Пастеризация, ультрапастеризация и стерилизация молока
На пакетах магазинного молока можно увидеть такие надписи, как: стерилизованное, пастеризованное и ультрапастеризованное молоко.
Что же все они означают? Молоко, обработанное для употребления в пищу каким способом будет вкуснее и полезнее?
Молоко — это уникальный напиток с полезнейшим набором питательных веществ — белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей.
Поэтому знать, какую обработку оно проходит перед тем, как попасть на прилавки магазинов, очень важно.
Пастеризация молока
Пастеризация — это процесс одноразового нагревания жидких продуктов или веществ до 60 °C в течение 60 минут или при температуре 70—80 °C в течение 30 минут.
Эта технология была открыта в середине XIX века французским микробиологом Луи Пастером — отсюда и название.
Применяется она для обеззараживания пищевых продуктов, а также для продления срока их хранения.
В домашних условиях пастеризацию часто используют, как способ производства домашних заготовок.
При пастеризации в продукте погибают вегетативные формы микроорганизмов, однако споры остаются в жизнеспособном состоянии и при возникновении благоприятных условий начинают интенсивно развиваться.
Поэтому пастеризованные продукты (молоко, пиво и др.) хранят при пониженных температурах в течение всего лишь небольшого времени.
Считается, что пищевая ценность продуктов при пастеризации практически не изменяется, так как сохраняются вкусовые качества и ценные компоненты (витамины, ферменты).
В зависимости от вида и свойств пищевого сырья используют разные режимы пастеризации.
Различают длительную (при температуре 63—65 °C в течение 30—60 минут), короткую (при температуре 85—90 °C в течение 0,5—1 минут) и мгновенную пастеризацию (при температуре 98 °C в течение нескольких секунд).
Такое молоко хоть и сохраняет большую часть полезных составляющих, но не является совершенно свободным от микробов, поэтому киснет быстро.
Пастеризация не защищает полностью от микробов и вредных бактерий — избавляясь от одних, другие (споры) она лишь делает менее активными.
Поэтому пастеризованное молоко долго не стоит — даже в запечатанном виде и на холоде оно может храниться всего несколько дней. При комнатной температуре его жизнь сокращается до нескольких часов.
Ультрапастеризация молока
Ультрапастеризация (от латинского ultra — сверх, чрезмерно, и пастеризация) — это процесс термической обработки с целью продлить срок годности продукта питания.
Этот вид обработки позволяет производить качественное питьевое молоко, которое не нужно кипятить.
А кипяченое молоко утрачивает многие свои целебные свойства. Во время кипячения происходит разложение белков и уничтожается чувствительный к теплу витамин С. Кальций и фосфор переходят в нерастворимые соединения, которые не усваиваются организмом человека.
Ультрапастеризации обычно подвергается сырое молоко и фруктовые соки.
Жидкость на 2-3 секунды нагревают до температуры 135—150 °C и тут же охлаждают до 4—5 °C.
При этом патогены и микроорганизмы уничтожаются полностью.
Молоко после такой обработки хранится 6 недель и дольше при комнатной температуре.
Из молока таким образом убирается микрофлора и споры бактерий, которые приводят к скисанию молока, а природные полезные свойства сохраняются с минимальными потерями.
Упаковка молока после обработки происходит в стерильных условиях в герметичный многослойный пакет — тетрапак.
Качественное сырье, плюс мгновенная обработка и надежная упаковка — такое молоко не требует кипячения.
Процесс ультрапастеризации молока происходит в закрытой системе, есть специальные установки. Длительность его — около 2 секунд.
Применяют два способа ультрапастеризации:
- контакт жидкости с нагретой поверхностью при температуре от 125—140 °C
- прямое смешивание стерильного пара при температуре от 135—140 °C
В англоязычной литературе этот метод пастеризации называется UHT — Ultra-high temperature processing, в русскоязычной литературе применяют термин «асептическая пастеризация».
Существуют также другие методы пастеризации, например, применительно к молоку — ULT (Ultra Long Time).
Ультрапастеризация позволяет получить молоко, совершенно свободное не только от микробов, но и от их спор и вегетативных форм.
Ультрапастеризованное молоко остается свежим только в герметично закрытой, асептической упаковке.
После того как пакет открыли, хранить молоко в холодильнике следует не более 4-5 дней, иначе оно испортится, как и любое другое.
Но молоко, в котором изначально нет бактерий, не скисает так явно, как это происходит с обычным молоком, обсеменённым большим количеством микроорганизмов.
Такое молоко через некоторое время просто прогоркает. Это замечали многие. Это не признак не качественного молока или продукта, напичканного консервантами. Так и должно быть.
Есть мнение, что из ультрапастеризованного питьевого молока не получить домашней простокваши или творога.
На самом деле, это не так. В ультрапастеризованном молоке нет своей микрофлоры, в том числе и молочнокислых бактерий, поэтому ему необходима помощь в виде закваски.
Для йогуртов используют бактериальную закваску, которая содержит болгарскую палочку и термофильный стрептококк. Например, Лактина Йогурт.
В отличие от привычной и знакомой нам пастеризации, после которой в молоке все же остаются некоторые термостойкие бактерии и их споры, ультрапастеризация (UHT) происходит при более высокой температуре — 135-137°С, что позволяет уничтожить бактерии полностью, но все полезные вещества в молоке сохраняются, поскольку обработка длится всего 2-4 секунды.
Это особенно важно, ведь в этих условиях не разрушается молочный сахар (лактоза), а также сохраняют свои свойства минеральные соли (кальций, например), витамины и ценные ферменты.
Сейчас ультрапастеризация (UHT-технология) — самая передовая и популярная методика обработки молока в мире.
Институт пищевых технологий США в 1989 году назвал эту систему «наибольшим достижением пищевых технологий ХХ-го века». Во Франции, Германии, Бельгии, Испании и некоторых других странах это молоко составляет до 90% общего объема потребляемого продукта.
UHT-молоко (ультрапастеризированное) — это качественный продукт, который благодаря науке и уникальной технологии термообработки не уступает по качеству парному молоку, надолго сохраняя все необходимые человеку полезные вещества.
Стерилизация молока
Стерилизация — полное освобождение от всех видов микроорганизмов, включая бактерии и их споры, грибы, вирионы, а также от прионного белка.
Осуществляется термическим, химическим, радиационным, фильтрационным методами. Здесь речь идет о стерилизации вообще — приборов и инструментов, и т.п.
Молоко при стерилизации выдерживается при температуре выше 100°С в течение 20-30 минут.
Такое молоко полностью стерильно и имеет продолжительный срок хранения, но теряет значительную часть полезных составляющих.
Источник
Стерилизация молока
Требуемая для стерилизации температура и продолжительность ее воздействия находится в прямой зависимости от количества и вида спорообразующей микрофлоры молока.
Споровые формы микроорганизмов попадают в молоко в основном при нарушении санитарно-гигиенических правил мойки и дезинфекции оборудования, транспортировки и обработки молока на заводах.
Содержание споровых форм микроорганизмов зависит от общей бактериальной обсемененности молока: чем она выше, тем больше содержание спор, поэтому на стерилизацию необходимо направлять молоко с невысокой бактериальной обсемененностью.
Эффективность стерилизации определяют с помощью показателя, который представляет собой логарифм отношения количества спор в стерилизованном продукте Ск к количеству спор в исходном продукте Сн в одном и том же объеме:
Эффективность стерилизации должна находиться в пределах 9–10. Это означает, что при эффективности стерилизации, равным 9 содержание спор микроорганизмов уменьшилось при стерилизации с 1000 в 1 см3 до 1 в 1000 л.
Начальная концентрация споровых микроорганизмов в молоке оказывает существенное влияние на эффективность стерилизации: чем выше начальное содержание спор, тем при одной и той же эффективности стерилизации больше спор остается в продукте. Количество споровых форм в молоке, предназначенном для стерилизации, не должно превышать 1000 в 1 см3.
Эффективность стерилизации находится в прямой зависимости от температуры и продолжительности ее воздействия. С повышением температуры требуется меньшее время для достижения одной и той же эффективности стерилизации:
Температура, °С 110 115 120 130 135 140 150 Продолжительность, мин, 35?40 20?30 15 1
С повышением температуры споры разрушаются намного быстрее, чем происходят изменения в молоке, приводящие к изменению его качества.
В молочной промышленности молочное сырье стерилизуют по трем принципиальным схемам:
? одноступенчатая в упаковке– после розлива молока в упаковку и ее герметичной укупорки при 115–120 °С с выдержкой 15–30мин;
? двухступенчатая– предварительная стерилизация молочного сырья в потоке при температуре 130–150 °С с выдержкой в течение нескольких секунд, а затем вторичная стерилизация после розлива в упаковку и герметичной укупорки при 115–120 °С с выдержкой в течение 15–20 мин;
? одноступенчатая с асептическим розливом– косвенная или прямая стерилизация молочного сырья при температуре 135–150 °С с выдержкой в течение нескольких секунд с последующим фасованием в асептических условиях в стерильную тару.
В зависимости от особенностей производства и фасования готового продукта молочное сырье стерилизуют периодическим или непрерывным способами.
Стерилизацию периодическим способом проводят, помещая продукт в упаковке (стеклянных или пластмассовых бутылках, в ламинированных пакетах) в автоклав и создавая в нем разрежение 0,08МПа, что соответствует температуре 121 ?С. При этой температуре продукт выдерживается 15–30 мин. Затем температуру снижают до 20 ?С (рис. 2.13).
Рис. 2.13. Схема стерилизатора периодического действия:
1 – крышка; 2 – стерилизационная камера; 3 – стопки корзин;
4 – пол стерилизатора
Стерилизация непрерывным способом в упаковке осуществляется в гидростатических башенных стерилизаторах (рис.2.14).
Дальнейшее охлаждение идет в камере хранения продукта. Весь цикл обработки в башенном стерилизаторе составляет примерно 1 ч.
Стерилизация молочного сырья после розлива в упаковку в горизонтальном ротационном стерилизаторе с клапанным затвором (рис. 2.15) осуществляется при температуре 132?140 ?С в течение 10?12 мин. Весь цикл обработки составляет 30?35 мин.
Рис.2.14. Гидростатический башенный стерилизатор непрерывного действия:
1 – верхние валы и колеса с индивидуальным приводом; 2, 3, 4, 5, 6 – соответственно 1-, 2-, 3-, 4-я и заключительная стадии охлаждения; 7 – 3-я стадия нагрева; 8 – стадия стерилизации; 9 – 2-я стадия нагрева; 10 – 1-я стадия нагрева
Рис. 2.15. Горизонтальный ротационный стерилизатор с клапанным затвором:
1 – автоматическая загрузка бутылок; 2 – секция стерилизации; 3 – область предварительного охлаждения; 4 – заключительное охлаждение при
атмосферном давлении; 5 – выгрузка с контейнера
При стерилизации молочного сырья в таре оно испытывает длительное тепловое воздействие, которое необходимо для нагрева его до температуры стерилизации и выдержки при этой температуре. Наибольшее температурное воздействие испытывает продукт у стенки упаковки. При данном способе стерилизации в продукте происходят изменения вкуса и цвета, понижается его пищевая ценность.
Наиболее прогрессивной является стерилизация молока в потоке (ультрапастеризация) при температуре 135–150 °С с выдержкой в течение нескольких секунд и последующим фасованием в стерильную тару в асептических условиях. При фасовании молока и молочных продуктов в асептических условиях применяют пакеты из комбинированного материала, пластмассовые и стеклянные бутылки, металлические банки. Ультрапастеризация молока обеспечивает уничтожение в нем бактерий и их спор, инактивацию ферментов при минимальном изменении его вкуса, цвета и пищевой ценности.
Весь процесс стерилизации, охлаждения и фасования продукта проходит в асептических условиях. Соотношение температуры и продолжительности ее воздействия определяется требуемой эффективностью стерилизации и имеет большое значение для качества продукта.
Верхним значением температуры стерилизации в потоке является температура 150 ?С, так как даже кратковременная выдержка при этой температуре может привести к нежелательным изменениям качества продукта; с другой стороны, очень сложно технологически обеспечить быстрый нагрев до 150 ?С и быстрое охлаждение. Нижним температурным пределом стерилизации является температура 135 ?С, так как ниже этой температуры эффективность стерилизации недостаточна при кратковременной выдержке. Увеличение продолжительности выдержки нежелательно, так как снижается качество продукта.
Ультрапастеризацию молочного сырья в потоке с асептическим розливом проводят с использованием двух способов нагрева: прямого (пароконтактного) нагрева; косвенного (непрямого) нагрева молока через теплопередающую поверхность.
При прямом нагреве продукт и греющая среда находятся в непосредственном контакте, то есть смешиваются. Нагрев продукта может осуществляться двумя способами: инжекцией пара в молоко либо распылением молока в среде перегретого пара. В первом случае очищенный пар под большим давлением вводится в молоко, нагревая его за доли секунды до температуры 140–145 ?С (рис.2.16).
Рис. 2.16. Патрубок инжекции пара в молоко в пароконтактной
установке для ультрапастеризации молока
Основным преимуществом прямого нагрева является мгновенный нагрев всей массы продукта без теплопередающей поверхности, при этом воздействие на молочное сырье минимальное. Стерилизационные установки прямого нагрева могут работать в течение длительного времени без промежуточной мойки (при сырье высшего качества до 15 ч).
К недостаткам такого способа можно отнести то, что молочное сырье вступает в прямое воздействие с нагревающей средой. Это заставляет предъявлять более высокие требования с сырью и пару, который применяют для нагрева.
Рис. 2.17. Стерилизационная камера нагрева молока путем
впрыскивания его в пар
Молочное сырье должно обладать высокой термоустойчивостью, а пар должен подвергаться особой очистке, чтобы не быть источником загрязнения стерилизованного молока. Он должен быть без посторонних привкусов и запахов, полученным из питьевой воды в специальных парогенераторах.
Кроме того, в результате прямого нагрева молочное сырье имеет повышенную влажность из-за попадания в него конденсата, в который превращается пар при соприкосновении с более холодным молоком. Конденсат удаляется из молока в вакуум-камере, куда поступает стерилизованное молоко из выдерживателя. В вакуум-камере поддерживается 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.
При косвенном нагреве продукт и греющая среда разделены теплопередающей стенкой. В результате нагрева молока до 135–138 ?С в течение 6–12 с обеспечивается необходимая эффективность стерилизации. Повышение температуры стерилизации и продолжительности выдержки не рекомендуется, так как на теплопередающих поверхностях увеличивается пригар, снижается пищевая ценность молока, изменяются его вкус и цвет.
Косвенный нагрев при ультрапастеризации молока может осуществляться в пластинчатых и трубчатых теплообменниках.
Преимущества косвенного нагрева заключаются в том, что в стерилизационных установках можно использовать любой пар; процесс стерилизации молочного сырья более простой, надежный; регенерация тепла составляет 70–80 %.
Основной недостаток установок косвенного нагрева состоит в том, что они не могут работать длительное время без промежуточной мойки. Длительность их работы зависит от качества исходного сырья: при хорошем качестве сырья продолжительность работы установок составляет не более 6 ч, при низком– снижается до 4 ч.
Главная трудность при использовании косвенных систем нагрева, особенно с пластинчатыми теплообменниками, заключается в образовании пригара в секциях предварительного нагрева и стерилизации. Эти отложения образуются из денатурированных сывороточных белков и солей кальция и магния.
Качество молока, полученного при стерилизации в установках прямого и косвенного нагрева, практически не отличается, поэтому при выборе типа стерилизационной установки исходят из экономической целесообразности, условий эксплуатации, вида стерилизуемого продукта и качества исходного сырья.
В отечественной молочной промышленности качество готового стерилизованного продукта определяют на соответствие требованиям промышленной стерильности. Промышленно стерильным является продукт, определяемый как не содержащий микроорганизмы, рост которых происходит при широко распространенных условиях.
Для исследования продукта на соответствие требованиям промышленной стерильности отобранные упаковки со стерилизованным молоком выдерживают в течение 3-5 сут при температуре 37 ?С. После этого проводят визуальный осмотр упаковки. При вздутии упаковки продукт считают не отвечающим требованиям промышленной стерильности. Упаковку без внешних признаков порчи продукта вскрывают и проводят органолептический анализ. Продукт отвечает требованиям промышленной стерильности, если не установлено изменений консистенции и вкуса. После термостатной выдержки допускаются изменения титруемой кислотности не более чем на 2°Т, КМАФАнМ не более 10 КОЕ/см3 (г).
Источник
