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Ultra-high-pressure homogenization (UHPH) is an emerging technology with applications in fluid processing. Although, this technology is based on the same principles of conventional homogenizers, the new designs and use of valve construction materials have made it possible to reach pressures of 350 to 400 MPa. The advantages of UHPH include the reduction of the particle size, an increase in the useful life through the inactivation of microorganisms and improvements in functionality due to the increase in the capacity and stability of the emulsion, with minimal effects on the nutritional value and sensory characteristics. Also, the thermal effects are less due to the treatment time (less than one second). UHPH technology is a sustainable process that has a potential application in the cosmetic, pharmaceutical and dairy industries. This review shows an overview of some recent studies of the application of UHPH technology in milk treatment and cheese manufacturing., La ultra-alta presión de homogenización (UHPH) es una tecnología emergente con aplicaciones en el procesamiento de fluidos. Si bien, esta tecnología se basa en los mismos principios de los homogeneizadores convencionales, los nuevos diseños y uso de materiales de construcción de las válvulas han permitido alcanzar presiones de 350 a 400 MPa. Las ventajas de la UHPH incluyen la reducción del tamaño de partícula, incremento de la vida útil mediante de la inactivación de microorganismos y mejoras en la funcionalidad debido al aumento de la capacidad y estabilidad de la emulsión, con efectos mínimos sobre el valor nutricional y las características sensoriales. Asimismo, los efectos térmicos son menores debido al tiempo de tratamiento (menos de un segundo). La tecnología UHPH es un proceso sostenible que tiene una aplicación potencial en las industrias cosmética, farmacéutica y láctea. En la presente revisión se muestra una visión general de algunos estudios recientes de la aplicación de la tecnología UHPH en el tratamiento de la leche y en la fabricación de quesos.

Low-fat cheeses are characterized as having poor flavour, texture and functional properties due to the high moisture and protein content. Some strategies developed to improve these deficiencies include the use of adjunct cultures, use of fat replacers and processing techniques. The use of adjunct cultures (mainly Lactobacillus spp) can improve the functionality and flavour of low-fat cheeses. It is desirable to have cultures of low proteolytic activity, but of high peptidolytic activity (to avoid excessive acid formation and bitter flavours). The use of fat stabilizers, replacers and fat mimetics (protein and carbohydrate based) has also been used to improve the quality of low-fat cheeses. Processing techniques, such as membrane processes (ultrafiltration and microfiltration), supplementation of milk with whey proteins, direct addition of buttermilk, standardization of milk in terms of casein/fat ratio and homogenization have been used to improve the texture, performance and functional properties of low-fat cheeses., Los quesos bajos en grasa se caracterizan por tener deficiencias en el sabor, textura y propiedades funcionales debido al alto contenido de humedad y proteína. Algunas estrategias desarrolladas para mejorar estas deficiencias incluyen el uso de cultivos adjuntos, uso de sustitutos de grasa y técnicas de procesado. El uso de cultivos adjuntos (principalmente Lactobacillus spp) pueden mejorar la funcionalidad y el sabor de los quesos bajos en grasa. Es deseable contar con cultivos de baja actividad proteolítica, pero de alta actividad peptidolítica (para evitar la formación excesiva de ácidos y sabores amargos). El uso de estabilizadores, sustitutos y miméticos de grasa (base proteína y carbohidratos) también se ha empleado para mejorar la calidad de los quesos bajos en grasa. Las técnicas de procesado, tales como los procesos de membrana (ultrafiltración y microfiltración), suplementación de la leche con proteínas de suero, adición directa de suero de mantequilla, estandarización de la leche en términos de caseína/grasa y la homogeneización han sido utilizadas para mejorar la textura, rendimiento y propiedades funcionales de los quesos bajos en grasa.

El objetivo principal de esta tesis fue estudiar los efectos de la tecnología de UHPH sobre la fase grasa de la leche (nata) y la incorporación de ésta en la leche de quesería para la elaboración de quesos reducidos en grasa. Para este propósito, se realizó un estudio preliminar del efecto de incorporación de natas tratadas por UHPH en leche desnatada con el fin de determinar las propiedades de coagulación enzimática, rendimiento potencial quesero y microestructura de los geles. Se elaboraron 4 tipos de leches a partir de leche desnatada pasteurizada y nata pasteurizada a 65 ºC por 30 min (LP), nata homogeneizada-pasteurizada a 15 MPa, 65 ºC por 30 min (LPH), nata tratada por UHPH a 300 MPa con temperatura de entrada (Ti) = 40 ºC (LUH) y nata adicionada de 1,5% de caseinato de sodio y tratada por UHPH a 300 MPa y Ti = 40 ºC (LUHC). Los tratamientos de homogeneización modificaron las propiedades de coagulación enzimática de la leche, disminuyendo la velocidad de agregación micelar y la firmeza del gel, en comparación a la leche añadida de nata pasteurizada. El tratamiento de UHPH de las natas mejoró el rendimiento quesero potencial de las leches en comparación al tratamiento de homogeneización convencional. Este rendimiento fue mayor con nata tratada por UHPH adicionada de caseinato de sodio, alcanzando rendimientos similares a los obtenidos con la leche entera. La siguiente fase fue evaluar el efecto de incorporación de natas tratadas mediante UHPH en leche de quesería sobre las características fisicoquímicas, microbiológicas, sensoriales, color y textura de quesos frescos reducidos en grasa, en comparación con quesos elaborados a partir de natas tratadas por métodos convencionales (homogeneización convencional y/o pasteurización). Se fabricaron 5 tipos diferentes de quesos frescos a partir de las leches con 1,5% de grasa LP, LPH, LUH y LUHC para obtener los quesos reducidos en grasa QPf, QPHf, QUHf y QUHCf, respectivamente. También se elaboró un queso a partir de leche al 3,2% de grasa por adición de nata pasteurizada (QEf). Los tratamientos de homogeneización de la nata produjeron quesos con una matriz proteica más compacta. Sin embargo, la adición de caseinato a la nata antes del tratamiento UHPH produjo quesos reducidos en grasa (QUHCf) con propiedades texturales y sensoriales similares a los elaborados con leche entera, en comparación al queso elaborado a partir de nata tratada por homogeneización convencional que fue descrito por los panelistas como quesos más duros y de textura granulosa. Asimismo, la lipólisis y oxidación lipídica fue menor en el QUHCf en comparación al QPHf. Del estudio anterior se seleccionaron los mejores tratamientos aplicados en la elaboración de quesos frescos, y se realizó un ensayo de incorporación de nata tratada por UHPH en leche de quesería estudiando las características fisicoquímicas, bioquímicas, sensoriales, de color y textura de quesos madurados y reducidos en grasa, en comparación con quesos elaborados a partir de nata pasteurizada durante 60 días de maduración. Se fabricaron 3 tipos diferentes de quesos madurados: un queso a partir de leche al 3,2% de grasa por adición de nata pasteurizada (QEm) y 2 quesos reducidos en grasa elaborado con LP (QPm) y LUHC (QUHCm), respectivamente. La reducción de grasa de la leche de quesería produjo disminuciones del rendimiento quesero, incrementando el pH y humedad de los quesos en comparación a los elaborados con leche entera. Todos los quesos presentaron similitudes en los niveles de oxidación lipídica y proteólisis secundaria. Los quesos elaborados con nata tratada por UHPH más caseinato presentaron menores niveles de lipólisis y compuestos volátiles y mayor dureza y luminosidad en comparación a los quesos elaborados con el tratamiento de pasteurización. The aim of this study was to evaluate the effect of UHPH on cream milk and their inclusion as ingredient in the elaboration of reduced-fat cheeses. For this purpose, a preliminary study of the effect of the incorporation of creams treated by UHPH in the skimmed milk was carried out in order to determine the properties of enzymatic coagulation, potential cheese yield and microstructure of gels. Four types of milk were elaborated from pasteurized skimmed milk and pasteurized cream at 65 ºC for 30 min (LP), homogenised-pasteurized cream at 15 MPa, 65 ºC for 30 min (LPH), cream treated by UHPH at 300 MPa and inlet temperature (Ti) = 40 °C (LUH) and cream added with 1,5% sodium caseinate and treated by UHPH at 300 MPa and Ti = 40 °C (LUHC). The homogenisation treatments modified the enzymatic coagulation properties of milk, reducing the micellar aggregation rate and the gel firmness, in comparison to milk added with pasteurized cream. The UHPH treatment of creams improved the potential cheese yield of milks compare to conventional homogenisation. This yield was higher in cream treated by UHPH added with 1.5% of sodium caseinate, reaching similar yields to those obtained with whole milk. The next phase was to evaluate the effect of the incorporation of creams treated by UHPH in cheese milk on the physicochemical, microbiological, sensory, colour and texture characteristics of reduced-fat fresh cheeses, compared to cheeses made with creams treated by conventional methods (conventional homogenisation and/or pasteurization) during 7 days of storage at 4 ºC. Five different types of fresh cheeses were elaborated from milks at 1,5% of fat, LP, LPH, LUH and LUHC to obtained cheeses reduced in fat QPf, QPHf, QUHf and QUHC, respectively. A cheese with milk at 3,2% of fat was also made by the addition of pasteurized cream (QEf). The homogenisation treatments (conventional and UHPH) of cream produced fresh cheese with a compact protein matrix. However, the addition of sodium caseinate before UHPH treatment produced reduced-fat cheeses (QUHCf) with textural properties and sensorial characteristics similar to whole milk cheeses, compared to cheese made from treated cream by conventional homogenisation, which was described by the panellist as hardest and with granular texture. Likewise, lipolysis and lipid oxidation was lower in the QUHCf compared to the QPHf. From the previous study, the best treatments applied in the preparation of fresh cheeses were selected, and a trial of incorporation of cream treated by UHPH in cheese milk was carried out studying the physicochemical, biochemical, sensory, colour and texture characteristics of reduced-fat ripened cheeses, compared to cheese made from pasteurized cream during 60 days of ripening. Three different types of ripened cheeses were elaborated: cheese with milk at 3,2% of fat with NP (QEm) and two reduced-fat cheeses made with LP (QPm) and LUHC (QUHCm), respectively. The reduction of fat content in cheese-making milk produced a decrease in cheese yield, increasing pH and moisture of ripened cheeses compared to those made with whole milk. All matured cheese showed similar lipid oxidation and secondary proteolysis. Cheeses made with cream treated by UHPH more caseinate showed lower levels of lipolysis and volatile compounds and greater hardness and luminosity compared to those made with pasteurization treatment. These results are in accordance with the described by the panellist as cheeses with less aroma and greater hardness and whiteness.

Se evaluó el contenido de plomo total en cereales y alimentos expandidos procesados en expansores tipo batch comunes y un prototipo rediseñado libre de plomo, se comparó con el nivel máximo (NM) del Codex Alimentarius para cereales (0.2 mg/kg). Se realizó el análisis de factibilidad de costos para una planta de procesamiento de alimentos expandidos. Los reportes del laboratorio indican que los cereales contienen valores menores a 0.1 mg/kg de plomo total. Los alimentos expandidos procesados en expansores tipo batch comunes provenientes de las provincias de Yunguyo, El Collao, Puno, San Román, Huancané, Melgar y Cusco, contienen promedios de 2.59 mg/kg para expandido de quinua, 3.07 mg/kg para expandido de maíz, 6.02 mg/kg para expandido de arroz y 2.82 mg/kg para expandido de trigo. Los alimentos expandidos con el prototipo rediseñado tuvieron promedios de 0.15 mg/kg para expandido de quinua; 0.48 mg/kg para expandido de maíz; menor a 0.1 O mg/kg para expandido de arroz y 0.23 mg/kg para expandido de trigo. Entre los cereales y alimentos expandidos con el prototipo rediseñado no difieren estadísticamente y están dentro del NM del codex alimentarius, sin embargo los alimentos expandidos procesados con expansores tipo batch comunes provenientes de provincias, superan ampliamente el NM. Los materiales y partes de contacto con los alimentos del prototipo rediseñado fueron: Teflón (tapa) y acero inoxidable calidad 304-2b (cámara) los que redujeron el contenido de plomo total en los alimentos expandidos. Los indicadores de rentabilidad para un proyecto puro (proyecto sin financiamiento externo) indican la factibilidad para una planta de procesamiento de alimentos expandidos, la tasa interna de retorno (TIR) es de 20.27%; el valor actual neto (VAN) de 19.72; beneficio costo (B/C) de 1.04 y un periodo medio de la recuperación de inversiones (PMRI) de 8.5 años. Los costos medios por kilogramo de los alimentos expandidos para un 80% de la capacidad instalada es SI. 7.70 para expandido de quinua; S/. 5.00 para expandido de trigo y maíz; S/. 6.00 para expandido de arroz Tesis