Способ тепловой обработки молока

С тех пор как Луи Пастер в середине XIX в. впервые доказал, что выдерживание жидких пищевых продуктов при высокой температуре в течение определенного времени способно уничтожить патогенные микроорганизмы и предотвратить скисание молока, наука и технология шагнули далеко вперед.

Температурное воздействие до сих пор остается наиболее распространенным способом обработки продуктов и продления срока их хранения.

Основными видами тепловой обработки, применяемыми сегодня при производстве молока в промышленных масштабах, являются ультрапастеризация, стерилизация и пастеризация. В процессе стерилизации молоко, как правило, в таре нагревается выше 100 °С и выдерживается при такой температуре в течение 20–30 мин. Стерилизация позволяет уничтожить патогенную микрофлору, но длительное температурное воздействие негативно влияет на вкусовые качества молочных продуктов.

При пастеризации продукт нагревается до температуры от 72 до 120 °С и выдерживается короткое время. Выбор температуры обработки зависит от микробиологического качества сырья и желаемого срока хранения продукта. В настоящее время при производстве молока применяют низкотемпературную (не выше 76 °С) и высокотемпературную (от 77 до 120 °С) пастеризацию. Федеральный регламент на молочную продукцию определяет пастеризацию как процесс, при котором происходит инактивация фосфатазы и пероксидазы. По определению ВОЗ и IDF (Международной федерации производителей молока), пастеризация обеспечивает отсутствие патогенной микрофлоры в продукте на протяжении всего срока хранения.

Еще одним способом тепловой обработки молока является ультрапастеризация, в процессе которой молоко нагревают до 137 °С и через 4 с охлаждают. Именно ультрапастеризация сейчас является самым распространенным методом тепловой обработки молока среди производителей России, Испании, Германии, Бельгии и ряда других европейских стран. Американский институт пищевой промышленности в 1989 г. назвал ультрапастеризацию «самым важным изобретением в пищевой промышленности за последние 50 лет».

Ультрапастеризация обладает целым рядом преимуществ в сравнении с другими методами тепловой обработки молока. В первую очередь она позволяет максимально сохранить вкусовые свойства свежего молока за счет короткого температурного воздействия. Ведь на вкус молока влияет не столько температура обработки, сколько ее продолжительность, которая при ультрапастеризации составляет всего 4 с. Малое время температурного воздействия делает ее наиболее щадящим из них, позволяющим сохранить в продукте максимальное количество витаминов и микроэлементов. Метод ультрапастеризации учитывает различную скорость разрушения полезных микроэлементов и патогенных микроорганизмов при одной и той же температуре, позволяя уничтожить последние, сохранив первые. Таким образом, ультрапастеризация позволяет получить 100 % безопасное на протяжении всего срока хранения молоко, по своим вкусовым и полезным свойствам максимально приближенное к свежему.

При ультрапастеризации температура молока достигает 137 °С, вызывая гибель микроорганизмов и обеспечивая безопасность конечного продукта. За счет быстрого охлаждения и дальнейшего розлива в асептическую упаковку ультрапастеризованное молоко остается безопасным для потребителя в течение полугода. Конечно, тепловая обработка – не единственный способ уничтожения патогенной микрофлоры. Существует целый ряд альтернативных методов, позволяющих получить безопасный продукт. Среди них можно назвать воздействие на молоко ультрафиолетовым или другим жестким облучением, высоким или низким давлением, а также перепадами давления. Несмотря на то что эти методы даже менее энергоемкие, чем тепловая обработка, в промышленных масштабах они применяются довольно редко в силу целого ряда причин. В первую очередь это связано с отсутствием федерального регламента на такое производство, а также стандартов, определяющих действия персонала при возникновении сбоев в технологическом процессе, например, при развитии процесса неасептики. Таким образом, термическая обработка остается наиболее распространенным способом продления срока хранения жидких пищевых продуктов. При этом со времен Луи Пастера в этой области не произошло революционных изменений. Главный принцип пастеризации и ульрапастеризации – выдерживание продукта при определенной температуре установленное время – остается неизменным, а все новые разработки носят эволюционный характер, двигаясь в первую очередь в сторону автоматизации процессов. Автоматизированное производст- во – важный шаг в повышении уровня безопасности молочных продуктов. Если сравнить современное оборудование, которое используется в молочной промышленности, с установками даже двадцатилетней давности, становится очевидной связь между развитием технологий и качеством конечного продукта. Автоматические процессы сводят к минимуму риск нарушения производственных стандартов, практически полностью исключают влияние человеческого фактора. При этом непрерывное развитие технологий позволяет совершенствовать процессы тепловой обработки молока, учитывая требования производителей. Так, компания Тетра Пак – мировой лидер в области производственных решений и оборудования для молочной промышленности – разрабатывает новые установки и оптимизирует дизайн уже существующих, руководствуясь выработанными за долгие годы работы основными принципами. В первую очередь оборудование должно обеспечивать производство молока, абсолютно безопасного для потребителя. Важным шагом в этом направлении было, например, внедрение установок с повышенным давлением в секторе пастеризации, что позволило предотвратить попадание непастеризованного продукта в пастеризованный. В настоящее время это является обязательным условием для производителей. Немаловажную роль имеет и бережное обращение с таким нежным продуктом, как молоко. Тепловая обработка должна быть максимально щадящей, при соблюдении стандартов безопасности, чтобы конечный продукт сохранял свои вкусовые качества и полезные свойства. На современных молочных заводах используются технологические модули, которые адаптированы специально для разных типов продуктов. Улучшение вкусовых характеристик молока достигается за счет снижения времени тепловой нагрузки при его обработке. Сегодня разработанные компанией Тетра Пак модули делают возможным быстрое нагревание и охлаждение молока. И наконец, современные производители молока заинтересованы в снижении себестоимости продукта и возможности оперативно адаптировать производственные линии к быстро меняющимся условиями рынка. Снижение производственных потерь – наиболее сложная задача, стоящая перед производителями и, как следствие, поставщиками оборудования. В качестве примера можно привести потери продукта при вытеснении его водой в процессе мойки оборудования. Компания Тетра Пак разрабатывала производственные модули нового поколения, позволяющие снизить объем смешанной фазы – момента, когда вода частично смешивается с продуктом и приводит к существенным потерям сырья. Новая автоматизированная система управления, разработанная компанией, гарантирует, что объем смешанной фазы не будет превышать объем одной минуты производительности установки. То есть, при производительности 6 000 л/ч объем смешанной фазы будет 100 л, в то время как до внедрения новой технологии этот показатель мог достигать 400–500 л.

Любое современное оборудование проходит многократные испытания в различных условиях и только после этого поставляется производителям молока, которые получают гарантии, что новые установки будут работать в заявленном режиме с определенной производительностью. Такой подход позволяет не только предоставлять заказчикам новые технологические решения, но и предлагать собственные промышленные стандарты, адаптированные под нужды производителя.

Ярким примером эффективности такого подхода стало создание Tetra Lactenso Aseptic – решения, в рамках которого компания предлагает оборудование для производства ультрапастеризованного молока, включая термообработку и промежуточное асептическое хранение. В рамках этой концепции были разработаны новые поколения модулей, а последние достижения компании, например, по уменьшению объема смешанной фазы внедрены на уровне целой линии. Установки Tetra Lactenso Aseptic разрабатываются компанией индивидуально для каждого заказчика, основываясь на его потребностях. Таким образом, производитель может сам определять необходимое ему время работы установки между мойками, а ему предлагается технологическое решение с учетом пожеланий к характеристикам конечного продукта и состава используемого сырья. Возможность контролировать время температурного воздействия позволяет производителю выбирать, какой продукт он хотел бы получить на выходе. Если говорить о будущем обработки молока в целом, то, несмотря на продолжающиеся исследования в сфере альтернативных способов (радиационное и ультрафиолетовое облучение, фильтрация и другие), тепловая обработка останется основным методом, применяемым в молочной промышленности. Технологии в этой области будут развиваться с учетом целей, одинаково важных для производителей молока по всему миру: повышение качества продукта и снижение затрат. В настоящее время перед разработчиками новых решений компании Тетра Пак стоит задача добиться уменьшения температурного воздействия на молоко при сохранении гарантий его безопасности. Одним из способов может стать дальнейшее сокращение времени нагревания и охлаждения продукта. Снижения производственных затрат можно добиться за счет уменьшения энергоемкости производства, а также увеличения производительности установок.

С полными текстами всех статей
вы можете ознакомиться
на страницах журнала

Источник

Глава 3. ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА МОЛОКА

ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА МОЛОКА

Тепловая обработка молочного сырья проводится с целью его обеззараживания. Она должна обеспечить не только надежное подавление жизнедеятельности микроорганизмов, но и максимально возможное сохранение исходных свойств молока. Любое тепловое воздействие на молоко нарушает его первоначальный состав и физико-химические свойства. Степень физико-химических изменений составных частей молока зависит главным образом от температуры и продолжительности тепловой обработки.

Молочные белки под действием тепла денатурируют. Наиболее чувствительны к нагреванию сывороточные белки, которые денатурируют при температурах выше 65 °С, казеин же обладает высокой тепловой стойкостью. При температурах выше 100 °С начинается частичное разложение лактозы, в результате которого молоко приобретает специфический вкус, запах и цвет (бурый). Молочный жир при нагревании до 100 °С практически не меняется. В процессе тепловой обработки частично разрушаются витамины, особенно водорастворимые (С, B12, тиамин и др.), а также инактивируются ферменты (редуктаза, фосфатаза, пероксидаза). Минеральные соли в результате перехода растворимых солей кальция и фосфора в нерастворимое состояние частично выпадают в осадок. Изменение составных частей молока, вызывающих отрицательное влияние на пищевую ценность и органолептические показатели, должно быть незначительным.

К видам тепловой обработки относятся пастеризация, стерилизация и термизация.

ПАСТЕРИЗАЦИЯ МОЛОКА

Пастеризация молока – это тепловая обработка молока с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе патогенных. Режим пастеризации должен обеспечить также получение заданных свойств готового продукта, в частности органолептических показателей (придать вкус, нужную вязкость, плотность сгустка).

Эффект пастеризации, обусловленный степенью гибели патогенной микрофлоры, влияет на выбор режимов и способов пастеризации. Из патогенных микроорганизмов более устойчивыми к тепловой обработке являются бактерии туберкулеза. Поскольку работа по определению возбудителей туберкулеза сложна, то эффективность пастеризации принято определять по гибели не менее стойкой кишечной палочки. Эффект пастеризации зависит от температуры (t) и продолжительности тепловой обработки (z), взаимосвязь которых установлена в виде следующего уравнения: ln z = 36,84 – 0,48 t, где 36,84 и 0,48 – постоянные величины. В зависимости от этих факторов различают три режима пастеризации: длительная пастеризация – при температуре 60–63°С с выдержкой 30 мин; кратковременная – при температуре 74–78 °С с выдержкой 20 с; моментальная – при температуре 85–87 °С или 95–98 °С без выдержки.

Выбор режимов пастеризации предопределяется технологическими условиями и свойствами продукта. При содержании в продукте компонентов, отличающихся низкой термоустойчивостью, следует применять длительную пастеризацию. Процесс длительной пастеризации хотя и обеспечивает надежное уничтожение патогенных микробов и наименьшее изменение физико-химических свойств молока, однако требует больших затрат, связанных с использованием малопроизводительного оборудования.

Наиболее распространенным способом в производстве пастеризованного молока, кисломолочных продуктов, мороженого является кратковременная пастеризация. Этот способ также надежен для инактивации микробов и максимального сохранения исходных свойств молока. Моментальная пастеризация по воздействию на микробы и свойства молока аналогична кратковременной. Она рекомендуется для пастеризации сливок, из которых вырабатывается масло, и при производстве молочных консервов. Таким образом, все способы пастеризации позволяют получить продукт, безвредный для непосредственного употребления в пищу, но обладающий ограниченным сроком хранения.

Сопротивляемость микроорганизмов тепловой обработке увеличивается при повышении содержания жира и сухих веществ в продуктах (сливки, смесь для мороженого), так как жировые и белковые вещества оказывают защитное действие на микробные клетки. Поэтому для продуктов с повышенным содержанием жира и сухих веществ температуря пастеризации должна быть увеличена на 10–15 % по сравнению с температурой пастеризации молока.

Одновременно с процессом пастеризации для улучшения органолептических показателей молока и сливок проводится их дезодорация. Изменение органолептических показателей происходит вследствие наличия в молоке летучих веществ и газов, особенно кислорода, обусловливающих нежелательные вкус и запах. Кислород, присутствующий в молоке, при хранении способствует окислению жировой фракции и разрушению витаминов. Для удаления этих нежелательных веществ из молока используют вакуум-дезодорационные установки. Дезодорация осуществляется обычно при температуре 65–70 °С и разрежении 0,04–0,06 МПа в течение 4–5 с. При этих условиях молоко закипает, и вместе с парами удаляются нежелательные газы и летучие вещества.

Одной из разновидностей пастеризации является термизация.

Термизация – это тепловая обработка молока с целью увеличения продолжительности его хранения путем снижения общей бактериальной обсемененности молока. Ее проводят при температуре 65 °С в течение 15 с. Термизация в качестве низкотемпературной кратковременной тепловой обработки рекомендована для повышения стойкости сырого молока при хранении. В сыроделии термизацию применяют для обработки молока с повышенной бактериальной обсемененностью и предназначенного для созревания, а в производстве молочных консервов – для повышения термостойкости молока.

СТЕРИЛИЗАЦИЯ МОЛОКА

Стерилизация молока – это тепловая обработка молока (выше 100°С) с целью повышения стойкости в хранении путем уничтожения как вегетативных, так и споровых форм микроорганизмов.

Эффективность стерилизации Э_С определяется по разности десятичных логарифмов первоначальной концентрации спорообразующих микроорганизмов в исходном молоке С_Н и конечной концентрации спор С_К в продукте после тепловой обработки: Э_С = lg 10 С_Н – lg 10 С_К. Она должна быть в пределах от 9 до 10 Эффективность стерилизации находится в такой же прямой зависимости от температуры и продолжительности ее воздействия,, как и при пастеризации. Стерилизация по сравнению с пастеризацией проводится при более высоких температурах, но с менее продолжительной выдержкой, поэтому физико-химические свойства молока претерпевают почти такие же изменения, как при пастеризации.

В зависимости от особенностей производства и фасования, продукта различают периодическую и непрерывную стерилизацию в таре и в потоке с асептическим розливом. Периодическая стерилизация в таре осуществляется после фасования и герметического укупоривания продукта при температуре 110–120 °С в течение 15–30 мин. Для одноступенчатой стерилизации в таре служат стерилизаторы периодического действия – автоклавы. При периодической стерилизации продукт в таре загружают в стерилизатор, нагревают паром, выдерживают определенное время и охлаждают водой или воздухом до 40–50 °С. Периодический способ стерилизации обеспечивает высокую стойкость продукта при хранении даже в неблагоприятных условиях (при 50 °С) в течение 12 месяцев и более. Однако этот способ малопроизводителен и вызывает физико-химические изменения составных частей молока вследствие продолжительного теплового воздействия. В результате этих изменений молоко приобретает сильно выраженный кипяченый вкус, буровато-кремовую окраску.

Наибольшее распространение получила непрерывная стерилизация с одноступенчатым и двухступенчатым режимами. При одноступенчатой стерилизации в потоке продукт подвергают кратковременной ультравысокотемпературной обработке (УВТ) при температуре 130–150 °С в течение нескольких секунд, после чего фасуют в асептических условиях в стерильную тару. Стерилизация в потоке может осуществляться прямым или косвенным нагревом. Прямой нагрев осуществляется путем смешивания теплоносителя (пара) с продуктом, а косвенный нагрев – через теплопередающую поверхность. При смешивании с паром происходит практически мгновенное нагревание продукта, что позволяет использовать молоко более низкой термоустойчивости. Кроме того, мгновенное тепловое воздействие вызывает наименьшие физико-химические изменения. К существенным недостаткам указанного способа относятся низкий коэффициент регенерации тепла, повышенные требования к качеству пара, используемого для нагревания продукта.

Для стерилизации продукта способом косвенного нагрева применяют трубчатые, пластинчатые и для вязких продуктов скребковые теплообменники. Эти теплообменники характеризуются надежностью в работе, простотой обслуживания, высокой степенью использования тепла. Однако при стерилизации в теплообменниках косвенного нагрева быстрее образуется пригар на теплопередающих поверхностях.

Непрерывная стерилизация при двухступенчатом режиме осуществляется в следующей последовательности: первоначально продукт стерилизуют в потоке при 130–150 °С в течение нескольких секунд, затем после розлива и укупоривания вторично стерилизуют продукт в таре при температуре 110–118 °С в течение 15–20 мин. Двухступенчатый режим стерилизации предназначен не только для уничтожения микроорганизмов, имеющихся в сырье, но и попавших в продукт при его фасовании. Продукт, полученный при двукратном режиме стерилизации, обладает высокой стойкостью при длительном хранении.

При выборе способа стерилизации и типа установок следует учитывать условия эксплуатации, качество исходного сырья, вид вырабатываемого продукта и экономическую целесообразность.

Источник

Вам также может понравиться

Ясень семена способ распространения

Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической

Ярлыки способы создания ярлыков ос windows

Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки

Японское удобрение фуджима способ применения

Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка

Японский чай способ заварки

Технология заваривания японского чая Известно, что