La principal aplicació industrial de la llet de petits remugants és la producció de formatge, generalment avalada per segells de qualitat diferenciada, que reflecteixen la seva especificitat i alts estàndards. La coagulació, pas fonamental en l’elaboració del formatge, implica la desestabilització de les proteïnes i la formació de la quallada. La seva velocitat està influenciada per pràctiques a la granja, composició de la llet i condicions de processament, factors que afecten la consistència sensorial, el rendiment i la rendibilitat del procés.
Els mètodes espectroscòpics, ràpids, versàtils i no invasius, ofereixen informació valuosa sobre la capacitat de coagulació de la llet. Aquesta tesi té com a objectiu establir una base científica i tecnològica per desenvolupar un sistema òptic que permeti estimar la capacitat de coagulació de la llet d’ovelles Manchega i Lacaune i de cabres Murciano-Granadina abans de l’addició de quall. Mitjançant espectroscòpia visible (Vis), d’infraroig proper (NIR) i de fluorescència front-face sincrònica (SFFF), s’han explorat noves metodologies per avaluar la coagulabilitat de la llet in-situ (in-line, on-line i at-line).
El disseny experimental es va desenvolupar en dues etapes. En la primera, es van analitzar paràmetres de producció de la llet, propietats fisicoquímiques, índexs de producció formatgera i espectres NIR i SFFF. En la segona, es va ampliar el nombre de mostres, es va incloure l’addició de clorur de calci abans de la coagulació i es van analitzar espectres Vis.
Els resultats van evidenciar efectes significatius del tipus de llet (Manchega, Lacaune i Murciano-Granadina) i de l’etapa de lactància sobre la composició de la llet i la seva capacitat de coagulació. La llet d’ovella va mostrar nivells més alts de proteïna, greix i calci micel·lar, cosa que va afavorir coagulacions més ràpides, quallades més fermes i majors rendiments. En canvi, l’avanç de la lactància va reduir els nivells de greix i proteïna, disminuint les propietats de coagulació. La llet amb capacitat de coagulació deficient es va relacionar amb pH elevat, recompte alt de cèl·lules somàtiques i majors nivells de proteïnes del sèrum, menor contingut de lactosa i caseïna, indicadors associats a mastitis subclínica.
Es van observar correlacions significatives entre les intensitats a longituds d’ona específiques en els espectres Vis, NIR i SFFF i els canvis de composició associats a la lactància. En la primera etapa experimental, els índexs de producció formatgera van mostrar correlacions amb intensitats espectrals en regions vinculades al contingut de proteïnes, greixos, riboflavina i cèl·lules somàtiques. No es van identificar patrons lineals clars en la segona etapa.
Es van desenvolupar models de predicció per als índexs de producció formatgera mitjançant regressió lineal i models de classificació per a la capacitat de producció formatgera utilitzant algoritmes d’aprenentatge automàtic. Aquests models van emprar intensitats espectrals de Vis, NIR i SFFF com a predictors. Les dades de NIR van mostrar una major capacitat predictiva en la primera etapa experimental, especialment en la llet d’ovelles Lacaune, amb regions associades a la caseïna, interaccions proteïna-aigua i greix. Els models de classificació van aconseguir puntuacions F1 superiors al 74%.
Aquesta investigació va impulsar esforços de transferència tecnològica, resultant en propostes de valor dirigides a productors i processadors de llet. En col·laboració amb empreses especialitzades, es va dissenyar un prototip de sensor òptic intel·ligent operant en el rang Vis/NIR, integrat a un sistema de gestió de dades per al seu ús en granges i indústries. Els resultats positius d’un estudi de patentabilitat van portar a la redacció d’una sol·licitud de patent europea.
Aquests resultats ressalten el potencial de l’espectroscòpia Vis, NIR i SFFF per desenvolupar tecnologies comercials que permetin l’estimació primerenca de la coagulació de la llet. Això possibilita aplicacions in-situ a granges o plantes processadores, millorant la la producció lletera.
A novel optical-based technology for in situ estimation of milk coagulability
Verdugo Gonzalez, L. (Autor). 14 de març 2025
Tesi d’estudis: Tesi doctoral
Tesi d’estudis: Tesi doctoral