[en] Cheese making is the "controlled process of removing water from milk". This process concentrates the milk protein, fat and other nutrients and increases its shelf life. Cheese manufacture consists of two main steps occurring in the cheese vat, milk coagulation and curd syneresis. Real-time monitoring of milk coagulation, curd firming and syneresis as well as inline prediction of cutting time is essential for cheese making as those factors exert a substantial impact in both cheese yield and quality. Many factors affect the cheese manufacturing process by modifying the quantity, quality, and processing properties of the produced milk. The general objective of this dissertation was to evaluate the impact of milk mixture (i.e., different proportions of goat, sheep and cow milk) and low quality milk (i.e., milk from animals with subclinical mammary infections) in the prediction of clotting time, cutting time, syneresis rate and several other cheese making indexes based on monitoring milk coagulation and syneresis using NIR light backscatter sensor technologies. Several optical devices: a lab-scale coagulation tester (CoAguLab), an inline coagulation sensor and an inline large field of view (LFV) syneresis sensor were used to monitor milk coagulation, cutting time, and whey separation during Manchego cheese manufacture. Optical parameter tmax and several other time-based light backscatter parameters were highly correlated with visually- and rheologically-derived clotting and cutting times as well as cheese yield, yield of whey and SCC. It was observed that milk mixtures and animal breed did not have a significant (P ≥ 0.05) effect on optical and rheological time parameters related to clotting time, while different enzyme concentrations, coagulation temperatures, and subclinical infection had a significant effect on all optical and rheological parameters related to milk clotting time, and gel assembly rate (i.e., aggregation and firming rates). Subclinical mastitis, milk mixtures, temperature, and breed had a significant effect on curd syneresis while cheese yield was affected by subclinical mastitis and breed (note that syneresis effect of enzyme concentration, temperature and milk mixtures was not directly evaluated). Prediction models using light backscatter parameters alone or in combination with protein/solids concentration were successfully obtained for visually determined clotting and cutting times, rheologically derived gelation and cutting times, tanδ at cutting, syneresis rate constant and several cheese yield indicators. Our results confirm the usefulness of light backscatter inline monitoring of milk coagulation and curd syneresis for improved process control of those two critical cheese making steps. The results obtained show that the impact of factors such as milk mixtures and subclinical mastitis in cheese manufacture needs to be considered on cheese making process control operations.

[es] La elaboración de queso puede considerarse como un "proceso controlado de eliminación de agua de la leche". Este proceso concentra la proteína, grasa y otros nutrientes de la leche, aumentando su vida útil. La fabricación de queso consta de varias etapas, de entre las cuales dos de las más importantes tienen lugar en la cuba quesera: la coagulación de la leche y la sinéresis de la cuajada. La monitorización a tiempo real de la coagulación de la leche y el endurecimiento del gel láctico, así como la predicción del tiempo de corte es esencial para la producción de queso ya que dichos factores ejercen un impacto sustancial tanto en el rendimiento quesero como en la calidad del queso final. Existen numerosos factores que afectan al proceso de fabricación de queso mediante la modificación de la cantidad, calidad y propiedades tecnológicas de la leche. Si bien la mayoría de dichos factores son bien conocidos, algunos no han sido suficientemente estudiados. El objetivo general de esta tesis fue evaluar el impacto de la mezcla de leche (i.e., diferentes proporciones de cabra, oveja y vaca) y la leche de baja calidad (i.e., leche de animales con mamitis subclínica) en la predicción del tiempo de coagulación, del tiempo de corte, de la velocidad de desuerado y de varios otros índices de producción quesera, mediante la monitorización de la coagulación y la sinéresis con varias tecnologías de sensores de dispersión de luz de infrarrojo próximo: sensor de coagulación de laboratorio CoAguLAb; sensor de coagulación CoAguLite y sensor de sinéresis LFV. Los dos últimos, instalados en la pared de una cuba de quesería de diez litros a escala de planta piloto. El parámetro de dispersión tmax y varios otros parámetros ópticos de tiempo se correlacionaron significativamente con los tiempos visuales y reológicos de coagulación y de corte así como con los rendimientos de suero y queso; y con el recuento de células somáticas. Se observó que las mezclas de leche y la raza de los animales no tienen un efecto significativo (P ≥ 0,05) ni en los indicadores ópticos ni en los reológicos del tiempo de coagulación, mientras que la concentración de enzima, la temperatura de coagulación, y la infección subclínica tuvieron un efecto significativo sobre todos los índices tanto ópticos como reológicos relacionados con el tiempo de coagulación y la velocidad de ensamblado del gel láctico (i.e., agregación micelar y endurecimiento del gel). La mastitis subclínica, la mezcla de leche, la temperatura y la raza tuvieron un efecto significativo sobre la sinéresis de la cuajada, mientras que el rendimiento quesero se vio afectado por la mastitis subclínica y la raza (nótese que el efecto de la concentración de enzima, la temperatura y la mezcla de leche no fue evaluado directamente). Se obtuvieron modelos de predicción para los tiempos de coagulación y de corte tanto visuales como reológicos, el ángulo de fase (tgδ) en el momento del corte, la velocidad de sinéresis y varios indicadores de rendimiento quesero. Nuestros resultados confirman la utilidad de la monitorización a tiempo real tanto de la coagulación de leche como del desuerado de la cuajada mediante dispersión de luz de infrarrojo próximo, a fin de mejorar el control de esas dos etapas críticas de elaboración de queso. Los resultados obtenidos demuestran que el impacto de factores tales como la mezcla de leches y la mastitis subclínica debe ser tenido en consideración en las operaciones de control de procesos de la elaboración de queso.