Влияние технологических приемов обработки молока на его микрофлору

Очистка. На предприятиях молоко очищают фильтрованием и центрифугированием. При центрифугировании, с одной стороны, молоко очищается от механических примесей, с другой, разбивается скопления клеток. Вследствие этого количество бактерий в молоке после центрифугирования может увеличиваться, однако при последующей тепловой обработке единичные клетки погибают быстрее, чем скопления их.

В некоторых странах для очистки молока применяют супер-центрифугирование при очень большом числе оборотов. При такой обработке из сырого молока удаляется около 95% клеток бактерий. Последующая термическая обработка не исключается.

Охлаждение. Молоко охлаждают до переработки в тех случаях, когда возникает необходимость временного резервирования его. Обычно охлаждение осуществляют до температуры 3-5ºС. При хранении в таких условиях в молоке могут развиваться психрофильные микроорганизмы – флуоресцирующие, гнилостные, что приводит к возникновению пороков вкуса и консистенции.

Термическая обработка. Основная цель термической обработки молока заключается в уничтожении патогенной микрофлоры, т. е. в получении молока и молочных продуктов, безопасных для потребления.

Второй целью термической обработки являются уничтожение микрофлоры, снижающей стойкость питьевого молока и вызывающей пороки молочных продуктов, третьей – изменение физико-химических свойств молока для получения заданных свойств готовых продуктов, в частности кисломолочных: плотности сгустка, его вязкости и т. д., а также для подготовки молока как среды для развития микроорганизмов. Поэтому в технологических схемах производства различных видов молочных продуктов применяют различные режимы термической обработки молока в зависимости от необходимости достижения каждой из этих целей.

Наиболее распространенными способами термической обработки молока являются пастеризация и стерилизация.

Наиболее стойкими из патогенных микроорганизмов являются бактерии туберкулеза, поэтому основным критерием надежности режимов пастеризации служит гибель этих бактерий.

В сыром молоке имеется фермент фосфатаза, который разрушается при более длительной выдержке и высокой температуре, чем туберкулезная палочка. Поэтому считают, что если в пастеризованном молоке нет фосфатазы - погибли все неспорообразующие патогенные бактерии.

Эффективность уничтожения в молоке остальных микроорганизмов зависит как от режимов пастеризации, так и от первоначальной обсемененности сырого молока и состава его микрофлоры. Чем больше в молоке термостойких бактерий, тем ниже будет эффективность пастеризации. Количество бактерий, оставшихся после пастеризации в молоке, может составлять от 0,01% до 1,5-2%.

Преобладающей микрофлорой молока, охлажденного сразу после доения и хранившегося при низких температурах до момента термической обработки, являются психрофильные бактерии. Они сравнительно малоустойчивы по отношению к нагреванию. Поэтому эффективность термической обработки такого молока обычно бывает достаточно высокой. Если молоко после доения не охлаждается до температуры ниже 10ºС, в нем во время хранения и транспортировки развиваются молочнокислые бактерии, в том числе стрептококки кишечного происхождения. Эта группа бактерий отличается высокой термоустойчивостью, вследствие чего эффективность пастеризации молока, хранившегося при повышенных температурах, бывает значительно ниже.

Микрофлора, которая остается в молоке после пастеризации называется остаточной микрофлорой пастеризованного молока. При режимах пастеризации 72-75ºС с выдержкой 15-20 сек преобладающей остаточной микрофлорой являются термофильные стрептококки, микрококки, споровые палочки. Микрофлора молока, пастеризованного при более высоких температурах – 85-90ºС – с кратковременной выдержкой, состоит из термоустойчивых молочнокислых палочек и споровых бактерий. Если молоко, нагретое до 90-95ºС, подвергнуть выдержке в течение 10-30 мин, в нем остаются только споры бактерий.

Молоко, проходя после пастеризации и охлаждения через оборудование к разливочным агрегатам (при выпуске питьевого молока) или к емкостям, в которых его заквашивают, дополнительно обсеменяется микроорганизмами. Количественный и качественный состав микрофлоры, попадающий с оборудования в молоко, зависит, прежде всего, от качества и регулярности мойки и дезинфекции его. С оборудования в молоко попадают бактерии группы кишечной палочки, психрофильные бактерии, молочнокислые стрептококки и термоустойчивые палочки. Вся эта микрофлора присоединяется к остаточной микрофлоре пастеризованного молока и составляет микрофлору пастеризованного молока. При плохом содержании оборудования эта микрофлора может увеличиться по сравнению с остаточной микрофлорой молока в 10-20 раз и даже более.

Тепловая обработка влияет на химический состав и физические свойства молока. В свою очередь эти изменения оказывают влияние на последующее развитие в молоке микроорганизмов, вносимых с заквасками, и на характер образующихся сгустков, как под влиянием молочной кислоты, так и сычужного фермента. В молоке, подвергнутом различной тепловой обработке, развитие молочнокислых бактерий происходит по-разному. Хуже всего развиваются молочнокислые бактерии в молоке, подвергнутом длительному нагреванию в течение 30 мин при низких температурах. Это происходит потому, что при этих температурах укрупняются молекулы казеина, и он становится менее доступным для микроорганизмов.

Лучше всего молочнокислые бактерии развиваются в молоке, подвергнутом нагреванию при температурах стерилизации. Однако слишком большая выдержка при этих температурах приводит к разрушению белков и других составных частей молока, вследствие чего развитие молочнокислых бактерий значительно ухудшается.

Тепловая обработка молока влияет также и на плотность получаемых сгустков и способность их к выделению сыворотки. Для того чтобы получить плотные сгустки кисломолочных продуктов и минимальное отделение сыворотки, нужно нагреть молоко до такой температуры и выдержать столько времени, чтобы максимальное количество сывороточных белков свернулось. В этом случае при сквашивании свернувшиеся сывороточные белки вовлекаются в сгусток, образуемый казеином. Плотность сгустка и его способность удерживать сыворотку при этом повышаются. Установлено, что такие результаты могут быть достигнуты при нагревании молока до 80ºС в течение 30 мин, до 85ºС – 10 мин, до 90ºС – 5 мин, до 95ºС – 2 мин и до 100ºС – 1 мин. При производстве кисломолочных продуктов режимы тепловой обработки выбирают с учетом этих данных.

Режимы пастеризации значительно влияют и на способность молока к сычужному свертыванию вследствие выпадения солей кальция. Режимы тепловой обработки молока, предназначенного для сыроделия, выбирают с таким расчетом, чтобы уничтожить патогенные и газообразующие бактерии и минимально нарушить солевое равновесие молока.

Режимы пастеризации сливок устанавливают обычно более жесткие, чем молока. Это объясняется тем, что жир в сливках оказывает определенное защитное действие на микроорганизмы. Кроме того, при производстве сметаны повышенные температуры пастеризации способствуют лучшему набуханию белков и получению продукта густой, плотной консистенции. При производстве вологодского масла цель пастеризации молока – не только уничтожение максимального количества микробов, но и образование специфического орехового привкуса, обусловленного разрушением некоторых составных частей молока и появлением новых веществ.

При производстве питьевого молока наиболее распространенным режимом является нагревание до 72-76ºС с выдержкой 15-20 сек. Однако следует учитывать, что такой режим не всегда обеспечивает получение достаточно стойкого молока. Сливки 10%-ной жирности пастеризуют при 80ºС, 20%-ной жирности – при 85-87ºС.

Целью стерилизации является полное уничтожение микроорганизмов в молоке. Наиболее простой способ получения стерилизованного молока состоит в его автоклавирования при температуре 120ºС с выдержкой до 20 сек. Такой способ стерилизции применяется при подготовке молока для закваски.

Тепловая обработка

Экономичность, надежность, удобность делают метод сниже­ния или повышения температуры молока и молочных продуктов самым распространенным способом инактивации нежелатель­ной микрофлоры.

Среднее значение оптимальной температуры жизнедеятель­ности микрофлоры, встречающейся в молоке, в основном совпа­дает с температурой тела млекопитающих. Понижение темпера­туры приводит сначала к замедлению, а затем и к прекраще­нию обменных процессов. Охлаждения молока и молочных про­дуктов до 4—10°С в большинстве технологических процессов оказывается достаточно для требующейся задержки развития микроорганизмов.

Первый раз охлаждению подвергают молоко на ферме. Что­бы сохранить бактерицидные и бактериостатические свойства молока на несколько суток, создать условия для нормального протекания всех технологических процессов его последующей переработки на молочном предприятии, необходимо в течение нескольких минут после выдаивания снизить температуру мо­лока до 18—20 °С, а затем за 1—3 ч — до 4—10 °С. Такое охлаждение — самый надежный способ защиты от развития до опасных пределов вредной стафилококковой и другой инфек­ции в молоке.

Во время изготовления молочных продуктов технолог дол­жен обеспечить условия, при которых молоко и молочные про­дукты, как правило, имеют температуру в интервале от 15 до 45 °С не более нескольких минут, Исключение составляет тех­нология ферментированных молочных продуктов, при производ­стве которых в этом диапазоне температур производится куль­тивирование молочнокислых бактерий.

Чаще всего для охлаждения молока, пахты и сыворотки ис­пользуют пластинчатые аппараты. Для охлаждения молочных продуктов с высокой вязкостью (творожный сгусток, высоко­жирные сливки и т. д.) применяют цилиндрические аппараты, с теплообменной поверхности которых продукт непрерывно уда­ляется с помощью специальных скребков или шнеков.

В тех случаях, когда по требованиям технологии необходи­мо жесткое подавление жизнедеятельности микрофлоры, прибе­гают к повышению температуры молока. Процесс этот назван по имени французского ученого Луи Пастера пастеризацией. Использование процесса в применении к молоку предложено на основании результатов исследований. В основе бактерицидного действия высоких температур на микробные клетки лежит повреждение рибосом, денатурация ферментных и мембранных белков.

Помимо температуры инактивация микроорганизмов зави­сит от активности воды. В цельном и обезжиренном молоке, пахте и сыворотке активность воды находится на высоком уровне. Но в этих же продуктах после их сгущения, в смеси для мороженого, в чеддеризованной сырной массе, плавленом сыре, в сгущенном молоке с сахаром значительная часть влаги находится в связанном состоянии и активность воды ниже. Это повышает сопротивляемость микроорганизмов к действию вы­сокой температуры.

Перевод рН молочной плазмы из оптимального для бактерий интервала в экстремальные диапазоны усиливает ингибирующее воздействие на микробы.

Кроме перечисленных выше, факторов на эффективность пас­теризации в сильной мере влияет степень механической загряз­ненности молока. Чем крупнее посторонние частицы в молоке и чем больше их количество, тем выше защищенность микроорга­низмов от теплового воздействия, а следовательно, и ниже эффективность пастеризации.

Наличие или отсутствие этих факторов нужно учитывать при установлении режимов пастеризации и в первую очередь при выборе необходимой продолжительности выдерживания продукта после достижения температуры тепловой обработки.

Исходя из принципов системного подхода при тепловой об­работке молока и молочных продуктов целью должно быть не I только соблюдение установленных режимов пастеризации, но и I достижение конечного результата — снижение численности по-1 пуляции микроорганизмов до необходимого уровня.

Необходимый минимум численности бактерий обеспечивает­ся регулированием времени выдержки, а в допустимых случаях и температурой пастеризации.

При выборе производственных режимов пастеризации наря­ду с необходимостью подавления микрофлоры учитывают и осо­бенности технологии того или иного молочного продукта. Так, при изготовлении сычужных сыров температура пастеризации устанавливается в пределах 72—76 °С, чтобы не вызывать де­натурации и перехода в сырную массу сывороточных белков. В производстве же кисломолочных продуктов, наоборот, повы­шают температуру пастеризации до 95 °С, чтобы оказать тепло­вое воздействие на белковую систему молока. Конкретные ре­жимы пастеризации молока для каждого вида продукции ука­зывают в соответствующих технологических инструкциях.

После того как процесс пастеризации проведен и микрофло­ра в нужной степени инактивирована, молоко чаще всего под­вергают немедленному охлаждению. Причин того несколько.

Во-первых, в молоке одновременно с бактериями при на­греве разрушается естественная антибактериальная тиоцианат-пероксидазная система. В связи с этим обостряется потреб­ность в применении искусственных приемов защиты от разви­тия сохранивших свою жизнедеятельность микроорганизмов.

Во-вторых, молоко необходимо предохранить от поражения вторичной микрофлорой, которая с течением времени адаптиру­ется к условиям, в которых эксплуатируются аппараты для пас­теризации молока, и развивается в местах, затрудненных для механизированной мойки и дезинфекции (застойные зоны, по­верхности под резиновыми прокладками и т. д.).

В-третьих, необходимо предохранить молоко от опасности размножения в нем патогенных форм микроорганизмов, которые могут попасть в него после пастеризации через воздух, руки обслуживающего персонала, плохо промытые части оборудова­ния и т. п.

Наибольшее распространение получили пластинчатые пасте­ризаторы. Типовая пастеризационно-охладительная установка имеет в своем составе пластинчатый теплообменник с пятью секциями, выдерживатель, сепаратор-молокоочиститель, пита­тельный насос, сосуд с регулируемым уровнем поступающего молока, систему приготовления и подачи горячей воды, систе­му автоматизированного контроля и управления.

В специальном выдерживателе молоко задерживается на определенное время для завершения инактивации микрофлоры, после чего начинается процесс охлаждения, сначала в секциях регенерации, затем в секциях водяного и рассольного охлаж­дения.

Важная роль отводится возвратному клапану, который на­правляет молоко в питательный бак для повторной пастериза­ции, если не был обеспечен нагрев молока до установленной температуры пастеризации.

В зависимости от технологического назначения пастеризационно-охладительные установки имеют отличительные черты в конструктивном исполнении. Так, агрегаты, предназначенные для тепловой обработки молока, при производстве кисломолочных продуктов имеют более развитую поверхность секции пастери­зации, в которой температура поднимается до 90—95 °С. Вы­держивание молока проводится в течение 5—6 мин, что вызыва­ется необходимостью максимального снижения числа Мечнико­ва, а также придания белковой системе молока определенных свойств, обеспечивающих хорошую консистенцию кисломолоч­ных продуктов.

В некоторых случаях охлаждение молочных продуктов пос­ле пастеризации не проводится. Это имеет место, например, при нагреве сливок перед вторым сепарированием при произ­водстве сливочного масла, при нагреве молочных продуктов пе­ред сгущением в вакуум-выпарных установках при выпуске молочных консервов. В этих условиях для нагрева молока4-час­то используют трубчатые теплообменники.

Удобны трубчатые теплообменники и для предприятий малой производственной мощности. Иногда они выполняют роль сек­ции пастеризации, которая работает в наиболее жестких усло­виях. Остальные же секции, регенерации и охлаждения, остают­ся пластинчатого типа.

Режимы тепловой обработки, при которых температура не превышает 100 °С, принято называть пастеризационными. Инак­тивацию микрофлоры за счет нагрева выше 100 °С относят к стерилизации. В некоторых случаях выделяют промежуточную область, называя ее ультравысокотемпературной (УВТ) обра­боткой молока.

При стерилизации происходит уничтожение не только веге­тативных форм микроорганизмов, но и их спор, которые при обычных режимах пастеризации не погибают. Стерилизация ингибирует микрофлору молока и молочных продуктов в такой степени, что последние могут храниться в течение длительного времени при комнатной температуре. Однако это становится возможным только при исключении вероятности повторного об­семенения продуктов посторонними микроорганизмами. Для этого принимают специальные меры.

В одних случаях молочные продукты стерилизуют непосред­ственно в таре: питьевое молоко в стеклянных или пластмассо­вых бутылках, молочные консервы и плавленый сыр в жестя­ных или полимерных банках. В других — фасование молока и молочных продуктов осуществляется в асептических условиях (молоко в многослойных полимерных пакетах).

Стерилизация требует ускоренного нагрева продукта до вы­соких температур. В одних установках сохраняется, как и для пастеризации, косвенный нагрев через стенки пластин теплооб­менника горячей водой, которая находится в этом случае под соответствующим давлением, предупреждающим вскипание.

В других установках используется также пароконтактный метод нагрева, когда молоко непосредственно смешивается со свободным от каких-либо примесей перегретым водяным паром. Недостатком способа является отсутствие рекуперации тепла, а следовательно, и повышенный расход тепловой энергии.

Вакуумную обработку сочетают с нагревом молока не толь­ко в пароконтактных агрегатах. В некоторых случаях она вклю­чается в состав установок для пастеризации молока в сыроде­лии или сливок при производстве масла. При этом достигается дегазация молока, что имеет значение в производстве сыров, а также некоторое удаление летучих веществ, ответственных за посторонние запахи и привкусы.

Чем выше степень подавления микрофлоры молока и мо­лочных продуктов, тем больше затраты энергии и труда, слож­нее конструкция оборудования, значительнее неблагоприятные изменения "белков, углеводов и других компонентов молока. По­этому для каждого случая использования тепловой обработки нужно проводить обоснованный выбор намечаемой степени инактивации микрофлоры. При этом в расчет должны быть приняты условия и сроки хранения молочных продуктов пос­ле тепловой обработки, затраты труда, энергии, материалов и др.

 

Контрольный тест

Вопросы для теста по теме: « Микроорганизмы, встречающиеся при производстве молочных продуктов »

1.Микробы, живущие и развивающиеся при отсутствии кислорода:

А. аэробы

Б. условные анаэробы

В. Анаэробы

2.Оптимальная температура развития для большинства микроорганизмов

А. 5-15°С

Б. 35-37°С

В. 25-35°С

3. Мезофильные молочно-кислые микроорганизмы развиваются при температуре, ⁰С:

А. 20-30°С

Б. 0-10°С

В. 45-50°С

4. Оптимальная температура развития термофильных молочнокислых микроорганизмов, ⁰С:

  А. 45-50°С

Б. 10-15°С

В. 70-80°С

5. Бактериофаги это:

А. молочно-кислые бактерии

Б. вирусы бактерий

В. Дрожжи