Hay dos tipos de caseína; la caseína ácida y la caseína de cuajo. La caseína ácida se obtiene mediante la acidificación de la leche desnatada hasta alcanzar el punto isoeléctrico (pH± 4,6) de la caseína y la caseína de cuajo se crea por coagulación enzimática.

El caseinato se utiliza más a menudo en la industria alimentaria que la caseína, porque es más soluble que ésta. El caseinato, generalmente de sodio o de calcio, se utiliza a menudo como emulsionante o humectante en los productos cárnicos. El caseinato se utiliza a menudo como fuente de proteínas, estabilizador de la espuma o como ingrediente en los sustitutos de la leche o la nata. Para mantener el contenido de sal en un producto lo más bajo posible, el caseinato de calcio es a menudo la opción preferida.

Producción de caseinato

Tanto la producción de caseinato de sodio como la de caseinato de calcio se explicarán en la siguiente parte. Ambos productos se crean como efecto de la reacción entre la cuajada de caseína ácida o la caseína ácida en polvo con la lejía (hidróxido de sodio). Por lo tanto, se describirá en primer lugar el proceso de producción de la caseína ácida.

Caseína ácida

Materia prima

Para producir caseína ácida se utiliza leche desnatada con poca grasa, ya que la presencia de grasa disminuye la vida útil de la caseína. El desnatado tiene que hacerse a conciencia.

Debido a que los microorganismos pueden afectar negativamente al color y la consistencia de la caseína, la leche cruda desnatada tiene que ser de buena calidad. La leche no puede calentarse de forma intensiva, ya que esto podría provocar reacciones químicas no deseadas con varios componentes de la leche y el color de la caseína se volvería demasiado oscuro. Para evitar que estas cosas ocurran, la leche, además de ser pasteurizada, es microfiltrada.

Pasteurización

La leche cruda desnatada se pasteuriza durante 15 a 20 segundos a una temperatura de 72°C.

Acidificación

Debido a la acidificación de la leche hasta el punto isoeléctrico de la caseína, que se encuentra entre el pH 4 y 4,8, la carga negativa de las micelas de caseína se levanta por los iones de hidrógeno que están presentes. Como resultado, tendrá lugar la coagulación de las micelas de caseína.

La acidificación puede tener lugar de dos maneras: inorgánica u orgánica. se da preferencia a la acidificación biológica/orgánica para el uso de la caseína o el caseinato en los productos alimentarios.

Acidificación inorgánica
Después de la pasteurización, la leche desnatada se enfría a unos 32°C. Con la ayuda de ácido clorhídrico o ácido sulfúrico, el pH de la leche desnatada se reduce a un pH entre 4,3 y 4,6. A continuación, la mezcla se calienta con un intercambiador de calor hasta una temperatura de 40 a 45°C y se mantiene a esta temperatura durante 2 minutos. Durante este periodo se forman agregados de caseína.

Acidificación biológica
Después de la pasteurización, la leche desnatada se enfría a unos 25°C. A la leche desnatada se le añade un iniciador mesófilo no formador de gas, que asegura un descenso deseado del pH en aproximadamente 15 horas. La acidificación no debe progresar demasiado rápido, ya que esto puede dar lugar a una calidad desigual y a un rendimiento reducido. Cuando se alcanza el pH deseado, la mezcla se agita, se calienta con un intercambiador de calor y se mantiene a una temperatura constante de 50 a 55°C durante un breve momento.

Lavado

Antes de iniciar el proceso de lavado, el suero que se forma se elimina utilizando un decantador, por lo que se necesita menos agua durante el lavado. La siguiente fase es el lavado de la caseína a una temperatura de 35 a 60°C en 3 pasos en una lavadora a contracorriente utilizando agua, eliminando las proteínas del suero, la lactosa y las sales. Después de cada paso de lavado se separa una parte del agua de lavado en el decantador de la caseína. Después del último paso, la centrifugación produce caseína con un contenido de materia seca de entre el 40 y el 45 por ciento, con lo que la caseína está lista para ser secada.

La caseína puede recuperarse tanto del suero como del agua de lavado utilizando una centrifugadora. Después de disolverla en lejía, la caseína puede volver a introducirse en la leche de partida.

Secado

Utilizando aire caliente, la caseína se seca hasta que queda con un contenido de humedad del 12 por ciento. El secado de la caseína puede hacerse de varias maneras. Cuando se aplica un proceso de secado en dos etapas, la temperatura de secado de la primera etapa es de unos 50 a 55°C y en la segunda etapa de unos 65°C.

Molienda

Tras el secado de la caseína, ésta se muele en polvo con un tamaño de partícula de 0,32, 0,42 o 0,64 mm.

Caseinato

Disolución

El caseinato puede producirse a partir de caseína ácida, cuajada de caseína ácida o polvo. Sin embargo, se suele preferir la cuajada de caseína ácida. Independientemente de la materia prima que se vaya a utilizar, el contenido de materia seca debe reducirse al 18 o 24 por ciento mediante la adición de agua. De lo contrario, la viscosidad de la solución se volvería demasiado alta, ya que prácticamente sólo se compone de proteínas.

Molienda húmeda

La mezcla se bombea a un molino coloidal, en el que se reduce el tamaño de las partículas de la emulsión y se obtiene una pasta espesa. Debido a esta reducción del tamaño de las partículas la velocidad de disolución de la lejía que se añade posteriormente es mayor.

La molienda en húmedo se realiza a una temperatura inferior a 45°C, ya que una temperatura más alta es más probable que provoque la reaglomeración. La lechada resultante se recoge en un tanque de doble pared equipado con un potente mezclador… Adición de lejía Se añade cuidadosamente una solución de lejía aguada a la lechada, hasta alcanzar el valor de pH deseado de 6,7. En este valor de pH la viscosidad de la solución está en su punto más bajo.

La solución cáustica que se utilice depende del producto que deba producirse.

• Caseinato de sodio
  Para la producción de caseinato de sodio se utiliza una solución acuosa de hidróxido de sodio 2,5 M o al 10%. Para fines específicos se puede utilizar una solución de bicarbonato de sodio o de fosfato de sodio. Después de alcanzar el pH deseado, el conjunto debe calentarse lo más rápidamente posible hasta 60 a 75°C. De lo contrario, la viscosidad aumentaría demasiado. La disolución de la lejía tarda entre 30 y 60 minutos en completarse.

• Caseinato de calcio
  La disolución de una solución de hidróxido de calcio requiere mucho más tiempo en comparación con la solución de sosa cáustica. Por eso, la caseína suele disolverse primero en amoníaco. A continuación, se añade hidróxido de calcio disuelto en sacarosa y la mezcla de caseinato de calcio se seca por lavado. La mayor parte del amoníaco se evapora durante el proceso de secado.

Precalentamiento

Para que la solución de caseinato sea adecuada para ser pulverizada se precalienta a 80 o 90°C. De esta manera, la viscosidad de la solución se mantiene lo más baja posible y se puede trabajar con una solución que tenga un contenido de materia seca de hasta el 24%.

Secado

Debido a que el contenido de materia seca del alimento a secar es bajo, se prefiere nebulizar utilizando una boquilla. Además, se recomienda secar en dos pasos. Después de que el caseinato de sodio se haya secado en una torre de secado por pulverización a una temperatura del aire de 200 a 230°C hasta alcanzar un contenido de humedad de entre el 10 y el 12%, el contenido de humedad adicional se reduce utilizando un secador de lecho fluidizado.

Seguridad alimentaria &Diseño higiénico

La mayoría de los procesos lácteos tienen lugar a un pH relativamente alto y en condiciones de humedad, lo que crea un entorno ideal para que se desarrollen diversos microorganismos, como los que provocan enfermedades. Por lo tanto, es importante que todo el sistema se construya de acuerdo con las normas de diseño higiénico, para que se pueda limpiar a nivel microbiano. Después del proceso de limpieza, la desinfección puede eliminar cualquier microorganismo vegetativo restante.

En caso de que la maquinaria no pueda vaciarse por completo, el equipo perderá su condición de «limpio», incluso después de haber sido limpiado, pero fue puesto a un lado durante un cierto período de tiempo. La maquinaria tiene que ser limpiada y desinfectada a fondo antes de que el proceso de producción pueda comenzar de nuevo.