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Latte intero e latte scremato in polvere
Proprietà chimiche e fisiche del latte intero in polvere e del latte scremato in polvere
Sono considerati parametri qualitativi importanti del latte in polvere la qualità microbiologica, le proprietà sensoriali e le seguenti proprietà fisico-chimiche:
- tenore di acqua
- tenore di grasso
- grassi liberi
- tenore di proteine
- tenore di minerali
- acido titrabile
- solubilità, ricostituibilità
- comportamento di colata
- densità apparente
- stress termico del latte scremato in polvere (parte di proteina del siero di latte non denaturata)
- particelle bruciate
- distribuzione dimensionale delle particelle
- tenore di ossigeno residuo nell'imballo
Tabella 3: Panoramica delle proprietà fisico-chimiche del latte in polvere
| Polvere essiccata per atomizzazione | Polvere essiccata su cilindri | |
| Struttura delle particelle | Particelle sferiche, inclusioni d’aria | Forma compatta, irregolare, nessuna inclusione d’aria |
| Superficie delle particelle | Liscia, parzialmente con pieghe | |
| Dimensioni delle particelle | 10-250 mm | |
| Densità apparente [g/cm3] | 0.50 – 0.70 | 0.3 – 0.5 |
| Solubilità, denaturazione | Basso grado di denaturazione delle proteine è buona solubilità | Alto grado di denaturazione delle proteine è cattiva solubilità |
| Requisiti relativi al tenore di metalli pesanti | Rame < 1.5 mg/kg Ferro < 10.0 mg/kg | Idem |
| Tenore di ossigeno residuo nelle polveri contenenti grasso | £ 0.01 ml O2/g | |
| Brunitura tramite reazione di Maillard | Lieve | Marcata |
Il latte in polvere deve avere una colabilità analoga a quella della sabbia, senza formazione di grumi. La colabilità viene influenzata dal lattosio non completamente cristallizzato, che assorbe acqua. Inoltre, le dimensioni e la forma delle particelle, la densità apparente e la carica elettrica influenzano il comportamento di colata.
Nel latte intero in polvere o nella polvere di latte parzialmente scremato il grasso del latte può ossidarsi. La presenza di elevate concentrazioni di ossigeno nell’imballo, luce e ioni di metalli come rame e ferro o di altri metalli in quantità minori favoriscono tale ossidazione. Nella tabella 4 è indicato il tenore massimo consentito di rame e ferro. L’eliminazione dell’ossigeno garantita dall’imballo sottovuoto o in atmosfera protetta con azoto è importante per impedire l’ossigenazione durante l’imballaggio di latte in polvere contenente grasso. Il valore di tolleranza è riportato nella tabella 4. Una buona gestione del preriscaldamento durante la produzione della polvere riduce l’ossidazione nel prodotto finito.
Le particelle bruciate si formano in seguito a una forte reazione di Maillard (reazione degli zuccheri con gli aminoacidi, gli elementi costitutivi delle proteine), durante il processo di essiccazione, se le particelle permangono troppo a lungo nel processo.
Nel latte in polvere è normale la formazione di brunitura dovuta alla reazione di Maillard. La reazione di Maillard risulta più forte nell’essiccazione su cilindri rispetto a quella per atomizzazione. La reazione di Maillard prosegue durante lo stoccaggio, ragion per cui le condizioni di stoccaggio (temperatura, durata) sono essenziali per garantire la qualità del latte in polvere.
Produzione/Tecnologia
I processi basilari della produzione di latte in polvere sono l'evaporazione e l'essiccazione.
La figura 2 illustra il processo produttivo. Viene selezionato latte di alta qualità. Poiché durante la produzione di polvere, la concentrazione delle sostanze dissolte e disperse aumenta, il latte deve presentare una stabilità elevata. In caso contrario possono verificarsi una destabilizzazione e una precipitazione delle proteine. È richiesto un tasso di acidità inferiore a 7.5°SH. Non deve verificarsi alcuna contaminazione da ioni di metalli, in particolare di rame. Occorre rispettare le prescrizioni relative al numero di germi. Il latte viene centrifugato per eliminare le particelle di sporco, raffreddato e infine stoccato in celle frigorifere. In base al tipo di polvere, una parte o l'intera quantità di grasso presente nel latte viene separata sotto forma di panna tramite centrifugazione.
Segue un trattamento termico mirato a più scopi:
- inattivare tutti i batteri patogeni e ridurre complessivamente il numero di germi,
- inattivare gli enzimi, in particolare la lipasi,
- attivare i gruppi SH nella beta-lattoglobulina per aumentare la stabilità antiossidante della polvere durante lo stoccaggio.
Sono da preferire i processi ad alta temperatura e di breve durata per ottenere più facilmente gli effetti desiderati e favorire la produzione di sostanze antiossidanti. Anche la solubilità della polvere risulta migliore applicando un processo di questo tipo. Spesso si opta per una temperatura di riscaldamento di 88-95°C per 15-30 secondi; talvolta si utilizzano temperature fino a 130°C.
Alla fine del processo il latte giunge nell’impianto di evaporazione. L’acqua viene fatta evaporare sotto vuoto a temperature di 45-75°C fino a ottenere una concentrazione del 33-35 per cento e/o del 40-50 per cento di sostanza secca del latte. Il primo campo di valori vale per l’essiccazione su cilindri, il secondo per l’essiccazione tramite atomizzazione. L’energia viene recuperata più volte negli impianti di evaporazione; ne consegue pertanto un utilizzo efficiente. Grazie alla tecnica a pellicola sottile il latte e i relativi concentrati restano nell'impianto ad alta temperatura solo per breve tempo. La figura 2 mostra una veduta di un impianto di evaporazione e la figura 4 ne illustra il funzionamento.
L'omogeneizzazione viene parzialmente eseguita durante la produzione del latte in polvere contenente grasso. Lo scopo è ridurre i grassi liberi. I grassi liberi privi di membrana protettiva riducono la solubilità del latte in polvere e aumentano il rischio di ossidazione del grasso. Dopo l'evaporazione viene eseguita l'omogeneizzazione a una pressione di 50-150 bar.
Sono due i principali processi di essiccazione utilizzati: essiccazione su cilindri ed essiccazione per atomizzazione. L’essiccazione su cilindri prevede l’applicazione di uno strato sottile di concentrato di latte su una superficie molto calda. La maggior parte dell’acqua evapora in pochi secondi. Nell’essiccazione per atomizzazione il concentrato di latte viene spruzzato e mischiato con aria molto calda. L’acqua evapora sotto forma di goccioline.
Essiccazione su cilindri
Il concentrato di latte contenente una percentuale di sostanza secca pari al 30-35 per cento viene applicato a strati sottili sui cilindri di essiccazione rotanti, riscaldati internamente con vapore a temperatura fino a 145°C. In meno di 3 secondi si ottiene una percentuale di acqua residua di appena il 4 per cento e il latte essiccato viene raschiato dai cilindri utilizzando apposite lamine. Le pellicole di latte in polvere cadono in un convogliatore a spirale e successivamente vengono frantumate in un frantoio, raffreddate, setacciate, quindi imballate. La figura 5 mostra lo schema di un impianto di essiccazione su cilindri. Rispetto agli impianti di essiccazione per atomizzazione, gli impianti di essiccazione su cilindri sono relativamente compatti e più convenenti in termini di investimento. La figura 7 mostra la microstruttura del latte in polvere. Per via del processo di essiccazione, le particelle essiccate su cilindri assumono un aspetto squamato e piatto.
Durante l'essiccazione del latte su cilindri si manifestano alcune modifiche irreversibili. Le alte temperature causano la denaturazione delle proteine del latte, la caramellizzazione del lattosio e una brunitura dovuta alla reazione di Maillard. A causa della denaturazione delle proteine, la polvere essiccata su cilindri ha una solubilità in acqua più scarsa della polvere essiccata per atomizzazione. Per alcune applicazioni le proprietà del latte in polvere essiccato su cilindri sono migliori, ad es. per la produzione di cioccolato.
Essiccazione per atomizzazione
L'essiccazione per atomizzazione è il metodo predominante di essiccazione del latte in polvere.
La figura 6 mostra lo schema di un impianto di essiccazione per atomizzazione. Il concentrato di latte viene polverizzato in goccioline del diametro di 50-80 mm nella parte alta di una torre d'essiccazione a più piani tramite ugelli o dischi rotanti.
Dall'alto viene inoltre soffiata nella torre dell'aria filtrata molto calda a una temperatura di 150-300°C. Ciò consente di ottenere un'essiccazione delicata. Tramite l'atomizzazione si formano goccioline rotonde che mantengono la loro forma durante l'essiccazione. La polvere essiccata per atomizzazione presenta quindi particelle a forma sferica (cfr. fig. 7). L'aria introdotta nella particella produce una densità apparente inferiore. L'acqua delle goccioline evapora rapidamente, entro centesimi o decimi di secondi. Di conseguenza, le particelle e l'aria si raffreddano rapidamente. La temperatura massima delle particelle al termine dell'essiccazione è di soli 65-75°C. Una volta estratta dalla torre d'essiccazione e dopo aver subito un'eventuale essiccazione successiva nell'essiccatore a letto fluido, la polvere viene separata per fasi dall'aria essiccante, utilizzando anche la tecnologia ciclonica, e raffreddata con aria fredda.
Per mantenere inalterata la qualità del latte in polvere è importante provvedere a un imballaggio adeguato. L’imballo deve proteggere il latte in polvere da umidità, aria, luce e impurità. A tale scopo occorre ovviamente soddisfare le esigenze logistiche. Spesso si utilizza carta con strati di carta bitumata, cartoni multistrato o scatole con inserti in polietilene, barili in metallo con inserti in polietilene o lattine con coperchio in foglio di alluminio. La durata di conservazione può essere prolungata eliminando l’ossigeno in atmosfera protetta o utilizzando imballi sottovuoto. Il latte in polvere viene stoccato a temperatura ambiente. Il latte intero in polvere può essere stoccato per periodi più brevi rispetto al latte scremato in polvere a causa del rischio di ossidabilità del grasso.
Particolarità del latte scremato in polvere
Low heat - high heat: Il latte scremato in polvere viene classificato secondo il trattamento termico e la denaturazione delle proteine (cfr. tab. 1). La fabbricazione di polvere Low-Heat avviene con una sollecitazione termica minima del latte, del concentrato e della polvere. Già durante la scrematura per la polvere Low-Heat si utilizzano separatori per latte freddo. I tempi di permanenza a temperatura elevata sono ridotti al minimo. Si ricorre anche a una pastorizzazione dolce priva di trattamenti termici intensivi. La polvere High-Heat ha subito un riscaldamento intensivo che comporta la denaturazione del maggior numero possibile di proteine di siero di latte. Questo è richiesto per esempio nei prodotti da forno.
Dopo l’essiccazione è particolarmente importante sottoporre il latte scremato in polvere a un raffreddamento rapido, per via della sua sensibilità nei confronti dell'umidità e delle reazioni al calore.
Negli imballi chiusi ermeticamente il latte scremato in polvere si conserva per oltre 1 anno a 21°C. Dato l'esiguo tenore di grasso, il rischio di ossidazione è minimo.
Tabella 5: Classificazione del latte scremato in polvere dopo lo stress termico
| Qualità | Trattamento preliminare del latte | Tenore di proteine di siero di latte non denaturate WPNI* |
| Low heat | Scrematura del latte freddo Pastorizzazione 71.7°C, 15 s | >= 6 mg N/g |
| Medium heat | >1.5 e <6 mg N/g | |
| High heat | 85-88°C, 15-30 min | <= 1.5 mg N/g |
* WPNI = whey protein nitrogen index
Istantaneizzazione
Durante la dissoluzione del latte in polvere in acqua ai fini della ricostituzione, le particelle di polvere subiscono vari processi:
- Assorbimento d'acqua in superficie (umettabilità - wettability)
- Penetrazione della pellicola d'acqua nella superficie delle particelle (penetrability)
- Affondamento in acqua (sinkability)
- Dispersione delle particelle senza formazione di grumi (dispersibility)
- Dissoluzione delle particelle (rate of dissolving)
L'istantaneizzazione del latte in polvere mira a migliorare la velocità e la completezza della ricostituzione della polvere. I seguenti metodi consentono di migliorare alcuni dei processi parziali elencati in base alla solubilità (rate of dissolving) della polvere.
Agglomerazione:
L'agglomerazione causa la formazione di cavità tra le particelle di polvere. Durante la ricostituzione, l'acqua può così penetrare facilmente e rapidamente in tali cavità (cfr. fig. 7). Ciò impedisce la formazione di uno strato viscoso intorno a particelle di polvere compatte e raggruppate, come avviene per le polveri non istantaneizzate. Tale strato viscoso impedisce un'ulteriore penetrazione d'acqua nelle polveri non istantaneizzate e rallenta di conseguenza la ricostituzione.
- L'agglomerazione primaria avviene direttamente durante l'essiccazione per atomizzazione, tramite riconduzione della polvere fine nel concentrato di latte polverizzato.
- L'agglomerizzazione secondaria avviene per riumidificazione della polvere già asciutta
Lecitinizzazione
Per le polveri a contenuto grasso questo tipo di agglomerazione non è sufficiente. I grassi liberi sulla superficie della polvere impediscono l'umettatura. Perciò, per favorire l'agglomerazione, viene spruzzata sulla polvere anche una soluzione di lecitina.
Nuove tecnologie - varie
Le tecniche di evaporazione ed essiccazione vengono ottimizzate al fine di elevare la qualità del prodotto e ridurre nel contempo il consumo energetico e i costi complessivi di essiccazione.
Durante la produzione di latte scremato in polvere, il primo processo di concentrazione può avvenire per osmosi inversa. È possibile di conseguenza una concentrazione pari a circa il 25 per cento di sostanza secca. L’ulteriore processo di concentrazione avverrà con l’evaporazione. L’osmosi inversa consente di ridurre i costi energetici.
Gli stabilimenti per la produzione di latte in polvere devono produrre grandi quantità di polvere per essere redditizi. Per questo motivo, nell’ambito di un risanamento strutturale, numerosi stabilimenti per la produzione del latte in polvere in Svizzera sono stati chiusi. Nel 2001 erano attivi ancora 6 stabilimenti (Emmi Dagmersellen, Néstle Konolfingen, Nutritec Hochdorf, Swiss Dairy Food Sulgen, Thun e Lucens). Gli stabilimenti tendono a migliorare la propria specializzazione producendo latte in polvere speciale, ad esempio proteine di latte in polvere che rispondono ad esigenze specifiche.
Utilizzo
Il latte in polvere è apprezzato in tutti i generi alimentari grazie al suo prezioso apporto sia dal punto di vista nutritivo sia da quello tecnologico-funzionale.
Latte intero in polvere
Il latte intero in polvere viene dissolto in acqua e utilizzato come latte ricostituito. In particolare nei paesi caratterizzati da un'esigua produzione di latte, il mercato per questo prodotto è molto interessante. Quantitativi importanti di latte intero in polvere vengono utilizzati insieme a componenti di cacao e di zucchero per la produzione di cioccolato al latte finissimo. Vengono utilizzati anche in altri articoli di pasticceria, biscotti, prodotti da forno, glassature e latticini vari, tra cui il gelato e il formaggio fuso.
Latte cremato in polvere
Il latte scremato in polvere si presta a numerose applicazioni. Arriva direttamente al consumatore sotto forma di latte scremato ricostituito. I produttori di generi alimentari lo utilizzano in dessert a base di latte, gelato, yogurt, prodotti a base di carne, prodotti vegetariani sostitutivi della carne, glassature, salse, maionese, bevande istantanee per la colazione ecc.
Le polveri di latte sottoposte a essiccazione per atomizzazione, trattate in modo particolarmente delicato e rese simili al latte materno prima dell'essiccazione, vengono utilizzate come base per gli alimenti per bambini e per il latte per neonati.
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