Загальні технологічні операції у виробництві пастеризованого молока

Пастеризоване молоко – це молоко, оброблене за температур 65… 99 ºС з відповідним витримуванням.

Технологічний процес виробництва пастеризованого молока складається із наступних операцій: приймання і підготовка сировини, очищення, нормалізація, гомогенізація, пастеризація і охолодження, розлив, пакування, маркування, зберігання й транспортування.

Нормалізацію здійснюють з метою отримання молока із заданим гарантованим вмістом жиру у відповідності до вимог стандарту.

Залежно від вмісту жиру у вихідній сировині та готовому продукті, для нормалізації використовують знежирене молоко або вершки, за вмістом сухих речовин – сухе знежирене молоко чи згущене знежирене молоко без цукру.

Нормалізацію проводять шляхом змішування в ємностях (періодичний спосіб), або в потоці (безперервний спосіб).

Використання сепараторів-нормалізаторів та сепараторів-вершковідділювачів із нормалізуючим пристроєм - більш прогресивний спосіб, оскільки він дозволяє поєднати відцентрове очищення від механічних домішок і нормалізацію сировини, що виключає ризик додаткового бактеріального обсіменіння завдяки здійсненню процесу у закритому потоці. Перед надходженням у сепаратор-нормалізатор молоко попередньо нагрівають до температури 40…45 ºС в секції рекуперації пастеризаційно-охолоджувальної установки пластинчастого типу. Вміст жиру у вершках встановлюють на необхідному рівні та підтримують його при різній жирності молока-сировини та інтенсивності його надходження у сепаратор. Найчастіше вміст жиру у вершках встановлюють на рівні 35 або 38 % (для виробництва масла) або 15 чи 20 % (для виробництва сметани).

На підприємствах малої потужності молоко нормалізують змішуванням у резервуарах. Готову періодично нормалізовану суміш підігрівають до 40…45 ºС та направляють на очищення до сепараторів-молокоочищувачів або на фільтрування.

Очищення молока можна проводити за допомогою фільтрування та сепарування. Застосування фільтрування молока має ризик додатково його забруднити, якщо фільтри вчасно не замінювати. При своєчасній заміні фільтрів для їх помивання втрачається біля 30 % робочого часу. У деяких країнах застосовують мікрофільтрування, тобто очищення молока за допомогою мікрофільтрів з неорганічних та керамічних мембран з діаметром пор близько 1,4 мкм. Відцентрове очищення, у порівннні з фільтруванням, більш ефективне. Для ефективного очищення молока від мікроорганізмів, зокрема соматичних клітин та спор бактерій, застосовують бактофугування, яке проводять при 70 ⁰С.

Мета гомогенізації – подрібнення жирових кульок до середнього діаметру не більше 2 мкм для забезпечення необхідної стабільності жирової фази молока. Гомогенізація дозволяє запобігти значних втрат молочного жиру, покращує засвоюваність і консистенцію молочних продуктів, смак молока з наповнювачами, підвищує стійкість молока при зберіганні, попереджує появу водянистого присмаку та підвищення в‘язкості відновленого молока. Для гомогенізації застосовують клапанні, відцентрові, ультразвукові, вакуумні та інші апарати. Найбільш поширеними є гомогенізатори клапанного типу на основі багато плунжерних насосів високого тиску, що забезпечує оброблення продукту в діапазоні тиску від 0 до 25 МПа.

Недоліками гомогенізації є: неможливість сепарування гомогенізованого молока, підвищена чутливість до дії світла, зниження термостійкості молока (за винятком вакуумної гомогенізації).

За типом гомогенізуючої головки розрізняють одно-, дво- та багатоступеневі гомогенізатори. Для досягнення оптимального ефекту гомогенізації слід використовувати саме двоступеневий варіант. На практиці використання багатоступеневого гомогенізатора економічно невиправдане.

Одноступеневу гомогенізацію використовують для продуктів з низькою жирністю, для продуктів, що потребують високої в‘язкості (за рахунок утворення агломератів). Двоступеневу гомогенізацію використовують для продуктів з підвищеним вмістом жиру, для продуктів з підвищеним вмістом сухих речовин, для продуктів, що потребують низької в‘зкості, для досягнення максимального ефекту гомогенізації.

Ефективність гомогенізації вважається задовільною, якщо частка жирових кульок діаметром менше 2 мкм перевищує 80…85 %. Ефективність гомогенізації у країнаї європейської співдружності визначають шляхом відстоювіання 250 см³ молока у мірному посуді при температурі 4 ⁰ С протягом 48 годин з відбиранням 1/10 верхнього шару відстояного молока та визначенням вмісту жиру у ньому та у решті молока з перерахунком різниці жирності у відношенні до вмісту жиру у верхньому шарі. Гомогенізація вважається задовільною, якщо значння показника гомогенізації становить від 1 до 10.

Визначальними факторами, що впливають на ефективність гомогенізації, є температура, тиск та жирність молока. Ефективною гомогенізація може бути лише тоді, коли вся жирова фаза знаходиться у рідкому стані, тому оптимальною для гомогенізації є температура 60...65 ^º С. При виробництві питного пастеризованого молока нормалізовану суміш гомогенізують при тиску 12,5... 15,0 МПа. Гомогенізація - це один з найбільш енергоємних процесів, тому раціональним енергозберігаючим способом є часткова гомогенізація, що передбачає попереднє сепарування молока та диспергування отриманих низькожирних вершків (16…20 %) на двоступеневому гомогенізаторі під тиском на першому ступені 8…10 МПа і на другому - 2,0…2,5 МПа з наступною нормалізацією знежиреним молоком. Енергетичні витрати у цьому випадку знижуються у 4 рази, а загальні - у 2,5 рази.

Пастеризація. Пастеризацію проводять з метою знешкодження патогенної мікрофлори й максимальної кількості іншої мікрофлори без завдання значних збитків якості готовому продукту. При пастеризації гинуть вегетативні форми мікроорганізмів, а спорові і деякі види вегетативних термостійких видів залишаються, проте їх активність значно зменшується. Пастеризація також інактивує ліполітичні, протеолітичні та інші ферменти, що викликають зміни складових частин молока при виробництві та зберіганні молочних продуктів.

Для проведення пастеризації потрібен час. Чим вищі температурні режими застосовують, тим менший час потрібен для інактивації мікрофлори й забезпечення належного ефекту пастеризації.

Ефективність пастеризації виражають у відсотках, як відношення кількості ін активованих бактерій до загальної кількості бактерій у сирому молоці.

На ефективність пастеризації впливають ступінь механічного забруднення молока та вміст молочного жиру внаслідок створення захисного бар‘єру від теплового впливу. Ефективність пастеризації молока контролюють за допомогою термометричного методу, мікробіологічного аналізу, за фосфатазною пробою.

При виробництві пастеризованого молока використовують наступні режими пастеризації:

- тривала - (65 ± 2) ºС з витримкою 30 хв;

- короткочасна - (76 ± 2) ºС з витримкою 15 – 20 с;

- миттєва - (88 ± 2) ºС без витримки;

- високотемпературна – 90-99 ⁰С без витримки.

Останні два режими забезпечуть мінімальний рівень чисельності бактерій у молоці з підвищеним вмістом механічного та бактеріологічного забруднення.

З метою досягнення максимального ефекту при високому бактеріологічному забрудненні також застосовують подвійну пастеризацію. Процес пастеризації молока на пластинчатій пастеризаційно-охолоджувальній установці проходить таким чином.

З резервуару молокозберігаючого відділення молоко подається у спеціальний бачок, в якому підтримується постійний рівень. Відцентровим насосом через стабілізатор потоку воно подається у першу секцію регенерації, де підігрівається до 40-45 ⁰С та поступає у сепаратор-молокоочищувач. Очищене молоко у другій секції регенерації нагрівається до температури 65-70 ⁰С та може бути подане на гомогенізацію або у секцію пастеризації, де нагрівається до температури 76-80 ⁰С. При цій температурі молоко направляється у витримувач на 15-20 с. Після чого молоко повертається у апарат, де попередньо охолоджується у секції регенерації та остаточно в секціях водяного та розсільного охолодження. Охолоджене молоко направляється в резервуар для зберігання перед фасуванням.

Нагрівання молока у секції пастеризації до температури 76-80 ⁰С здійснюється гарячою водою, яка циркулює за допомогою відцентрового насосу у замкнутому контурі бойлерно-інжекторного блоку. Охолодження молока до температури 2-6 оС здійснюється в секціях регенерації холодним молоком та у секціях охолодження водою та розсолом. Технологічні параметри теплової обробки молока регулюються, реєструються та контролюються автоматично.

Трубчасті теплообмінні апарати та автоматизовані трубчасті пастеризаційні установки використовують в основному для підігрівання та високотемпературної пастеризації молока, молочних сумішей та вершків.

Основний елемент трубчастих пастеризаційних установок – це двохциліндровий трубчастий теплообмінний апарат, що складається з нижнього та верхнього циліндрів-теплообмінників, що нагріваються парою. Молоко нагнітається насосом у нижній циліндр пастеризатора, підігрівається у ньому до температури 50-60 ⁰С, переходить по молокопроводу у верхній циліндр та пастеризується при температурі 80-95 ⁰С.

В трубчастих апаратах допускаються: більший робочий тиск молока та вершків; більші швидкості продукту при обробці, що підвищує умови теплопередачі та дозволяє здійснювати режими теплової обробки при температурах, близьких до 100 ^оС та вище. Трубчасті пастеризатори також більш надійні в роботі завдяки невеликій кількості гумових прокладок та мають незначні габаритні розміри.

Недоліком трубчастих пастеризаторів є відсутність секцій для регенерації тепла. За необхідності це може бути компенсоване включенням у схему установки трубчастих або пластинчастих регенераторів.

Охолодження. Пастеризоване молоко охолоджують до температури 6 ± 2 ºС і направляють на розлив і пакування чи у проміжну ємність для тимчасового зберігання (до 6 годин). За умови більш тривалого зберігання молоко повторно пастеризують чи зменшують термін його допустимого зберігання на підприємстві.

Розлив пастеризованого молока здійснюють у скляну тару, паперові пакети з комбінованого матеріалу тетраедральної форми «Тетра-Пак», паперові пакети типу “Пюр-Пак”, «Тетра-Топ», пакети з шаром алюмінієвої фольги типу “Тетра-Брік” (форма цеглини), «Тетра-Фіно» (м‘які пакети), пакети з поліетиленової плівки, пляшки з полімерного матеріалу (ПЕТ-пляшки, герметизовані для асептичного розливу або стерилізації) чи іншу тару, що має дозвіл Міністерства охорони здоров’я України до застосування, місткістю 0,25; 0,5 і 1,0 дм³. Є пакети ємністю до 2 літрів, а також від 5 до 20 літрів. Скляну тару як екологічно чисту застосовують для молока ще здавна, з початку 20 століття, хоча на сьогодні в Україні цю тару, на жаль, практично не застосовують внаслідок проблем з частковим її биттям та необхідності ретельного миття та дезинфекції.

Найбільше розповсюдження для упакування молока одержали пакети "Пюр-Пак" та "Тетра-Брік". Пакувальний 3-х шаровий матеріал для пакетів складається з ламінованого паперу, поліетилену, а для асептичної 5-ти шарової упаковки – ще з алюмінієвої фольги. Комбінація складових частин пакувального матеріалу варіює в залежності від вимог до упаковки кожного виду продукту. Але в будь-якому випадку єдиним матеріалом, що безпосередньо контактує з продуктом, є харчових поліетилен. Міцність упаковці надає папір. Поліетилен робить упаковку непроникною для рідини, а алюмінієва фольга – для світла та кисню.

Перед сформуванням у пакети пакувальний матеріал стерилізують у ванні з 15 %-ним перекисом водню при температурі 70 ºС, потім обсушують гарячим стерильним повітрям та у сухому вигляді направляють у зону розливу. Пакети "Пюр-пак" формують у розливочних машинах зі спеціально виготовлених заготовок. А пакети "Тетра-брік" формують у фасовочно-пакувальних автоматах з рулону пакувального матеріалу.

Пакети "Пюр-пак" можуть бути виготовлені з різною конфігурацією верхньої частини: зі скатом, універсальною або пласкою верхньою частиною, з гвинтовою пробкою та “соломинкою”. До пакетів "Тетра-брік" також можуть бути закріплені (приклеєні) “соломинки” різного типу: прямі, з гофрованим згином, телескопічні та У-образні. “Соломинки” приклеюють по діагоналі задньої панелі кожного пакету після його упакування. Кожна “соломинка” знаходиться у стерильному поліетиленовому пакетику, котрий залишається закріпленим до упаковки після того, як “соломинка” витягнута.

Транспортною тарою для рідких молочних продуктів у пакетах служать картонні лотки з подальшим обандеролюванням (або без нього) у термоусадочну плівку. Обандеролені картонні лотки з продуктом ставлять на пласкі піддони.

Згідно «Закону України про молоко» введено заборону на відокремлення процесу пакування молочної продукції від технологічного процесу її виробництва.

Зберігання й транспортування. Пастеризоване молоко необхідно зберігати за температури (4 ± 2) ºС при відносній вологості повітря 85...90 % до 36 годин з моменту закінчення технологічного процесу, в тому числі на підприємстві- виробнику - не більше 12 годин. За рахунок високотемпературної пастеризації та використання сучасних пакувальних матеріалів термін зберігання продукту може бути подовжений до 5 діб.

Загальна технологічна схема виробництва пастеризованого молока представлена на рис. 1

 

 

Періодичний Безперервний спосіб

спосібнормалізаціїнормалізації

Підігрівання до температури нормалізації, 40…45 ºС

Змішування у ємностях компонентів суміші

Пастеризація суміші, 63…67ºС, 30 хв; 74…78 ºС, 15…20 с; 86…90 ºС без витримки

 

 

Рис. 1. Загальна технологічна схема виробництва пастеризованого молока

 

На теперішній час на міжнародному рівні найефективнішим способом контролю якості і безпеки у виробництві харчових продуктів визнана система аналізу небезпечності за критичними точками – Hazard Analysis Critical Contrjl Point (HACCP). У спрощеній формі система НААСР складається із таких елементів:

- виявлення небезпечних факторів і оцінка їх серйозності та імовірності виникнення (аналіз небезпечних ризиків);

- визначення критичних контрольних точок (ККТ), необхідних для контролю за виявленими небезпечними факторами;

- встановлення критичної межі для кожної ККТ;

- усунення недоліків при виході за критичну межу;

- створення і впровадження систем поточного моніторингу;

- перевірка системи та складання процедури ведення обліку.

ККТ може бути сировина, місце, технологічне обладнання, технологічна операція, процедура, процес, рецептура продукту, склад упаковки. Відповідно, у технологічнгому процесі виробництва молока до ККТ відносяться: сировина, основні технологічні операції (очищення, нормалізація, теплове оброблення, охолодження), умови зберагання продукту, санітарно-гігієнічний стан обладнання, молокопроводів, інвентаря, тари, упакування продукту та забезпечення герметичності упаковки.

Лекція 3.