Цель тепловой обработка молока это — уничтожение по возможности большей части микрофлоры и подготовка молока (улучшение его химического состава для развития микроорганизмов, а также физических свойств получаемых сгустков) для проведения сквашивання; сквашивание и созревание: в этом случае создают условия, способствующие развитию микрофлоры заквасок в нужном направлении и получению продукта с определенными заданными свойствами; охлаждение и хранение продуктов: цель их — создание условий, при которых прекращается развитие по возможности всей микрофлоры и сохраняются физические и химические свойства готового продукта и его органолептические показатели.
Для приготовления кисломолочных продуктов используют преимущественно пастеризованное молоко, причем режимы пастеризации устанавливают значительно более жесткие, чем при производстве питьевого молока, с учетом целого ряда технологических требований. В связи с этим необходимо выявить основные группы микрофлоры пастеризованного молока и возможное влияние каждой из этих групп на качество кисломолочных продуктов при совместном развитии с микроорганизмами закваски. При оценке роли микрофлоры пастеризованного молока, предназначенного для производства кисломолочных продуктов, необходимо учесть, что молоко после тепловой обработки пе охлаждают, а заквашивают и выдерживают длительное время при температуре сквашивания. Как правило, эта температура достаточно высокая (от 18—20 до 45—50°С). При такой температуре могут развиваться не только микроорганизмы, вносимые с заквасками, но и какая-то часть остаточной микрофлоры пастеризованного молока.
В результате этого в основном увеличивается количество только тех микроорганизмов, которые способны выдерживать интенсивное нарастание кислотности в процессе сквашивания молока. Споровая протеолитическая микрофлора и маслянокислые бактерии в этих условиях не развиваются[6]. В производстве кисломолочных продуктов наибольшую роль могут сыграть такие представители остаточной микрофлоры пастеризованного молока, как молочнокислые бактерии. Молочнокислые стрептококки типа энтерококков развиваются в молоке медленно и не могут влиять на изменение кислотности продукта, так как предел их кислотообразования часто бывает ниже предела кпслотообразо-вания микрофлоры заквасок. Между тем основной порок этих продуктов — излишняя кислотность, возбудителем которого являются представители остаточной микрофлоры пастеризованного молока — термоустойчивые молочнокислые палочки. У этих микроорганизмов предел кислотообразования в молоке значительно выше, чем у Str. lactis.
С точки зрения сохранения качества питьевого молока эта группа не могла интересовать исследователей как технически вредная, хотя на значение молочнокислых палочек, выдерживающих пастеризацию, для сыроделия указывали первоначально С. А. Королев (1932), а в дальнейшем — Дж. Г. Франклин и М. Е. Шарп (1962). Количество молочнокислых палочек как в сыром, так и пастеризованном молоке по отношению к общему объему микрофлоры невелико и часто не превышает 25—250 клеток в 1 мл.
Обычными методами исследования не удается выявить труппу молочнокислых палочек в остаточной микрофлоре пастеризованного молока. Эти палочки не растут на питательных средах, применяемых при исследованиях молока (МПА, среда из сухого питательного агара). Даже на такой богатой питательной среде, как агар с гидро-лизованным молоком, не всегда удается добиться роста этих микроорганизмов. Температура 37° С, принятая в стандартной методике для определения общего количества бактерий в молоке, также не является для них оптимальной. Основными видами тепловой обработки, применяемыми сегодня при производстве молока в промышленных масштабах, являются ультрапастеризация, стерилизация и пастеризация[3].
В процессе стерилизации молоко, как правило, в таре нагревается выше 100 °С и выдерживается при такой температуре в течение 20–30 с. Стерилизация позволяет уничтожить патогенную микрофлору, но длительное температурное воздействие негативно влияет на вкусовые качества молочных продуктов. 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[3]. Термоустойчивые палочки удалось обнаружить в молоке, пастеризованном при 75°С с выдержкой 15—20 с и при 80°С с выдержкой 15—20 с. Нередко эти микроорганизмы обнаруживаются в молоке, предназначенном для заквасок, и в молоке, пастеризованном при 90—95°С, но недостаточно выдержанном при этих температурах. В молоке, пастеризованном при 75—80°С, наибольший удельный вес занимают термостойкие молочнокислые стрептококки, палочек же значительно меньше. В результате пастеризации при 85—90°С погибает основная масса стрептококков и в молоке остаются преимущественно термоустойчивые палочки. Еще одним способом тепловой обработки молока является ультрапастеризация, в процессе которой молоко нагревают до 137 °С и через 4 с охлаждают.
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[6]. 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.
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[6]. При этом непрерывное развитие технологий позволяет совершенствовать процессы тепловой обработки молока, учитывая требования производителей. Ассортимент-молока достаточно обширен и многообразен. Для непосредственного употребления в пищу используют пастеризованное или стерилизованное молоко.
studfiles.net
Тепловая обработка — одна из основных и необходимых технологических операций переработки молока, проводимых с целью обеззараживания. Эффективность тепловой обработки связана с термоустойчивостью молока, обусловливаемой его белковым, солевым составом и кислотностью, которые, в свою очередь, зависят от времени года, периода лактации, физического состояния и породы животных, режимов и рациона кормления и др.
При тепловой обработке молоко и молочные продукты претерпевают сложные изменения биохимических и физико-химических свойств, а также видоизменения составных частей молока. Цель тепловой обработки многообразна, а именно: снижение общего количества микроорганизмов и уничтожение патогенных форм, инактивация (разрушение) ферментов молока для повышения стойкости при длительном хранении, обеспечение специфических вкуса, запаха, цвета и консистенции, создание благоприятных температурных условий для проведения заквашивания, выпаривания, хранения, а также процессов механической обработки и др. Режим тепловой обработки молока для выработки каждого вида продукции определен технологической инструкцией. При этом молоко нагревают до температуры пастеризации, а затем выдерживают и быстро охлаждают до требуемой температуры. Совмещение операций нагрева и охлаждения продиктовано технологическими и санитарными требованиями, а также возможностью использования теплоты горячего продукта. Для этого горячий продукт направляется в специальную секцию аппарата (пластинчатого или трубчатого) для предварительного нагрева холодного продукта, поступающего на пастеризацию. Эту операцию называют регенерацией теплоты, а аппараты или их части — регенераторами или секциями регенерации. Применение этой операции позволяет получить определенную экономию тепловой энергии, расходуемой на пастеризацию. Пастеризация.Тепловая обработка молока проводится для предохранения молочных продуктов от порчи и повышения стойкости при хранении.В процессе тепловой обработки изменяются основные компоненты молока, а также вязкость, кислотность, поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал, вкус, запах, цвет, способность молока к отстою сливок и сычужному свертыванию. Длительное воздействие высоких температур часто вызывает нежелательные изменения составных частей молока, его физико-химических свойств, органолептических и технологических свойств. Поэтому при всех видах тепловой обработки стремятся максимально сохранить исходные свойства молока, его пищевую ценность. В молочной промышленности применяют два вида высокотемпературной обработки: пастеризацию и стерилизацию; в домашних условиях - молоко кипятят. Пастеризация молока – нагревание молока до температуры не выше 100°С с разной выдержкой. Свое название этот процесс получил по имени французского ученого Луи Пастера, который впервые применил тепловую обработку как способ сохранения молока и продуктов. Впервые пастеризация молока была применена на практике доктором Сокслетом в Германии в 1886г. Цель пастеризации – уничтожение микрофлоры, которая развивается в процессе получения и последующей обработки. Однако следует помнить, что пастеризацией нельзя превратить молоко удовлетворительного качества в молоко хорошего качества.В хозяйствах молоко подвергают пастеризации, если хозяйство доставляет молоко в торговую сеть или в учреждения общественного питания. Молоко пастеризуют для его обеззараживания от болезнетворных возбудителей на фермах, неблагополучных по инфекционным заболеваниям (ящуру, бруцеллезу, туберкулезу). Пастеризация убивает вегетативные формы бактерий, при этом споровые формы не уничтожаются. Пастеризация может быть длительной, кратковременной и моментальной или мгновенной.
•Длительная пастеризация – нагревание молока до температуры 63- 65°С с выдержкой 30 мин.
•Кратковременная пастеризация - нагревание до температуры 72-76°С с выдержкой 15-20 с;
•Моментальная пастеризация - нагревание молока до температуры 85-90°С без выдержки. Пастеризуют молоко и при температуре 95-97°С с выдержкой 10 мин.
На фермах, неблагополучных по бруцеллезу и туберкулезу, необходимо проводить пастеризацию молока при температуре 70°С в течение 30 минут , или при температуре 85-90°С в течение 15-20с, а при заболевании коров ящуром следует проводить пастеризацию при температуре 85-90°С в течение 30 с. или кипятить в течение 5 мин. Эффективность пастеризации зависит от вида и количества микроорганизмов в исходном сырье. Если в молоке содержится много термостойких бактерий, то эффективность пастеризации снижается, при преобладании психрофильных рас - повышается. На эффективность пастеризации влияет степень механического загрязнения молока (при кратковременной пастеризации не все частицы механических примесей успевают прогреться до нужной температуры, и бактерии, находящиеся на их поверхности, могут сохраняться). Поэтому перед пастеризацией необходима тщательная очистка молока). Эффективность пастеризации определяется также конструкцией пастеризаторов. Эффективность пастеризации принято выражать процентным отношением числа бактерий, уничтоженных пастеризацией, к количеству бактерий, содержащихся в исходном сырье. Применяемые в настоящее время режимы пастеризации обеспечивают уничтожение 99,98% бактерий и не придают молоку привкуса пастеризации.
Стерилизация – это тепловая обработка молока при температуре выше 100°С с целью уничтожения в нем всех бактерий, их спор и инактивации ферментов при минимальном изменении вкуса, цвета и питательной ценности.
Это позволит получить продукт, безопасный в санитарно-гигиеническом отношении, и обеспечить его длительное хранения при температуре окружающей среды без изменения качества. При этом температура и продолжительность нагревания зависят от количества и вида спорообразующей микрофлоры исходного молока. Эффективность стерилизации зависит от температуры и продолжительности ее воздействия. С увеличением температуры, споры разрушаются намного быстрее, чем происходят химические реакции, приводящие к нежелательным изменениям вкуса, цвета и питательной ценности продукта.
Способы стерилизации:
•химический
•механический
•радиоактивный
•электрический
•тепловой
Тепловой способ считают наиболее надежным, экономически выгодным и нашедшим наиболее широкое применение в промышленности. Способы бактериального обеззараживания молока представлены в таблице 19.
Метод бактофугации - очищение молока от бактерий путем центрифугирования, при котором удаляется до 99.9% бактерий. В Дании разработан способ стерилизации путем распыления молока в камерах при температуре 300°С. Существуют такие методы, как метод ионизирующего облучения; метод высокочастотного нагрева; метод химической обработки молока (перекисью водорода h3O2, озоном, насыщение O2 под давлением). Выше перечисленные методы находятся в стадии экспериментальных исследований, их применение пока ограничено, т.к. они вызывают глубокие изменения в химическом составе молока. На заводах средней и малой мощности применяют способ стерилизации молока – актинизацию, основанный на использовании ультрафиолетового и инфракрасного излучения (молоко пропускается через трубы, изготовленные из изоляционного материала, проницаемого для излучения). В молочной промышленности стерилизация молока и молочных продуктов осуществляется в таре и в потоке. Стерилизация в таре может осуществляться: одноступенчатым способом – после разлива в тару и последующей ее герметической укупорки при температуре 110-120°С с выдержкой 15-30 мин; двухступенчатым способом – первоначально в потоке (до разлива в тару) при температуре 130-150°С в течение нескольких секунд, затем вторично после разлива продукта в тару и ее герметической упаковки (укупорки) при температуре 110-118°С в течение 10-20 мин. Готовый продукт можно хранить и употреблять в течение года. При стерилизации в таре – изменяется вкус и снижается питательная ценность молочного продукта. Наиболее прогрессивной является стерилизация в потоке при ультравысокотемпературном «УВТ» режиме (135-150°С с выдержкой в несколько секунд) с последующим фасованием молока (в асептических условиях) в стерильную тару. По окончании тепловой обработки молоко охлаждают до температуры ниже 10 °С и хранят при температуре не выше той, до которой охладили. При этом необходимо следить за тем, чтобы не произошло повторного загрязнения.
●Охлаждение молока – наиболее доступный способ сохранения качества молока. Цель охлаждения – подавление развития микрофлоры, попавшей в молоко во время доения, и сохранение возможно дольше бактерицидной фазы.
Оптимальной температурой для роста и развития является 25- 40 °С и pH среды 6,8-7,4. Рост и развитие молочнокислых бактерий, вызывающих сквашивание молока, приостанавливаются при температуре около 10°С и прекращаются при 2- 4 °С. В свежевыдоенном молоке содержатся вещества, не только препятствующие росту бактерий, но и уничтожающие их: в молозиве - лактенин I; в молоке - лактенин II. Молоко является хорошей средой для молочнокислых, колиформных, маслянокислых, пропионовокислых и гнилостных бактерий. Как мы уже выяснили, что они в молоко попадают с вымени животного, из воздуха, с рук человека, посуды и т.д. Выдоенное молоко охлаждают до температуры 3- 8 °С (чем ниже температура, тем лучше). Обычно срок от доения до переработки составляет несколько часов, и на ферме используют различные источники холода: холодный воздух, холодную или ледяную воду, лед, сжиженный газ, машинный холод. Вода снижает температуру молока в 20 раз быстрее, чем воздух. Для охлаждения 1 л. молока необходимо до 5 л. h3O. Следует иметь ввиду, что вода охлаждает молоко только до температуры на 2 °С выше температуры самой воды .В свежевыдоенном молоке, имеющем оптимальную температуру для размножения, микробы не развиваются, что объясняется бактерицидными свойствами. Если своевременно молоко не охладить, через 2-3 часа молоко теряет свои бактерицидные свойства и начинает скисать. Бактерицидные свойства молока зависят также от степени загрязненности молока во время доения коров. Температура охлаждения молока зависит от сроков его хранения. Охлаждение молока основано на теплообмене между теплым молоком и хладоносителем (воздух, вода, рассол). Наиболее простой способ охлаждения - во флягах – но он очень трудоемкий и низкий коэффициент теплоотдачи даже при низких температурах окружающей среды: для охлаждения молока от 35 до 8,5°С при температуре окружающей среды 8 °С требуется 3 часа и для этого необходимо иметь бассейны. Чтобы охладить 100 л. молока от 35 до 10 °С требуется 60 кг льда, до 5 °С – 70кг. Из коровников молоко транспортируют по молокопроводу (может быть подземным и наземным).
poisk-ru.ru
Тепловая обработка молока
Первичная тепловая обработка молока, пастеризация молока, стерилизация и охлаждение молока — одна из основных и необходимых технологических операций переработки молока, проводимых с целью обеззараживания. Эффективность тепловой обработки связана с термоустойчивостью молока, обусловливаемой его белковым, солевым составом и кислотностью, которые, в свою очередь, зависят от времени года, периода лактации, физического состояния и породы животных, режимов и рациона кормления и др.
При тепловой обработке молоко и молочные продукты претерпевают сложные изменения биохимических и физико-химических свойств, а также видоизменения составных частей молока.
Цель тепловой обработки многообразна, а именно: снижение общего количества микроорганизмов и уничтожение патогенных форм, инактивация (разрушение) ферментов молока для повышения стойкости при длительном хранении, обеспечение специфических вкуса, запаха, цвета и консистенции, создание благоприятных температурных условий для проведения заквашивания, выпаривания, хранения, а также процессов механической обработки и др.
Тепловая обработка молока пастеризатором
Тепловая обработка молока представляет собой комбинацию режимов воздействия температуры (нагрева или охлаждения) и продолжительности выдержки при этой температуре. Причем продолжительность выдержки при заданной температуре должна быть такой, чтобы был получен необходимый эффект. В молочной отрасли тепловая обработка проводится при температуре до 100 и свыше 100 °С.
При нагревании до 100 «С в молоке погибают только вегетативные формы, а при температуре более 100 «С — вегетативные и споровые формы. Основными процессами тепловой обработки молока, вызывающими подавление жизнедеятельности микроорганизмов, являются пастеризация и стерилизация. В качестве теплоносителя для пастеризации применяют горячую воду и водяной насыщенный пар, а для стерилизации — водяной насыщенный пар.
Кроме того, при тепловой обработке молоко подвергают охлаждению, подогреву (нагреву), термовакуумной обработке.Режим тепловой обработки молока для выработки каждого вида продукции определен технологической инструкцией. При этом молоко нагревают до температуры пастеризации, а затем выдерживают и быстро охлаждают до требуемой температуры. Совмещение операций нагрева и охлаждения продиктовано технологическими и санитарными требованиями, а также возможностью использования теплоты горячего продукта.
Для этого горячий продукт направляется в специальную секцию аппарата (пластинчатого или трубчатого) для предварительного нагрева холодного продукта, поступающего на пастеризацию. Эту операцию называют регенерацией теплоты, а аппараты или их части — регенераторами или секциями регенерации. Применение этой операции позволяет получить определенную экономию тепловой энергии, расходуемой на пастеризацию.
Эффективность работы регенератора характеризуется коэффициентом регенерации. Он представляет собой отношение количества теплоты, возвращенной регенератором, к количеству теплоты, необходимой для нагревания продукта от начальной до конечной температуры, т. е. при которой продукт начинает обратное движение через регенератор.
Молочное сырье на предприятиях, после предварительной обработки молока, охлаждают с целью сохранения его качества и ограничения роста количества микроорганизмов перед обработкой. В табл. 4.1 приведены данные, показывающие рост количества микроорганизмов в молоке в зависимости от температуры охлаждения и продолжительности хранения.
Хранение молока при температуре выше 4,5 °С приводит к росту числа микроорганизмов. На практике молоко для кратковременного хранения охлаждают до 6—8 °С. Для длительного хранения (10—14 ч) молоко пастеризуют, а затем охлаждают. С целью увеличения сроков хранения молочные продукты охлаждают в процессе изготовления.
Нагревание (подогрев) не играет основной роли, а чаще всего выполняет вспомогательную (подготовительную) функцию в процессе переработки молока. Подогрев молока применяют перед сепарированием, гомогенизацией, а также в производстве различных молочных продуктов. При сепарировании нагревание молока снижает его вязкостные свойства, что положительно сказывается на отделении жировых шариков от плазмы молока и образовании сливок.
Перед сепарированием рекомендуется подогревать молоко до 35—40 °С. Перед гомогенизацией молоко также подогревают для снижения вязкости. Температура подогрева молока перед гомогенизацией составляет 60—65 «С.
molzavod.com.ua
Тема: Термическая обработка молока.
Вопросы:
1.Тепловая обработка молока. Влияние тепловой обработки на свойства составных компонентов молока. Пастеризация молока. Стерилизация молока.
2.Охлаждение молока. Замораживание молока. Влияние охлаждения и замораживания молока на его свойства.
1. Тепловая обработка молока. Влияние тепловой обработки на свойства составных компонентов молока. Пастеризация молока. Стерилизация молока.
Тепловую обработку сырого молока проводят с целью исключения передачи через него инфекционных заболеваний, а также с целью повышения сроков хранения молочных продуктов.
Тепловая обработка должна обеспечить не только надежное подавление жизнедеятельности микроорганизмов и инактивацию ферментов, но и максимально возможное сохранение исходных свойств молока. С целью уничтожения находящихся в молоке бактерий его подвергают нагреванию до определенной температуры. Сущность теплового разрушения микроорганизмов и ферментов состоит в тепловой денатурации белковых компонентов клеток, что приводит к потере их биологических свойств.
После нагрева молоко следует немедленно охладить до температуры 4-60 С для усиления эффекта пастеризации.
Факт обеззараживания различных материалов, в том числе продуктов, путем их нагревания установил выдающийся французский ученый Луи Пастер. По его имени этот процесс назван пастеризацией, а аппараты, в которых осуществляется этот процесс – пастеризаторами.
По мере развития науки и техники уничтожение вредных бактерий стали осуществлять не только нагреванием, но и другими физическими методами, однако процесс обеззараживания все равно называется пастеризацией.
Любое тепловое воздействие на молоко нарушает его первоначальный состав и физико-химическиесвойства.
104
Степень физико-химическихизменений 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 650 С.
Казеин обладает высокой тепловой стойкостью.
При температурах выше 100 0С начинается частичное разложение лактозы, в результате которого молоко приобретает специфический вкус, запах и бурый цвет.
Молочный жир при нагревании до 100 0С практически не меняется.
В процессе тепловой обработки частично разрушаются витамины.
Особенно водорастворимые (витамин С, тиамин и др.). При пастеризации
витамины С и В1 разрушаются от 10 до 30 %, витамины А и В12 – от 10 до 20 %, В2 и В6 от 0 до 10 %, D, Е, биотин не разрушаются.
Стерилизация приводит к более заметному разрушению витаминов.
Также инактивируются ферменты (редуктаза, фосфатаза,
пероксидаза). По этому показателю контролируют эффект пастеризации.
Минеральные соли в результате перехода растворимых солей кальция и фосфора в нерастворимое состояние частично выпадают в осадок.
Изменение составных частей молока, отрицательно влияющее на пищевую ценность и органолептические показатели, должно быть незначительным.
К видам тепловой обработки относятся пастеризация и стери-
лизация. Разновидности пастеризации — это ультравысокотемпературная (УВТ) обработка и термизация. Также для уничтожения микроорганизмов в молоке можно применять кипячение.
Пастеризация молока подразделяется по способу обработки на термическую и холодную (уничтожение бактерий осуществляется различными физическими воздействиями - облучением ультрафиолетовыми или инфракрасными лучами, обработкой ультразвуком).
Термическая пастеризация молока — это его тепловая обработка с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе пато- генной.
105
Эффект пастеризации, обусловленный степенью гибели патогенной микрофлоры, влияет на выбор режимов и способов пастеризации.
Пастеризаторы молока подразделяются
по способу обработки:
-на термические, в которых молоко нагревается ниже температуры кипения;
-холодные;
по источнику энергии:
-паровые;
-электрические;
-излучательные;
по характеру выполнения процесса:
-непрерывного действия;
-периодического действия;
по конструкции:
-пластинчатые;
-трубчатые;
-центробежные с вытеснительным барабаном;
-емкостные с рубашкой и мешалкой;
по числу секций:
-односекционные;
-двухсекционные;
-многосекционные;
по направлению жидкости и теплоносителя:
- прямоточные;
-противоточные.
Наибольшее распространение при обработке молока получили термические (тепловые) пастеризаторы.
При этом по режиму пастеризации они подразделяются на три типа: длительной пастеризации, кратковременной пастеризации, моментальной пастеризации, УВТпастеризации.
106
Режим пастеризации должен обеспечить получение заданных свойств готового продукта, в частности органолептических показателей (вкус, нужные вязкость и плотность сгустка).
В молоко от больных животных, с рук персонала, загрязненного корма, питьевой воды и т. д. Могут попасть такие патогенные микроорганизмы, как возбудители туберкулеза, бруцеллеза, чумы, сибирской язвы, кишечная палочка. Эти заболевания могут через молоко передаться человеку.
Как правило, патогенные микроорганизмы погибают при относительно невысоких температурах. Из патогенных микроорганизмов наиболее устойчивы к тепловой обработке бактерии туберкулеза. Считают, что возбудитель туберкулеза погибает при температуре 60-650 С в течении 30 минут. Поскольку работа по определению возбудителей туберкулеза сложна, то эффективность пастеризации принято определять по гибели не менее стойкой кишечной палочки.
Эффект пастеризации зависит от температуры | и |
продолжительности тепловой обработки.
Эту взаимосвязь теоретически описал русский ученый Г. А. Кук применительно к туберкулезной палочке.
ln τ = 36,84 - 0,487t
Уничтожение микроорганизмов и инактивация ферментов от теплового воздействия протекают не мгновенно, а по истечении некоторого времени.
Для молока теоретические расчеты Кука следующие:
Температура, 0С | 61,1 | 62 | 64 | 66 | 68 | 70 | 72 | 76 |
Время выдержки, сек. | 1930 | 1188 | 456 | 174 | 67 | 25,6 | 9,8 | 1,4 |
На производстве фактическое время выдержки не должно быть меньше теоретического.
В зависимости от этих факторов различают три режима тепловой пастеризации:
-длительная пастеризация — при температуре 60...65 °С с выдержкой 30 мин;
-кратковременная — при 74...78 °С с выдержкой 20 с;
107
- мгновеннная — при температуре 85...87 °С с выдержкой 8-10секунд 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 обеспечивает надежное уничтожение патогенных микробов, но оказывает наибольшее влияние на изменение физико-химическихсвойств молока. А также требует больших затрат, связанных с использованием малопроизводительного оборудования.
Длительная пастеризация молока осуществляется в ваннах длительной пастеризации ВДП-300;Г6-ОПБ-300;Г6-ОПБ-600;Г6-ОПБ-1000.Все ванны одинаковы по устройству и имеют водяную рубашку вокруг рабочей емкости в которую подается горячая вода и мешалку с приводом.
Наиболее распространенный способ в производстве пастеризованного молока, кисломолочных продуктов и мороженого — кратковременная
пастеризация.
Этот способ надежен для инактивации микробов и максимального сохранения исходных свойств молока.
Кратковременная пастеризация осуществляется на пластинчатых пастеризационно-охладительныхустановкахОПФ-1;ОПУ-3М;ОП2-У5;
ОПЛ-25.
Все они работают в автоматическом режиме и включают пластинчатый пастеризатор, выдерживатель, регенератор, охладитель и молокоочиститель.
В качестве источника тепла используется горячая вода. Пастеризационные установки снабжены теплообменниками, в которых, кроме пастеризации молока, т.е. доведения его до нужной температуры с последующей выдержкой, предусмотрены регенерация теплоты в одной-двухсекциях и охлаждение молока в двух секциях водой и рассолом или ледяной водой.
Мгновенная пастеризация по воздействию на микробы и свойства молока аналогична кратковременной. Она рекомендуется для пастеризации сливок, из которых вырабатывают масло, и при производстве молочных консервов.
Мгновенная пастеризация молока осуществляется на аппаратах с вытеснительным барабаном ОПД-1М,П-12.Молоко в них проходит в зазоре между стенками вытеснительного барабана и неподвижного резервуара, имеющего параболоидную форму. Внутрь барабана и снаружи резервуара пускается пар. Барабан приводится во вращение от электродвигателя
108
Все способы пастеризации позволяют получить продукт, безвредный для непосредственного употребления в пищу, но имеющий ограниченный срок хранения.
Важный фактор – это сопротивляемость микроорганизмов тепловой обработке.
Она 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 температура пастеризации должна быть увеличена на 10... 15 0С по сравнению с температурой пастеризации молока.
Ультравысокотемпературная (УВТ) обработка молока проводится при температурах выше 1000С без выдержки или с выдержкой 1...3 с. В технологии кисломолочных напитков используютУВТ-обработкупри 102 ± 2 °С без выдержки.
Термизация — это тепловая обработка молока с целью увеличения продолжительности его хранения путем снижения общей бактериальной обсемененности молока. Проводят ее 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.
Холодная пастеризация сводится в основном к ультрафиолетовому облучению непрерывно движущегося тонкого слоя молока или воздействию на него колебаний звуковой частоты (8...10 * 103 Гц) магнитострикционными вибраторами.
Ко всем пастеризаторам предъявляются следующие требования:
-полное уничтожение микробов всех форм;
-обработка не должна ухудшать свойств молока;
-простота устройства и эксплуатации;
-поверхности, соприкасающиеся с молоком, должны быть стойкими к химическому воздействию молока и моющих жидкостей.
Стерилизация молока
Стерилизация молока — это тепловая обработка молока при температурах выше100 °С с целью повышения стойкости при хранении
109
путем уничтожения как вегетативных, так и споровых форм микроорганизмов.
Эффективность стерилизации определяется по разности десятичных логарифмов первоначальной концентрации спорообразующих микроорганизмов в исходном молоке и конечной концентрации спор в продукте после тепловой обработки.
Эффект стерилизации должен находиться в пределах 9-10.Это значит, что количество спор в результате стерилизации должно уменьшиться в 109 раз, например из 109 спор выживет только 1(100 ). При производстве стерилизованного молока считается допустимым присутствие 1 споры в 100 л молока.
Эффективность стерилизации находится в такой же прямой зависимости от температуры и продолжительности ее воздействия, как и при пастеризации.
Количество спор, уничтожаемых в процессе стерилизации, зависит от скорости и глубины передачи теплоты. Для того, чтобы уничтожить максимальное количество спор, необходима такая выдержка, при которой весь продукт будет нагрет до температуры стерилизации.
Стерилизацию по сравнению с пастеризацией проводят при более высоких температурах, но с менее продолжительной выдержкой, поэтому физико-химическиесвойства молока претерпевают почти такие же изменения, как при пастеризации.
В производстве стерилизованных молочных продуктов учитывают такой показатель, как термоустойчивость молока.
Термоустойчивость, в свою очередь, зависит от стойкости казеина и сывороточных белков и сохранения коллоидной суспензии при воздействии высоких температур. Все это связано с химическим составом молока, который зависит от периода лактации, времени года, породы и индивидуальных особенностей коров и т. д. Так, молозиво и стародойное молоко обладают низкой термоустойчивостью. Термоустойчивость молока, полученного весной и осенью, низкая, поэтому для производства стерилизованных молочных продуктов наиболее оптимальным по термоустойчивости будет молоко, полученное летом.
Минеральный состав молочного сырья является определяющим для его тепловой стабильности, в особенности содержание цитрата и фосфата кальция или магния. Действие солей кальция и магния противоположно действию цитратов и фосфатов. Излишек или недостаток любой из этих солей способствует быстрому свертыванию молока. При оптимальном их соотношении молоко наиболее устойчиво к высоким температурам. В большинстве случаев коагуляция белков происходит при излишке солей
110
кальция или магния. Добавление цитратов или фосфатов делает молоко более термоустойчивым. Контроль термоустойчивости молока проводят при поступлении его напредприятие и далее - после нормализации перед направлением на стерилизацию. Термоустойчивость определяют с помощью алкогольной, тепловой, кальциевой и фосфатной проб.
В зависимости от особенностей производства и способа фасовки про- дукта различают периодическую стерилизацию в таре и непрерывную в потоке с асептическим розливом.
Периодическую стерилизацию в таре осуществляют после фасования и герметического укупоривания продукта при 110... 120 °С в течение 15...30 мин.
Для периодической стерилизации в таре служат стерилизаторы периодического действия — автоклавы. При периодической стерилизации продукт в таре загружают в автоклав, создавая в нем разрежение 0,08 Мпа, что соответствует температуре 121 0 С, нагревают паром, выдерживают определенное время и охлаждают водой или воздухом до 40...50 °С.
Периодическая стерилизация обеспечивает высокую стойкость продукта при хранении даже в неблагоприятных условиях (при 50 °С) в течение 12 мес и более. Однако этот способ малопроизводителен и вызывает физико-химическиеизменения составных частей молока вследствие продолжительного теплового воздействия. В результате этих изменений молоко приобретает сильно выраженный кипяченый вкус, буроватокремовую окраску.
Наиболее распространена непрерывная стерилизация в потоке с одноступенчатым и двухступенчатым режимами.
При стерилизации с одноступенчатым режимом в потоке продукт подвергают кратковременной ультравысокотемпературной обработке (УВТ) при температуре 130... 150 0 С в течение2-4секунд, после чего фасуют в асептических условиях в стерильную тару.
Стерилизацию в потоке проводят прямым или косвенным нагревом.
Прямой нагрев осуществляют путем смешивания теплоносителя (пара) с продуктом, а косвенный нагрев — через теплопередающую поверхность.
Прямой нагрев эффективен в случае необходимости моментального нагрева молочного сырья до температуры стерилизации.
При смешивании с паром продукт нагревается практически мгновенно, что позволяет использовать молоко более низкой термоустойчивости. Кроме того, мгновенное тепловое воздействие вызывает наименьшие
111
физико-химическиеизменения. К существенным недостаткам этого способа относятся низкий коэффициент регенерации теплоты, повышенные требования к качеству пара (его следует подвергать особой очистке), используемого для нагревания продукта.
Кроме того, в результате прямого нагрева молочное сырье имеет повышенную влажность из-запопадания в него конденсата, в который превращается пар при соприкосновении с более холодным молоком. Конденсат удаляется из молока ввакуум-камере,куда поступает стерилизованное молоко из выдерживателя. Ввакуум-камереподдерживается разрежение 0,04 МПа, при котором молоко кипит при температуре около 80 °С. Конденсат, попавший в молоко в камере стерилизации, удаляется вместе с паром из молока при кипении.
Для стерилизации продукта способом косвенного нагрева применяют трубчатые, пластинчатые, а для вязких продуктов — скребковые теплообменники.
Пластинчатый теплообменник состоит из пакета пластин, стянутых в одну конструкцию и разделенных на секции. Секций может быть несколько. В секциях осуществляют различные этапы обработки молока (первичный нагрев, стерилизацию, охлаждение). Нагревающей средой является горячая вода, охлаждающей – холодная (ледяная). Температура воды для стерилизации должна быть 157 0 С, ее подогревают путем впрыскивания пара. Охлажденное молоко поступает по асептическому молокопроводу в асептический резервуар, из которого оно подается в автомат для асептического розлива.
Трубчатые теплообменники работают по схеме: труба в кожухе. По этой схеме продукт течет по параллельным трубам, а нагревающая или охлаждающая жидкость между ними и вокруг них противотоком. Трубчатые теплообменники включают в себя секции для подогрева, стерилизации и охлаждения продукта. Стерилизация осуществляется горячей водой с температурой 137-1400 С, циркулирующей под давлением. После стерилизации продукт поступает в асептический резервуар или асептический упаковочный автомат.
Теплообменники косвенного нагрева характеризуются надежностью в работе, простотой обслуживания и высокой степенью использования теплоты. Недостатком этого способа является то, что при стерилизации в таких теплообменниках быстрее образуется пригар на теплопередающих поверхностях.
Непрерывную стерилизацию с двухступенчатым режимом осу- ществляют в такой последовательности: первоначально продукт
112
стерилизуют в потоке при 13О...15О°С в течение нескольких секунд, затем после розлива и укупоривания вторично стерилизуют продукт в таре при
110... 118 °С в течение 15...20 мин.
Двухступенчатый режим стерилизации предназначен для уничтожения микроорганизмов, не только имеющихся в сырье, но и попавших в продукт при его фасовании.
Продукт, полученный при двухступенчатом режиме стерилизации, имеет высокую стойкость при длительном хранении.
При выборе способа стерилизации и типа установок следует учитывать условия эксплуатации, качество исходного сырья, вид вырабатываемого продукта и экономическую целесообразность.
Чтобы проверить эффективность стерилизации продукта проводят бактериологический анализ на наличие вегетативных клеток и спор аэробных и анаэробных микроорганизмов. Чтобы проверить продукт на наличие спор, образцы хранят2 недели при температуре30 0С, после чего
проводят баканализ.
Качество готового продукта определяют также на соответствие требованиям промышленной стерильности. Для этого упаковки со стерильным продуктом выдерживают в течении 3 суток при 370С, после чего проводят визуальный осмотр упаковки. При вздутии упаковки продукт считают не соответствующим требованиям промышленной стерильности. Упаковку без признаков вздутия вскрывают и проводят органолептический анализ. Продукт отвечает требованиям промышленной стерильности, если нет изменений консистенции и вкуса.
2. Охлаждение молока. Замораживание молока. Влияние охлаждения и замораживания молока на его свойства.
Предотвращения развития микробов в молоке можно достичь не только при помощи его тепловой обработки, но и с помощью понижения температуры молока.
Для торможения развития микроорганизмов и действия ферментов молоко охлаждают до температуры 2 - 10 0 С.
В зависимости от температуры охлаждения в молоке в большей или меньшей степени протекают физико-химическиеи микробиологические процессы.
Интенсивность развития микробиологических процессов при пониженных температурах зависит от наличия воды, находящейся в доступной для микроорганизмов форме.
113
Понижение температуры приводит к подавлению жизнедеятельности микроорганизмов. Это объясняется нарушением обмена веществ микробной клетки.
Низкие температуры не одинаково действуют на различные виды микроорганизмов. Некоторые их виды способны достаточно быстро развиваться при температуре 0- 5 о С. В основном это гнилостные бактерии.
Поэтому охлаждение молока не исключает его микробиологической
порчи. |
|
Эффективность | подавления жизнедеятельности микроорганизмов |
зависит не только от конечной температуры, но и от скорости охлаждения. При медленном охлаждении молока ферменты ксантиоксидаза и каталаза, связанные с казеином и белковыми оболочками жировых шариков, переходят
вплазму молока, что приводит к появлению окисленного вкуса. При высокой скорости охлаждения переход этих ферментов в плазму незначительный.
При длительном хранении охлажденного молока, а также при его интенсивном перемешивании, в нем повышается активность ферментов протеиназ и липаз, при этом в результате протеолиза и липолиза появляется горький и прогорклый вкус.
При охлаждении молока и молочных продуктов происходит частичное отвердевание и кристаллизация молочного жира в жировых шариках. Это является положительным фактором при производстве сметаны и масла.
Охлаждение и хранение сырого молока приводит к разрушению витаминов.
При охлаждении сырого молока происходит изменение состава микрофлоры. Замедляется рост мезофильной и термофильной микрофлоры. Преобладают психрофильные бактерии, развивающиеся при температуре 5 – 15 0 С. Психрофильные бактерии выделяют протеолитические и липолитические ферменты, сохраняющие свою активность и после тепловой обработки, поэтому их наличие в молоке наиболее опасно для качества молочных продуктов.
Всвязи со всем сказанным выше, нежелательно использовать при производстве молочных продуктов, особенно сыров и творога, длительно хранившееся при низких температурах молочное сырье.
Некоторые молочные продукты, такие, как творог, сметану, сливки, замораживают для длительного хранения и использования в качестве резерва
взимне-весеннийпериод года.
Низкотемпературную обработку применяют в технологии мороженого, а также в производстве молочных продуктов сублимационной сушки.
При замораживании происходят более заметные изменения физикохимических и биохимических процессов, чем при охлаждении, причем глубина их зависит от скорости замораживания и температуры хранения замороженных продуктов. Изменения обусловлены процессами кристаллизации воды, перераспределением влаги между структурными
114
образованиями компонентов молока, повышением концентрации растворенных в жидкой фазе веществ.
Влага, содержащаяся в молоке и молочных продуктах, как и в других биологических материалах, обусловливает консистенцию и структуру продукта, определяя его устойчивость при хранении.
Замораживание молочного сырья происходит неравномерно: сначала слой чистой воды на границе раздела фаз (на стенках, вверху и на дне сосуда), в оставшейся части концентрируются компоненты молока. Так как кристаллы, образующиеся из первоначального раствора, отличаются составом, замораживание водных растворов представляет собой процесс расслоения.
Молочное сырье при медленном замораживании расслаивается. Это явление можно наблюдать при доставке молока во флягах в зимние месяцы. Образующийся во флягах «молочный» лед содержит больше воды, чем остальная жидкость, которая отличается повышенным содержанием сухих веществ.
В сливках процессы расслоения не так ярко выражены, как в молоке. Однако при медленном замораживании сливок наступают известные явления дестабилизации, которые проявляются в виде появления «свободного» жира после оттаивания сливок. Это явление вызвано тем, что давление льда вызывает деформацию и повреждение оболочек жировых шариков. Жировые шарики после оттаивания сливок образуют конгломераты, в результате чего и появляется свободный жир. Результатом деэмульгирования является липолиз в сыром молоке после замораживания и оттаивания.
Наряду с механическим разрушением оболочек жировых шариков в результате эффекта высаливания остаточной жидкости денатурируют оболочечные белки.
Кристаллизация молочного жира и дестабилизация оболочек жировых шариков в результате замораживания приводят к появлению свободного жира, активизации ферментов и быстрой порче размороженного продукта, а также к увеличению содержания жира в пахте при производстве масла из сливок.
Замораживание сопровождается уменьшением количества и активности микроорганизмов без их полного уничтожения.
Из-заизменения состояния белковолипидных комплексов и механического разрушения микробной клетки кристаллами льда возможны повреждения мембранных структур клетки. Устойчивость микробной клетки к замораживанию зависит от рода и вида микроорганизмов, стадии их развития, скорости и температуры замораживания, состава среды обитания. В пределах температур замораживания до—300С разрушение многих микроорганизмов происходит при достаточно небольших минусовых температурах. Так, наиболее высокая степень гибели микроорганизмов приходится на температуры-4...-60С. Однако в этих условиях сохраняют свою жизнедеятельность и способность к росту некоторые психрофильные
115
микроорганизмы. Для предотвращения их развития необходимы более низкие температуры. Почти полностью исключается рост микроорганизмов при температурах -10...-12°С.Хранение при таких температурах позволяет сохранять продукты без микробиологической порчи.
Но все же при замораживании и хранении при этих температурах молочных продуктов в них остается часть жизнеспособных микроорганизмов, а ферменты длительное время сохраняют активность. Поэтому при размораживании продукта могут начаться процессы, отрицательно влияющие на его качество.
116
studfiles.net
