Тема: Тепловая обработка молочного сырья
Термизация молочного сырья – процесс нагрева (термообработки) при температуре от 60 до 650С с выдержкой от 2 до 30 сек;
Пастеризация – это процесс термообработки при температуре выше 670С с выдержкой от 2 до 30 сек;
Стерилизация – процесс термообработки при температуре выше 1000С и выдержках, обеспечивающих получение продукта, отвечающего требованиям промышленной стерильности.
Ультравысокотемпературная обработка (УВТ - обработка) – процесс термообработки перед фасованием при температуре выше 1350С с выдержкой до 10 сек.
Термизация практически уничтожает все клетки группы кишечных палочек, но не обеспечивает достаточно полное уничтожение микрофлоры. В связи с этим ее применяют в комбинации с обязательной последующей пастеризацией молока (после созревания) по оптимальному режиму. Проведение термизации позволяет продлить сроки хранения молока при температуре от 5 до 60С до (60+12) часов.
Пастеризация – это тепловая обработка молока при температуре ниже 1000С.
Цели пастеризации:
1. Уничтожение патогенной микрофлоры в вегетативной форме.
2. Снижение общей бактериальной обсемененности.
3. Разрушение ферментов сырого молока, вызывающих порчу пастеризованного молока, снижающих его стойкость в хранении.
4. Получение продукта, безопасного для потребителя в санитарно – гигиеническом отношении.
5. Направленное изменение физико-химических свойств молока для получения заданных свойств готового продукта, в частности, органолептических свойств, вязкости, плотности сгустка и т.д.
Основными критериями надежности пастеризации является режим термической обработки, при котором обеспечивается гибель наиболее стойкого из патогенных микроорганизмов – туберкулезной палочки. Эффективность пастеризации в процентах выражается отношением количества уничтоженных клеток к содержанию бактериальных клеток в сыром молоке. При правильном ведении процесса пастеризации эффективность достигает 99,99%. Количество оставшихся бактерий при высокой эффективности пастеризации составляет 0,01%, при низкой эффективности – 1,5–2%, удовлетворительная пастеризация при содержании остаточной микрофлоры 0,1%. Микрофлора, которая остается в молоке после пастеризации, называется остаточной. Характер остаточной микрофлоры зависит в первую очередь от режимов пастеризации. Так, микрофлора молока, пастеризованного при 850С без выдержки, состоит из термоустойчивых молочнокислых палочек и бактериальных спор. При кратковременной и длительной пастеризации в качестве остаточной микрофлоры преобладают термофильные молочнокислые стрептококки и палочки, энтерококки, микрококки, бактериальные споры и бактериофаги.
Молоко после пастеризации и охлаждения поступает на разлив или хранение в емкостях, при этом дополнительно обсеменяется БГКП, мезофильными молочнокислыми стрептококками, термоустойчивыми палочками.
На предприятиях молочной промышленности применяют следующие способы и режимы пастеризации молока:
1. Длительная пастеризация осуществляется при температуре 63–650С с выдержкой 30 мин (оборудование – ванны длительной пастеризации, танки универсальные). Недостатки: длительный процесс, не уничтожается вся микрофлора.
2. Кратковременная пастеризация осуществляется при температуре (76+2)0С с выдержкой 20 сек (оборудование – пластинчатые пастеризационно – охладительные установки). Преимущества: процесс происходит в потоке без доступа воздуха, сохраняются витамины.
3. Моментальная пастеризация осуществляется при температуре 85–870С без выдержки (оборудование – трубчатые пастеризаторы). Недостаток – отсутствие секции регенерации.
При выборе режима пастеризации необходимо учитывать особенности технологии того или иного молочного продукта. Так, при изготовлении сычужных сыров температура пастеризации устанавливается в пределах 72–76 0С, чтобы не вызвать денатурации и перехода в сырную массу сывороточных белков, казеин становится гидрофобным, и влияет на процесс синерезиса.
При производстве кисломолочных продуктов используют высокий режим пастеризации – температура до 950С, чтобы оказать тепловое воздействие на белковую систему молока, с целью обеспечения хорошей консистенции кисломолочных продуктов, сделать казеин гидрофильным, чтобы предотвратить отделение сыворотки в готовом продукте.
Сопротивляемость микроорганизмов тепловой обработке увеличивается при повышении содержания жира и сухих веществ в продуктах (сливки, смесь для мороженного), так как жировые и белковые вещества оказывают защитное действие на микробные клетки. Поэтому для продуктов с повышенным содержанием жира и сухих веществ температура пастеризации должна быть при высоких температурах и более длительном времени.
Основными факторами, влияющими на эффективность пастеризации являются:
1. Температура нагревания и время ее воздействия на молоко. Чем ниже температура, тем продолжительнее время пастеризации.
2. Кислотность молока. Пастеризация молока производится при кислотности не выше 220Т, так как при большей кислотности белки молока при нагревании частично свертываются, и на греющей поверхности пастеризатора образуется слой пригара. Этот слой ухудшает теплопроводность через греющую поверхность пастеризатора, что отражается на эффективности пастеризации.
3. Степень обсемененности. В процессе пастеризации в молоке сохраняется некоторое количество микроорганизмов, составляющие десятые или сотые доли процентов от их общего количества. В связи с этим в молоке с большей первоначальной обсемененностью после тепловой обработки остается большее количество микроорганизмов, это в основном термофильные расы, развитие которых в пастеризованном молоке также нежелательно.
4. Возраст бактериальной клетки. Бактериальная клетка в зависимости от возраста проявляет различную чувствительность к действию высоких температур. Молодые клетки, появившиеся в молоке за несколько часов до пастеризации, погибают, быстрее, чем старые клетки. Поэтому длительное хранение нежелательно, даже охлажденного молока.
5. Вспенивание. При большом пенообразовании микроорганизмы, находящиеся в пене, не уничтожаются из–за слабого прогрева пены, что также снижает эффективность пастеризации.
6. Механическая загрязненность молока. В частичках механической примеси и слизи находится значительное количество бактерий. Эти частицы прогреваются труднее, поэтому перед пастеризацией молоко необходимо очистить.
При тепловом способе стерилизации в молоке уничтожаются не только вегетативные формы микроорганизмов, но и их споры, происходит инактивация ферментов, минимально изменяется его вкус, цвет и питательная ценность.
Режим стерилизации зависит от качества исходного сырья, в частности от его бактериальной обсемененности и термоустойчивости, либо требуемый режим стерилизации определяется количеством и видом спорообразующей микрофлоры сырого молока. Главным требованием к сырью для производства стерилизованных продуктов является – термоустойчивость. Если сырьё не термостойкое, то происходит образование хлопьев или даже свертывания. Эффективность стерилизации находится в прямой зависимости от температуры и продолжительности ее воздействия.
Способы стерилизации.
В молочной промышленности в зависимости от особенностей производства различают периодическую и непрерывную стерилизацию молока и молочных продуктов в таре и в потоке с асептическим розливом.
1. Периодическая стерилизация в таре может осуществляться одноступенчатым способом – после розлива в тару и герметической укупорки при 110-120ºC с выдержкой 15-30 минут. Для одноступенчатой стерилизации в таре служат стерилизаторы периодического действия – автоклавы. Данный способ стерилизации обеспечивает высокую стойкость продукта при хранении, однако он малопроизводителен, и вызывает физико-химические изменения составных частей молока.
2. Непрерывная стерилизация при двухступенчатом способе осуществляется следующим образом: первоначально продукт стерилизуют в потоке при 130-150ºC с выдержкой 3-5 секунд, затем после розлива и герметической укупорки вторично стерилизуют продукт в таре при температуре 110-118ºC в течение 15-20 минут. Двухступенчатый режим стерилизации позволяет инактивировать не только микроорганизмы, имеющиеся в сырье, но и попавшие в продукт при его расфасовке. Готовый продукт можно хранить и употреблять в течение года.
При стерилизации используют прямой или косвенный нагрев продукта.
При прямом нагреве в пароконтактной головке качество продукта зависит от качества пара, используемого для нагрева продукта. Он должен быть сухим, насыщенным, без посторонних примесей и запахов. Однако имеется преимущество прямого нагрева – практически мгновенное нагревание всей массы продукта, что позволяет использовать молоко более низкой термоустойчивости. Кроме этого, мгновенное тепловое воздействие вызывает наименьшие физико-химические изменения составных частей молока. Прямая передача пара применяется реже из-за больших энергозатрат при удалении конденсата.
Для косвенного нагрева используют трубчатые, пластинчатые и для вязких продуктов скребковые теплообменники, которые характеризуются надежностью в работе, простотой обслуживания, высокой степенью использования тепла. Основная трудность, возникающая при использовании косвенных систем, особенно с пластинчатыми теплообменниками, заключается в пригарообразовании, так как нагрев осуществляется через теплообменную поверхность. Степень разрушения компонентов молока при стерилизации различна и зависит от режима стерилизации.
Еще одним способом стерилизации является УВТ-обработка молочного сырья.Наиболее прогрессивной является стерилизация продукта в потоке при ультравысокотемпературном режиме 135-150ºC с выдержкой несколько секунд с последующим фасованием продукта в асептических условиях в стерильную тару. Подогрев осуществляется паром, косвенным нагревом или в результате прямого теплообмена.
При ультравысокотемпературной стерилизации в меньшей степени разрушаются компоненты молока. Если молоко стерилизуется в потоке при УВТ-режиме, цвет его не изменяется или делается несколько белее. Вкус молока, подвергнутого стерилизации при УВТ-обработка формулируется под влиянием, как тепловой обработки, так и продолжительности хранения. В отличие от стерилизованного в таре молока молоко, обработанное при ультравысокотемпературном режиме, не обладает резко выраженным привкусом кипяченого молока.
Отдельные компоненты молока при УВТ-режимах разрушаются меньше, следовательно, биологическая ценность молока, стерилизованного в таре. Стерилизованное молоко, полученное УВТ-обработкой с асептическим розливом, приближается по своим свойствам к пастеризованному молоку, но обладает длительным сроком хранения.