Это самый простой, экономичный и эффективный способ, с помощью которого можно сделать молоко безопасным для потребителей, при сохранении его вкусовых качеств.
Пастеризация
Пастеризация, наряду со стерилизацией, является одним из основных методов тепловой обработки жидких продуктов. Технология открыта в середине XIX века французским ученым Луи Пастером, в честь которого она и названа. Используется для обеззараживания продуктов и увеличения срока их хранения.
В процессе пастеризации сырья, предварительно очищенного на молочных фильтрах, вегетативные формы бактерий погибают. Но споры остаются жизнеспособными. Если условия внешней среды по каким-то причинам меняются и становятся благоприятными, они вновь начинают усиленно развиваться. Поэтому пастеризованное молоко следует хранить ограниченное время при низких температурах. Считается, что после тепловой обработки пищевая ценность продукта остается практически на прежнем уровне. Вкусовые качества сохраняются, а изменения по составу и количеству ингредиентов минимальны.
В процессе консервирования пастеризация не применяется. Причиной является тот факт, что герметичная тара - слишком комфортная среда для развития спор анаэробных бактерий (то есть, получающих энергию путем субстратного фосфорилирования, при отсутствии кислорода). В таких случаях, а также в фармацевтике и медицине, используют тиндализацию.
По результатам теоретических исследований, предлагается три режима пастеризации, в зависимости от вида пищевого сырья и его свойств:
- Длительная. Температура от 63 до 65 град С, температура воздействия от 30 до 40 мин. Применяются ванны пастеризации молока. Изменения физико-химических свойств продукта минимальные. Патогенные микробы гарантированно уничтожаются. Остаточная микрофлора – это, в основном, споры и термофильные бактерии. Из-за того, что данный режим требует наличия больших производственных площадей, он применяется ограниченно.
- Кратковременная. Температура - от 72 до 76 град С, выдержка - 15-20 сек (по другим данным, 71-74 град С, 30-40 сек). В этом случае продукт подается молочными насосами на тонкослойные пластинчатые агрегаты. Они работают в паре с небольшими пластинчатыми или трубчатыми выдерживателями. Значительная часть термофилов подавляется. Но свойства и состав сырья меняются сильнее, чем при длительной.
- Мгновенная. Температура - от 85 до 87 град С, выдержка – несколько секунд. Применяются трубчатые или пластинчатые пастеризаторы. Микробиологическая чистота – максимальная. Процесс идет, как и при кратковременной, непрерывно. Однако, значительно меняются свойства продукта.
Кроме указанных режимов, применяют ультрапастеризацию, при температуре более 100 град С, без выдержки.
Уравнение Дельберга-Кука
Теоретические основы процесса разработаны Г. А. Куком (СССР). В основе - положение о том, что изменение физико-химических свойств продукта, помещенного в ванну пастеризации молока, и подавление микробов под нагревом происходит не сразу. Чтобы бактерии погибли, высокая температура должна действовать в течение определенного времени. Указанный период нужен для того, чтобы клетка микроорганизма прогрелась, а затем в ней начали происходить сложные биологические процессы, в результате которых она прекратит свою жизнедеятельность. Повышение температуры оказывает бактерицидное действие за счет денатурации мембранных и ферментных белковых компонентов. Полипептидные цепи разворачиваются, теряя при этом свои биологические свойства. Вторым постулатом является утверждение о том, что термостойкость микроорганизмов зависит от среды их существования.
Между длительностью тепловой обработки продукта, который перекачивается пищевыми насосами через пастеризатор, и температурой нагрева существует зависимость. Она выражается уравнением Дельберга-Кука:
Ln z = a – b * t
Где t – температура пастеризации; z – время теплового воздействия, достаточное при температуре t; a и b – коэффициенты. Они зависят от среды обитания микроорганизмов и устойчивости бактерий.
Г. А. Кук выяснил, что патогенная микрофлора будет уничтожена полностью, а прочая – максимально возможно, при сохранении качества молока, в том случае, если a = 36,84, а b = 0,48. С учетом найденных числовых значений, уравнение Дельберга-Кука приобретает вид:
Ln z = 36.84 – 0.48 * t
Из данного равенства видно, что, если температура процесса повысится даже незначительно, то время тепловой обработки намного сократится. Это значит, что процесс получится более рентабельным, термоизолированные емкости для хранения пастеризованного молока будут наполняться быстрее. Режимы, рассчитанные по приведенной формуле, гарантируют достаточную микробиологическую чистоту продукта.
Критерий Пастера
Чтобы охарактеризовать процесс, применяется средний эффект пастеризации за определенное теоретическое (то есть, по расчету - достаточное для уничтожения микробов) время z. Если q – это фактическое время термообработки, то данный параметр равен q/z. Эту величину считают показателем завершенности. Если q < z, то пастеризация проведена частично и микробиологическая чистота сырья не гарантирована. В молочных бидонах окажется слишком много бактерий, что недопустимо. При q = z – процесс полностью завершен. В случае q > z, необходимые результаты тоже достигнуты, но работа была излишне длительной.
По предложению Г. А. Кука, средний эффект пастеризации назвали «критерий Пастера», с обозначением Ра.
Поскольку пастеризация – процесс продолжительный, то величина Ра зависит от того, как изменяется температура жидкости с течением времени. Например, в пластинчатых аппаратах уничтожение микробов происходит в пастеризационной секции при критической температуре. Затем – в выдерживателе. После этого, частично, в секции рекуперации или регенерации. Чтобы определить суммарный (интегральный) эффект по каждому участку, вычисляется элементарный эффект процесса (dq/z) за бесконечно малую единицу времени (dq). После чего берется интеграл по формуле:
Ра = ʃ (dq / z)
Пастеризация считается завершенной, если суммарный критерий Пастера по всем участкам агрегата равен или больше единицы:
Σ Ра ≥ 1
Итоговая популяция бактерий (число Мечникова)
В результате проведения пастеризации надо добиться, чтобы популяция микробов количественно снизилась до определенного минимального уровня. Это условие выражается формулой:
NК < Ме
Здесь NК – количественный показатель микробного биоценоза в молоке по итогам пастеризации; Ме – число Мечникова. Оно представляет собой минимум микробной популяции, обусловленный экономическими и технологическими условиями. Если данное неравенство выполняется, то в молочных флягах будет здоровый и безопасный продукт.
Прочие факторы, влияющие на эффективность пастеризации
Температура нагрева и продолжительность термообработки – это главные, но не единственные факторы, влияющие на эффективность пастеризации молока. Кроме них, надо учитывать большое количество второстепенных условий. От этого зависит рабочий режим и, следовательно, выбор оборудования (ванны длительной пастеризации, пластинчатые или трубчатые агрегаты).
Механическая загрязненность сырья. Много бактерий находится в слизи и всевозможных примесях. Во время пастеризации, особенно, если требуется небольшая выдержка, эти включения прогреваются хуже. Они как бы «защищают» находящиеся в них микробы, из-за чего последние не уничтожаются полностью. Чем больше в продукте механических частиц и чем они крупнее, тем сложнее избавить молоко от бактерий. В связи с этим, становится понятной важность очистки продукта на молочных фильтрах, для повышения эффективности процесса.
Степень обсемененности. После проведения пастеризации, некоторое число бактерий в сырье, все-таки, остается. Их немного, сотые доли процента от начального количества. Проблема в том, что, чем выше первоначальная обсемененность продукта, тем больше микробов окажется в нем после термообработки. Причем, выживут, в первую очередь, термофильные расы. Их развитие в пастеризованном молоке совсем нежелательно.
Возраст микробной клетки. От возраста клетки зависит ее чувствительность к нагреву. Молодые, которые появились за несколько часов до начала термообработки, гибнут быстрее, по сравнению с теми, что «прожили» хотя бы сутки. Исходя из этого, долгое хранение молока, даже в термоизолированных емкостях при низких температурах, нежелательно. Конечно, в таких условиях размножение микробов прекращается. Но клетки образуют устойчивые формы, из-за чего пастеризация оказывается менее эффективной.
Кислотность. Молоко для пастеризации должно быть с кислотностью до 22 град Т. Если этот параметр выше то, при нагревании, белки частично сворачиваются. Из-за этого на нагревающей поверхности установки возникает слой пригара. Он снижает теплопроводность стенок, эффективность процесса уменьшается. Если кислотность выше, чем 27 град Т, то, под влиянием нагрева, белки сворачиваются полностью. Такое молоко пастеризовать нельзя.
Период получения продукта.
Устойчивость бактерий к нагреву зависит от условий содержания животных. В сырье, полученном в стойловый период, после проведения пастеризации остается в 3 – 5 раз больше микробов, чем в молоке, надоенном в то время, когда животные на пастбищах.
Вспенивание сырья. Наличие в молоке пены снижает эффективность пастеризации из-за того, что она прогревается хуже, чем сам продукт. Из-за этого бактерии, находящиеся в пене, в ходе тепловой обработки погибают не полностью. Поэтому вспенивания молока надо избегать.
Состав продуктов переработки. Кроме цельного сырья, прошедшего через фильтр тонкой очистки молока, пастеризуют сливки, смеси для мороженого, молоко обезжиренное. В них присутствует разное количество сухих веществ и жира. Это значительно сказывается на эффективности процесса. Чем больше в продукте указанных компонентов, тем сильнее микроорганизмы сопротивляются действию нагрева. В таких случаях надо увеличивать продолжительность выдержки или поднимать температуру на 8 – 10 град С.
Активность воды. В обезжиренном и цельном молоке, пахте и сыворотке вода достаточно активна. После сгущения этих же продуктов, а также в чеддеризованной сырной массе, смеси для мороженого, в сладком сгущенном молоке или плавленом сыре большое количество влаги оказывается в связанном виде. Ее активность снижена. Из-за этого сопротивляемость микробов нагреванию увеличивается.
Все перечисленные выше факторы надо учитывать, выбирая режим пастеризации.
8:00‑18:00
Выходные
Вопросов: 1