluya otros atributos importantes, tales como la textura del queso resultante.

A la luz del propósito de este libro, que es sugerir opciones tecnológicas para maximizar el rendimiento de queso, todas las variables son importantes: pH de la leche, composición de la leche (concentración de sólidos, concentración de proteínas, relación grasa/proteína), tratamiento térmico, cantidad de cloruro de calcio añadido, tiempo de coagulación, condiciones de corte de la cuajada, agitación y calentamiento de la mezcla de cuajada y lactosuero, salazón y prensado del queso. Ninguna de estas variables es independiente y las interacciones no son lineales ni exactamente predecibles, por lo que el camino hacia la optimización es necesariamente un proceso iterativo de aprendizaje.

El aprendizaje es más eficiente si se estudian simultáneamente los efectos de varios factores. Estudiar un factor a la vez no nos permite aprender acerca de las interacciones entre los factores y, por otro lado, si quisiéramos explorar todo el campo de posibilidades en un sólo protocolo de experimentación, el experimento sería extraordinariamente complejo tanto desde el punto de vista del número de lotes de queso a fabricar como desde el punto de vista de la interpretación de las interacciones.

 

Entonces, al estudiar los efectos de los factores más importantes, lo más conveniente es fijar algunos de los factores de menor impacto y explorar los efectos e interacciones de los principales factores; es decir, los de mayor efecto esperado. Decidir cuáles factores son más importante que otros es un juicio de valor basado en la experiencia, por lo que uno debe siempre estar dispuesto a cambiar las hipótesis a medida que se tiene más información del comportamiento del sistema bajo estudio. No se trata, sin embargo, de encontrar la solución en el primer diseño experimental, sino de aprender más cotejando los datos con las teorías o hipótesis y modificando estas últimas para que representen mejor la realidad observada.

Desde luego, hay que considerar los efectos cuya existencia se conoce de antemano. Por ejemplo, fijar la cantidad de cloruro de calcio no significa que el efecto del ión Ca++ va a ser el mismo en todas las corridas experimentales, puesto que en ellas generalmente estarán variando el pH y los tratamientos térmicos. Sin embargo, se sabe que el ión Ca++ imparte firmeza a la cuajada, y que el límite superior para su uso en la práctica está más bien dado por las propiedades sensoriales del queso y del lactosuero.

Tan importante como lo anterior, se debe decidir de antemano cuáles son las variables de respuesta importantes (rendimiento, contenido de humedad, propensión al desuerado, composición del lactosuero, propiedades sensoriales del queso, etc.), así como los métodos que se emplearán para asignarle un valor, preferentemente numérico, a cada una de estas variables.

Se recomienda que el número de variables de respuesta, con las que se van a evaluar los resultados, sea razonablemente pequeño, lo mínimo que le permita a la empresa llegar a una conclusión razonable. Para hacer el trabajo más eficaz, es altamente recomendable involucrar desde el principio a personal de varias áreas de la empresa (tecnología, investigación y desarrollo, ventas, mercadeo).

Los métodos estadísticos para calcular los efectos principales y los efectos de las interacciones entre los factores, sobre cada una de las variables de respuesta, son muy útiles, razonablemente sencillos y se pueden consultar en textos sobre diseño experimental, tales como el de Box et al. (1978) o el de Moen et al. (1991).

 

2.3 RETENCIÓN Y CONTROL DE LA HUMEDAD

Nuestro conocimiento acerca de la manera detallada en la que un queso retiene humedad es fragmentario e incompleto. En realidad, lo único que se sabe con certeza es que no toda el agua está en el mismo estado fisicoquímico (Geurts et al., 1974). Las interacciones del agua en el queso son ante todo interacciones con las caseínas, puesto que el otro único componente importante en términos de cantidad, la grasa, es altamente hidrofóbico.

El agua en el queso puede estar contenida en capilares, retenida mecánicamente y disponible como solvente, o puede estar "atrapada" o "enlazada" en partículas de proteínas, en cuyo caso no está disponible como solvente.

A medida que la insolubilidad de una proteína aumenta, las interacciones agua-proteína se vuelven cada vez más importantes. Si las proteínas son solubles, no enlazan agua con tanta facilidad. Por ejemplo, las proteínas lactoséricas son solubles y no enlazan agua a menos que estén desnaturalizadas (Kilara,1994).

En la fabricación de requesón, como en otras aplicaciones industriales, la desnaturalización de las proteínas lactoséricas es indispensable y se logra no sólo mediante tratamientos térmicos, sino además mediante cambios de pH y de concentración de algunos iones, generalmente calcio, en forma simultánea, lo que contribuye a la complejidad en la interpretación de los efectos.

Tratándose de interaciones con el agua, el concepto más importante se denomina "actividad de agua", definido como la relación entre la presión de vapor del agua en un alimento (p) y la presión de vapor de agua pura (p0) a la misma temperatura:

 

Actividad de agua = aw = p/p0

Los valores posibles de aw están entre 0 y 1, pero el metabolismo microbiano está restringido al rango entre ~ 0.60 y 0.999 (Marcos, 1993). Las bacterias patógenas y otros microorganismos asociados con el deterioro de los quesos crecen de manera óptima a valores de aw entre 0.980 y 0.995, por lo que el valor mínimo de aw para el crecimiento microbiano y la producción de toxinas está considerado, después de la temperatura, como el factor más importante en tecnología de conservación de alimentos y en sistemas para la protección de la salud pública.

El término "actividad de agua" o aw se aplica, estrictamente hablando, solamente a condiciones de equilibrio, de manera que este concepto se debe usar con cautela al tratarse de quesos, que son sistemas dinámicos. En este sentido, es importante considerar cuáles son los mecanismos más importantes que causan que disminuya la presión de vapor de agua en sistemas estáticos (Marcos, 1993):

a) Interacciones entre el agua disponible como solvente, iones y solutos de bajo peso molecular.

b) Interacciones entre agua y macromoléculas polares (proteínas y polisacáridos) mediante las cuales las moléculas de agua se asocian fuertemente a sitios activos tales como grupos polares y grupos ionizados.

c) En sistemas porosos - como un queso - la depresión de la actividad de agua puede deberse principalmente a la condensación capilar.

Los quesos no son sistemas estáticos ya que la cantidad de agua disponible como solvente que contienen está evaporándose continuamente, así sea con lentitud, y en el caso de quesos madurados los procesos bioquímicos asociados con la maduración forman solutos nuevos de peso molecular cada vez menor. Estos dos efectos dinámicos, pérdida de humedad y formación de solutos, aumentan las interacciones entre el agua y los solutos y, de esta manera, a medida que se pierde agua, disminuye la relación entre el contenido de agua y el de sólidos no solubles, promoviendo así interacciones agua-caseína que, a su vez, disminuyen la relación entre agua libre y agua "enlazada" no disponible; es decir, que hacen que disminuya la actividad de agua. El segundo efecto, la formación de solutos de bajo peso molecular, es pequeño en quesos frescos como el queso blanco pasteurizado.

Un queso blanco recién elaborado se puede considerar, de manera sobresimplificada, como un sistema que consiste de una matriz estructural protéica a base de caseínas, parcialmente llena de grasas hidrofóbicas y parcialmente llena de lactosuero, el cuál a su vez contiene solutos disueltos de bajo peso molecular, tales como sal y lactosa. Una porción del agua, menor del 10 %, está enlazada a la paracaseína como agua no disponible como solvente, mientras que el resto, la fase de agua libre atrapada físicamente dentro de la matriz porosa, conserva su capacidad como solvente pero tiene una actividad de agua menor de 1, debido precisamente a la presencia de la sal añadida durante la salazón, de otras sales y de lactosa residual.

En términos generales, un queso típico europeo con contenido de humedad menor de 45 %, salado, recién elaborado, retiene cerca de 1.4 gramos de agua/gramo de proteína a valores de actividad de agua típicos de cerca de 0.96 (Geurts et al., 1974). Uno de los problemas de los quesos blancos pasteurizados latinoamericanos es justamente su alto contenido de humedad, entre 50 % y 56 %, que hace que la actividad de agua sea mucho mayor, entre 0.97 y 0.99, a pesar de que su contenido de sal es también más alto. Estos elevados valores de aw son característicos de los quesos frescos en general (Rüegg, 1985; Marcos, 1993) y permiten el crecimiento de todas las bacterias, mohos y levaduras asociadas con el deterioro microbiológico de estos productos.

Desde luego, el valor de aw debido al estado fisicoquímico del agua en el queso no es el único factor que actúa como "valla" u "obstáculo" contra el crecimiento microbiano en el queso. Los otros obstáculos principales son el pH y el contenido de sal en la humedad del queso. De hecho, la sal y la acidez bajan moderadamente la actividad de agua. De cualquier forma, la vida de anaquel de un queso depende en gran medida de la actividad de agua y una de las estrategias fundamentales de la quesería es disminuir su valor durante la fabricación (y la maduración) de los quesos. En el caso de los quesos blancos pasteurizados latinoamericanos, por ser frescos y de alto contenido de humedad, la refrigeración a temperaturas por debajo de 4 oC es indispensable durante el transporte y almacenamiento.

La actividad de agua de un queso se puede estimar fácilmente a partir de su composición. El siguiente ejemplo ilustra la aplicación de la ecuación propuesta por Esteban y Marcos (1990), para el cálculo del valor de aw, en un queso blanco pasteurizado con 52 % de humedad y 2.5 % de sal.

aw= 1 - 0.00565 [(g de sal)/(100 g de agua en el queso)]

= 1 - 0.00565 [(2.5)(100)/(52)] = 1 - 0.027 = 0.973

Cabezas et al. (1988) propusieron la siguiente ecuación, que se puede usar de rutina en una planta de quesería para estimar el valor de aw, basada en el punto de congelación de un extracto acuoso del queso, medido por crioscopía bajo condiciones específicas:

aw = 1.0155 + 0.1068 (p.c.)

Donde p.c. es el punto de congelación del extracto acuoso, en oC. Los instrumentos necesarios para obtener los datos requeridos por ambas ecuaciones, crióscopo, balanza de humedad y potenciómetro con electrodo específico para cloruros, no son costosos para una empresa mediana y, de hecho, la mayoría de ellas ya cuentan por lo menos con un crióscopo y una balanza de humedad.

El contenido de humedad en el queso es determinante para el valor de la actividad de agua, por lo que es importante conocer con cierto detalle los mecanismos principales de expulsión de agua de la cuajada. Antes del corte, la cuajada tiene la misma composición de la leche y, a partir del corte, comienza la expulsión de líquido. A este proceso se le llama sinéresis y su control es, desde luego, un paso esencial en la fabricación de cualquier queso. Sin embargo, como ha señalado Walstra (1993), es importante recordar que no se trata de expulsión de agua, sino de lactosuero, que es una solución acuosa. Entonces, al estudiar la sinéresis, no hay que perder de vista la composición del líquido que está siendo expulsado.

La sinéresis depende de la firmeza del coágulo al momento del corte: si el corte es tardío, la sinéresis puede ser algo menor. También se ha observado que mayor temperatura de coagulación causa una sinéresis ligeramente menor; esto se puede deber a que el corte comienza a una etapa más tardía de la conformación de la cuajada.

La principal causa de la sinéresis es el rearreglo de la red protéica continua que forman las micelas de paracaseína. El proceso se inicia cuando, después que la acción del cuajo ha generado la firmeza adecuada en el gel, éste se corta, creando así superficie libre a través de la cuál puede ocurrir la expulsión de líquido. Por eso, generalmente el tamaño del corte es proporcional al contenido de humedad deseado en el queso. En la fabricación de la mayoría de los quesos, se agita la mezcla de cuajada y lactosuero y también se aumenta la temperatura. Estas medidas tienen como propósito aumentar la velocidad de la sinéresis. El resultado final de la sinéresis se refleja en el contenido de humedad del queso una vez prensado.

En el caso de cuajadas obtenidas a partir de leche fresca, los poros en el gel de micelas de paracaseína son lo suficientemente grandes (cerca de 4 mm) y suficientes en número (cerca de 2x1016/m3) para acomodar los glóbulos de grasa, que tienen un diámetro promedio de alrededor de 3.4 mm (Walstra, 1993). Por supuesto, la distribución de tamaños de poros en el gel está influenciada por la presencia de los glóbulos de grasa, y la mayoría de los glóbulos de grasa quedan atrapados dentro del gel.

Al crearse superficie libre mediante el corte de la cuajada en piezas de longitud característica x, el flujo volumétrico Q de lactosuero que sale de la cuajada es proporcional a 1/x2, por lo que el corte aumenta exponencialmente la sinéresis y las piezas pequeñas se encogen más que las grandes. Una de las implicaciones es que el corte a tamaños disparejos puede causar variación local en el contenido de humedad, y por tanto variación en el contenido de sal en distintas regiones del queso recién elaborado.

 

La homogenización de la leche disminuye significativamente la velocidad de sinéresis. Esto está relacionado con la incorporación de caseína micelar en el recubrimiento superficial de los glóbulos de grasa, que causa que los glóbulos de grasa sean parte de la red de paracaseína, lo cual, a su vez, puede obstaculizar la contracción de la red.

La actividad del ion Ca++ aumenta la sinéresis, mientras que el fosfato de calcio coloidal disminuye la sinéresis. Por supuesto, la disminución de pH causa disolución del fosfato coloidal y un aumento en la actividad del Ca++. Por eso, si la leche ha sido acidificada antes de cuajarla, la velocidad de sinéresis es mayor (Walstra, 1993).

La temperatura tiene un gran efecto sobre la velocidad de sinéresis de la cuajada. Las curvas de porcentaje de lactosuero expulsado vs. temperatura son sigmoideas (Walstra, 1993), lo que significa que hay mayor grado de sinéresis a mayor temperatura pero, a la vez, que la tasa de cambio de la sinéresis disminuye a medida que aumenta la temperatura.

De acuerdo a Walstra (1993), es muy difícil hacer predicciones cuantitativas en cuanto a la velocidad de sinéresis pero, aún así, se puede concluir que las principales variables que afectan la velocidad de sinéresis son las siguientes:

1. Las restricciones geométricas (área superficial de la cuajada, distancia a través de la cuál debe fluir el lactosuero).

2. La presión aplicada a las piezas de cuajada. El efecto relativo es mayor en el rango de menor presión.

3. El pH, en el caso de geles inducidos por cuajo.

4. La temperatura, en el caso de geles inducidos por cuajo. El efecto relativo es mayor en el rango de menor temperatura.

Durante el proceso de sinéresis, la capa externa de los fragmentos de cuajada es la que se contrae más, dado que la expulsión de lactosuero tiene lugar justamente en la superficie de la cuajada. Por consiguiente, esta capa externa tiene mayor concentración de sólidos y menor permeabilidad al flujo de lactosuero. Entonces, a medida que transcurre la sinéresis, su velocidad es cada vez menor. Este mecanismo puede ser explotado cuando se quiere tener poca sinéresis, ya que cualquier condición que genere sinéresis inicial muy rápida también causa la formación rápida de una capa de permeabilidad muy baja, que disminuye considerablemente la sinéresis subsiguiente (Walstra, 1993).

Tomando todo en consideración, podemos concluir que el contenido final de humedad y la actividad de agua en los quesos blancos está determinada primordialmente por las interacciones entre la velocidad y la duración de la sinéresis, el contenido de sal y el pH.

 

 

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