ЛЕКЦИЯ №7 Температурная обработка молочного сырья

ПЛАН

1. Охлаждение молока.

2.  Замораживание молока.

3. Пастеризация молока.

4. Стерилизация молока.

Температурное воздействие является одним из основных факторов, влияющих на интенсивность развития микрофлоры. Развитие микроорганизмов в молоке и молочных продуктах приводит к изменению состава и свойств продуктов. Кроме того, в молоке могут развиваться патогенные микроорганизмы, представляющие опасность для здоровья человека. Для предотвращения этого, подавления активности микрофлоры, а также полного обеззараживания применяют температурную обработку разной степени антимикробного действия: охлаждение, замораживание, пастеризацию, стерилизацию.

 

Охлаждение

Необходимость процесса охлаждения связана с созданием запасов молочного сырья, т. е. его резервированием. Сущность процесса охлаждения, связанная со снижением температуры, заключается в торможении ферментных систем микроорганизмов, главным образом, мезофильных бактерий, которые по своей природе являются активными кислотообразователями и обуславливают скисание молока.

Охлаждение молока основано на теплообмене между теплым молоком и хладоносителем (воздух, вода, рассол). В процессе теплообмена хладоноситель, отбирая тепло от молока, охлаждает его и нагревается сам. Процесс теплопередачи осуществляется до тех пор, пока температура молока станет больше температуры хладоносителя. Наиболее эффективным способом реализации процесса является охлаждение молочного сырья в пластинчатых и трубчатых охладительных установках.

Рисунок 29 - Пластинчатый теплообменник.

 

Для вязких и вязкопластичных продуктов могут быть использованы цилиндрические охладители открытого или закрытого типа с рассольным охлаждением. Например, творог охлаждается в цилиндрическом охладителе куда он поступает из питательного сборника и распределяется тонким слоем между стенкой и распределительным барабаном со шнеком. В межстенное пространство подается хладоноситель, барабан со шнеком перемещает творог, он охлаждается.

Как правило, имеется следующая связь температуры охлаждения t_o и времени резервирования молока:

        t, ч                                    t_o, ⁰С

           24                                      10 нормальное охлаждение

           48                                      6

           50                                      4 глубокое охлаждение

           62                                      2

Понижение температуры приводит к изменению нативного состояния компонентов молока. По мере снижения температуры ниже 20 °С начинается процесс отвердевания молочного жира. Молочное сырье становится суспензией. Процесс является полностью обратимым. Однако при этом установлено, что с поверхности жировых шариков активно удаляется фермент ксантиоксидаза, стабильность оболочек несколько снижается, что в комплексе с отвердеванием и механическим воздействием (перемешивание) может привести к дестабилизации молочного жира и пенообразованию. Особенно этот процесс имеет место при последующем нагревании молочного сырья.

В результате перемешивания охлажденного молока, особенно неправильно организованного (интенсивного), возрастает возможность липолиза свободного молочного жира в разрушенных жировых шариках.

Рисунок 30 – Схема расщепления молочного жира липазой.

 

Энергетическое воздействие на систему (удаление тепла) приводит, прежде всего, к разрушению гидрофобных связей, которые наиболее неустойчивы при низких температурах (максимум устойчивости 60 °С). Среди компонентов молочного сырья наибольшим количеством таких связей характеризуется казеин. При высоких температурах образуются крупные субмицеллы. Охлаждение приводит к дезагрегации мицелл казеина, что снижает эффективность коагуляции и отражается на выходе готового продукта. Так, например, действие сычужного фермента прекращается при 10 °С, а сгусток из охлажденного молока всегда отличается меньшей прочностью. Эти положения необходимо учитывать при организации производства всех видов кисломолочных продуктов (напитки, творог, сыр). Десорбция ксантиоксидазы является также следствием неустойчивости гидрофобных связей. 

Сводная информация об изменениях в молочном сырье при охлаждении приведена в табл.10.                                                           

Таблица 10

Молочное сырье и компоненты	Изменения	Последствия охлаждения
Молочное сырье	Повышение вязкости Десорбция ксантиок- сидазы	Трудность перемешивания Повышенная активность ферментов
Молочный жир	Кристаллизация Расслоение жировых шариков	Снижение устойчивости эмульсии
Казеины	Дезагрегация казеиновых мицелл	Снижение способности к коагуляции и прочности сгустка
Сывороточные белки	Распад псевдоглобулина	-
Лактоза	Без изменений	-

Следует учитывать также изменения качественного состава микрофлоры - преобладание психротропных бактерий, которые, развиваясь при низкой температуре, могут вызвать нежелательные процессы - появление горьких пептидов, плодового привкуса молока, тягучей консистенции. При этом ферменты психротропных микроорганизмов устойчивы к тепловой обработке и переходят в готовую продукцию, что особенно опасно в процессах сыроделия. Для практического использования можно рекомендовать глубокое охлаждение предварительно очищенного молока до температуры 4 – 6 ⁰С, что обеспечивает сохранение технологических свойств в течение 1 - 3 суток.

Логичными представляются предварительная инактивация или удаление микроорганизмов. В идеальной схеме процесс охлаждения и длительного резервирования молочного сырья должен быть исключен.

Замораживание

Замораживание молочного сырья проводится с целью длительного сохранения его качества.

Проф. А. Н. Фиалковым предложена новая система организации промышленной обработки замороженного молока с целью ликвидации сезонности.

Характеристикой процесса является температура замерзания и эвтектическая точка. Температура замерзания натурального молока находится на уровне минус 0,540 ⁰С, является величиной относительно постоянной и используется для определения натуральности молока на специальном приборе - криоскопе.

В результате медленного замораживания происходит отвердевание растворителя - воды за счет кристаллизации (образования льда) и расслоение молочного сырья на фазы.

С технологической точки зрения в молочном сырье при замораживании происходят более глубокие изменения, чем при охлаждении (табл.11)

Быстрое (шоковое) замораживание приводит к меньшим изменениям в системе. Поэтому для замораживания рекомендуется низкая температура (минус 25 ⁰С) и быстрое осуществление процесса (тонкий слой). Только в этом случае после восстановления можно получить исходную систему (молоко) без видимых изменений. Для сохранения натуральных свойств молоко следует замораживать в слое 1 см. за 8 мин. Температура окружающей среды минус 15 - минус 20 ⁰С. Если это молоко быстро разморозить, то натуральные свойства и структура существенно не изменяются.

Таблица 11

Молочное сырье и компоненты	Изменения	Последствия замораживания
Молоко, сливки, обезжиренное молоко, пахта	Расслоение	Повышение содержания сухих веществ в верхней, центральной части, в остаточной жидкости
Молочная сыворотка	Расслоение	Денатурация сывороточных белков
Молочный жир	Дестабилизация оболочек жировых шариков, кристаллизация	Появление свободного жира, повышения жирности пахты
Казеин	Дезагрегация казеиновых мицелл, осаждение ККФК	Понижение выхода сыра
Сывороточные белки	Снижение устойчивости	Денатурация
Лактоза	Возможность кристаллизации	Практически нет
Ферменты	Активация липазы	Прогоркание молочного жира

На практике замораживание молока проводится в районах естественного холода. Молоко замораживают в ваннах при температуре окружающего воздуха минус 10 – минус 12 °С на площадках с навесами. Замораживают послойно или с помешиванием в емкостях по 12 кг. Для извлечения бруска замороженного молока ванну помещают в воду с температурой 90 – 95 °С. Хранят молоко не более 20 дней при температуре меньше минус 5 °С в специальных помещениях. При замораживании основная часть микроорганизмов не погибает, при размораживании микробы восстанавливают свою активность.

Сливки, особенно высокожирные, замораживаются как резерв и для обогащения молочных продуктов зимней выработки.

Для резервирования замораживают творог. Процессы низкотемпературной обработки широко используются в технологии мороженого, при сублимационной сушке, криотехнологии.

 

Пастеризация

Тепловая обработка молока является обязательной технологической операцией при производстве питьевого молока и других молочных продуктов.

В основе бактерицидного действия высоких температур на микробные клетки лежит повреждение рибосом, денатурация ферментных и мембранных белков микроорганизмов.

Пастеризация – тепловая обработка молока при температурах ниже точки его кипения. Термин принят в честь ученого Луи Пастера, который обосновал и предложил тепловую обработку в технологиях пищевых продуктов.

Цели пастеризации:

- снижение общей бактериальной обсемененности, разрушение ферментов сырого молока, вызывающих порчу пастеризованного молока, повышение его стойкости при хранении;

- уничтожение патогенной микрофлоры, получение продукта, безопасного для потребителя в санитарно-гигиеническом отношении;

- направленное изменение физико-химических свойств молока для получения заданных свойств готовых продукта (органолептических, вязкости, плотности сгустка).

Эффективность пастеризации – это выраженное в процентах отношение количества бактерий, инактивированных пастеризацией, к количеству бактерий, содержащихся в исходном сыром молоке.

Кинетика термоинактивации микроорганизмов может быть выражена общим уравнением:

                              dc/ = К · с,                                 (16)

где с - количество микроорганизмов;

- время теплового воздействия;

К - константа скорости реакции, описываемая уравнением Аррениуса, прямо пропорциональная температуре.

Теоретические основы пастеризации молочного сырья были разработаны нашим соотечественником проф. Г. А. Куком (1881-1966 гг.) и базируются на следующих положениях:

1. Уничтожение микроорганизмов и инактивация ферментов от теплового воздействия (t) протекает во времени (τ) и описывается уравнением Дальберга:

                              ln τ = a - bt,                                        (17)

где a и b - коэффициенты, которые по данным Г. А. Кука, для туберкулезной палочки равны соответственно 36, 84 и 0,48.

Ниже приведены результаты расчетов Г. А. Кука для молока:

t, ⁰С 76  72  70  68  66  64  62  61,1

τ, с   1,4 9,8 25,6 67 174 455 1188 1930

Микроорганизмы погибают не моментально по достижении критической температуры, а во времени, которое определяется параметром τ. Это время не должно быть ниже фактического времени выдержки (q). При τ = q процесс проведен нормально, при превышении q > τ сделаны излишние затраты, молочное сырье перепастеризовано. Отношение q/τ по предложению Г. А. Кука названо критерием Пастера и обозначается символом «Ра», который в идеальном случае должен быть равен 1.

Критическая температура гибели микроорганизмов неодинакова. Как правило, патогенные микроорганизмы погибают при относительно невысоких температурах нагревания молока, меньших по сравнению с теми, при которых гибнут молочнокислые бактерии, в особенности термофильные.

До настоящего времени наиболее термостабильной и к тому же патогенной считается туберкулезная палочка (палочка Коха). Поэтому ее тепловую устойчивость принимают за основу при обосновании технологических режимов процесса пастеризации, и ее отсутствие считают критерием эффективной пастеризации.

Ферменты тоже имеют свою индивидуальную тепловую устойчивость, которая связана со временем воздействия. Так, например, липазы инактивируются при 70 ⁰С в течение 20 с; фосфатазы - при 70 ⁰С в течение 30 с; редуктазы - при 75 ⁰С в течении 5 с и пероксидазы - при 65 ⁰С в течение 30 с. Тепловое разрушение (денатурация) ферментов используется на практике для определения степени и эффективности пастеризации молочного сырья. Так, для экспресс-оценки эффективности пастеризации используют диагностику по фосфатазе и пероксидазе. Отсутствие качественных реакций на эти ферменты свидетельствует об эффективной пастеризации по указанным выше режимам.

2. Изменения физико-химических и биологических свойств молочного сырья также связаны с температурой и временем ее воздействия. Все теоретически возможные изменения (кроме денатурации альбуминов) находятся выше тепловой устойчивости микроорганизмов, что является хорошей предпосылкой для процесса пастеризации. Однако при тепловой обработке (пастеризации) происходят существенные изменения, не считаться с которыми инженеру-технологу нельзя. Наиболее термолабильными компонентами молочного сырья являются сывороточные белки. Они могут в результате накопления энергии разрыва водородных и ковалентных связей денатурироваться и выпадать в осадок. Порог тепловой денатурации сывороточных белков в качественном молочном сырье находится на уровне 60-65 ⁰С. При нагревании выше 90 ⁰С сывороточные белки денатурируют практически полностью, что используется на практике при производстве кисломолочных продуктов и молочного сахара. Видимая коагуляция сывороточных белков начинается при температуре 70 ⁰С. Тепловая денатурация сывороточных белков используется при проведении проб на эффективность тепловой обработки.

При денатурации происходят химические изменения сывороточных белков: активируется сульфгидрильные группы (-SH). При их освобождении снижается окислительно-восстановительный потенциал, появляется ореховый привкус молочного сырья (кипяченого молока).

Казеин устойчив к тепловой обработке до 140 ⁰С. Однако тепловая устойчивость его зависит от кислотности (свежести) молочного сырья (рН), концентрации ионов кальция и степени денатурации сывороточных белков. Практически пастеризация приводит к снижению способности казеина коагулировать под воздействием ферментов, снижается прочность сгустка. Особенно казеин неустойчив к нагреванию в кислом молоке, что необходимо учитывать при организации его переработки.

Витамины при пастеризации разрушаются от 0 до 100 % в зависимости от вида, качества молочного сырья и особенно присутствия кислорода. Опасения потери витаминов при пастеризации в современных закрытых аппаратах на практике не подтверждены. Витамина С теряется около 5 %, а Д, Е, биотин и никотиновая кислота сохраняются полностью.

При тепловой обработке почти не изменяется химический состав молочного жира, однако, способность жировых шариков к отстаиванию меняется. При нагревании молока до 60 ⁰С способность жировых шариков склеиваться возрастает, что значительно ускоряет их отстаивание. При температуре 71-72 ⁰С не наблюдается значительных изменений в отстаивании жира. Дальнейшее повышение температуры вызывает даже разъединение жировых шариков.

Лактоза при пастеризации сохраняет стабильность.

Действие высоких температур нарушает солевой состав молока. Растворимые фосфорнокислые и лимоннокислые соли переходят в нерастворимые. При этом образуется ортофосфорная кислота, которая частично отщепляет кальций от казеинаткальциевофосфатного комплекса молока.

Выпавшие в осадок нерастворимые соли вместе с коагулированными белками отлагаются на греющей поверхности оборудования, образуя молочный камень.

При нагревании молока углекислый газ, азот и кислород в значительной мере улетучиваются, и их содержание уменьшается на 20 %. В результате удаления углекислого газа кислотность молока понижается на 0,5-2 °Т.

Разрушение ферментов в молоке начинается при 55 °С, а при температуре более 90 °С ферментов в молоке не остается.

3. Термостойкость микроорганизмов зависит от вида обрабатываемого молочного сырья и его качества.

На эффективность пастеризации влияют:

1). Степень обсемененности. Чем выше начальная степень обсемененности, тем выше микроорганизмов остается после пастеризации.

2). Возраст бактериальных клеток. Как правило, молодые клетки бактерий погибают быстрее, чем клетки, находящиеся в молоке около суток. Поэтому нежелательно на предприятиях длительное хранение молока даже при пониженных температурах. Хотя процесс размножения микроорганизмов в этом случае практически отсутствует, имеющиеся клетки образуют более устойчивые формы и сохраняются при пастеризации.

3). Механическая загрязненность молока. В частицах механических примесей содержится значительное количество бактерий. Входе пастеризации эти примеси прогреваются труднее и, микроорганизмы содержащиеся в них, не уничтожаются. Очистка молока перед пастеризацией повышает эффективность пастеризации.

4). Период получения молока. В зависимости от содержания скота стойкость микроорганизмов молока к действию высоких температур изменяется. В молоке, получаемом в пастбищный период содержания скота, после пастеризации остается в 3-5 раз меньше микроорганизмов, чем в молоке, полученном стойловый период содержания скота.

5). Кислотность молока и его вспенивание. Пастеризации должно подвергаться молоко с кислотностью не более 22 ⁰Т. При большей кислотности белки молока при нагревании частично свертываются и на греющей поверхности пастеризатора образуется слой пригара, ухудшающий теплопроводность через стенки аппарата, что отражается на эффективности пастеризации. Молоко с кислотностью более 27 °Т пастеризации не подлежит, так как свертывается.

Наличие пены в молоке снижает эффективность его пастеризации. Причиной является слабый прогрев пены по сравнению с молоком. Микроорганизмы, находящиеся в пене, полностью не погибают. Наличие или отсутствие этих факторов нужно учитывать при установлении режимов пастеризации.

Для инженера-технолога представляется важным, что, исходя из теплофизических характеристик, пастеризация сливок должна проводиться при более жестких режимах, чем цельного молока или молочного белково-углеводного сырья.

В настоящее время классифицируются три основных режима пастеризации (табл.13).

Таблица 13

Режим пастеризации	Температура, ^0С	Время, с
Длительная	62 – 65	1800 (30 мин)
Кратковременная	71 -74	40
Моментальная (высокотемпературная)	85	8 - 10

Указанные режимы гарантирует эффективность пастеризации до 99,98 %.

Для длительной пастеризации используют водогрейные ванны, непосредственно заполняемые молоком ВДП-300, 600, 1000 с водяной нагреваемой рубашкой. Так же для длительности пастеризации используют универсальные молочные танки ТУМ-1200 и др.

Для кратковременной пастеризации используют пластинчатые пастеризационно-охладительные установки производительностью 5 -50 т/ч с автоматическим регулированием процесса (возврат непастеризованного молока) и записью температуры на термограммы, которые хранятся как документы строгой отчетности. В состав установок входит уравнительный бак, центробежный насос, пластинчатая установка, сепаратор-молокоочиститель, щит управления процессом. Молоко хорошо прогревается в тонком слое, значительно сохраняются вкусовые и пищевые свойства молока. Пластинчатые установки имеют 5 секций: 1,2 секции рекуперации (40-45 ⁰С, 65-70 ⁰С), 3 – пастеризации (76-78 ⁰С), 4 – водяного и 5 - рассольного охлаждения (4-6 ⁰С). Процесс идет непрерывно, конструкции аппаратов имеют незначительные размеры. Эффективность работы таких установок оценивается по регенерации тепла, которая достигает 90 - 98 %.

 В большей степени подавляются термофильные расы микроорганизмов. Однако кратковременная пастеризация вызывает более значительные изменения состава и свойств молока по сравнению с длительной пастеризацией.

Для моментальной пастеризации применяют трубчатые пастеризаторы, как правило двухсекционные: в 1-ой молоко нагревается водой до 50 ⁰С, во 2-ой – паром до 85-95 ⁰С. Недостатком является отсутствие возможности рекуперации тепла, отсутствие секции охлаждения. Можно использовать в производстве молочных консервов перед сгущением, где не требуется охлаждения.

Моментальная пастеризация осуществляется в пастеризационных установках пластинчатого или трубчатого типа. Достигается наибольшая эффективность пастеризации, процесс идет непрерывно, затрагиваются незначительные площади. Однако имеют место значительные физико-химические изменения молока.

На практике для различных видов (групп) молочных продуктов режимы пастеризации интерпретированы. Например, для цельномолочных напитков температура, как правило, превышает 74 –76 °С в течение 15 - 20 с; в сыроделии 68 – 72 °С от 1 до 40 с. Тепловая обработка молочного сырья для кисломолочных напитков с целью стабилизации проводится по режиму выше теплового порога денатурации сывороточных белков. В свою очередь, при пастеризации молочной сыворотки всегда есть опасность отложения денатурированных сывороточных белков на поверхности греющего аппарата.

После того, как процесс пастеризации проведен и микрофлора в нужной степени инактивирована, молоко подвергают немедленному охлаждению. Оснований для этого несколько.

1. В молоке одновременно с бактериями разрушается тиоцианатпероксидазная связь, т.е. нативная защита от микрофлоры утрачивает свою силу. В связи с этим обостряется потребность в применении искусственных приемов (охлаждение) защиты от оставшихся микроорганизмов.

2. Молоко необходимо предохранить от поражения вторичной микрофлорой, которое обсеменено оборудование (застойные зоны, поверхности под резиновыми прокладками).

3. Необходимо предохранить молоко от опасности размножения в нем патогенных форм микроорганизмов, которые могут попасть в него после пастеризации.

Кроме собственно тепловой пастеризации, эффективным способом обеззараживания является электропастеризация. При этом способе электроэнергия переходит в тепловую, в результате чего достигается очень быстрое уничтожение микрофлоры.

Стерилизация

Стерилизация – тепловая обработка молока при температуре выше 100 ⁰С. Проводится в целях получения безопасного в санитарно-гигиеническом отношении продукта и обеспечения его длительного хранения при температуре окружающей среды без изменений качества. При этом в продукте уничтожаются все микроорганизмы не только в вегетативной, но и в споровой форме.

В процессе стерилизации t и τ сохраняют ту же зависимость, что и при пастеризации.

Эффективность стерилизации Е_С определяется:

 

                              Е_С = lg10 С_Н – lg10 С_К                                 (18)

 

где С_Н и С_К – начальная и конечная (после стерилизации) концентрация спорообразующих микроорганизмов. Стерилизация эффективна, когда Е_С = 9-10.

В процессе стерилизации происходят более существенные изменения физико-химических свойств молока по сравнению с пастеризацией.

Под действием температуры более 100 ⁰С происходят глубокие изменения оболочек жировых шариков, вызывающие выталкивание молочного жира и объединение его в капли, свободно плавающие на поверхности. После обработки при температуре более 120 ⁰С жировые шарики теряют способность к отстаиванию и даже за 24 часа после обработки не всплывают на поверхность.

Тепловая обработка молока ухудшает его способность свертываться под действием сычужного фермента. Молоко, обработанное при температуре 120 ⁰С в течение 15 мин, совершенно не свертываются сычужным ферментом. Коагуляция казеина в свежем молоке возможна при температуре 145 ⁰С и выше. С повышением кислотности казеин коагулирует при низких температурах.

При повышении температуры выше 100 ⁰С молоко приобретает коричневый оттенок, в результате образования меланоидинов (аминокислота взаимодействует с лактозой). Кроме этого, при температуре более 100 ⁰С лактоза разлагается с образованием молочной, муравьиной и др. кислот, кислотность повышается на 1-2 ⁰Т.

В процессе высокотемпературной обработки происходит поляризация лактозы (образование лактулозы). Лактулоза обладает бифидогеннными свойствами, способствует лечению и профилактике заболеваний ЖКТ и печени.

Действие температуры более 100 ⁰С вызывает частичное разрушение всех витаминов молока. Витамин С разрушается практически полностью. Незначительные разрушения наблюдаются в содержании витамина А (10-13 %). В зависимости от режимов стерилизации витамины группы В разрушаются от 10 до 100 %.

В процессе тепловой обработки изменяется состав солей кальция: гидро- и дигидрофосфаты переходят в нерастворимый ортофосфат кальция_. В результате стерилизации количество ионно-молекулярного кальция снижается на 11-50 %.

При стерилизации усугубляются изменения сывороточных белков. Степень денатурации зависит от режимов стерилизации и составляет 50-88 %. В процессе стерилизации также может наблюдаться гидролиз белков, т.к. наблюдается увеличение небелкового азота.

Казеин является очень термоустойчивым белком, для его коагуляции необходима выдержка молока при Т = 130 ⁰С в течение 2-8 мин. Однако при высоких температурах изменяется состав и структура ККФК: отщепляются гликопептиды, органический фосфор и кальций, на поверхности мицелл казеина осаждаются денатурированный β-лактоглобулин, ортофосфат кальция. Эти факторы вызывают агрегацию мицелл казеина, увеличивается их размер, увеличивается вязкость молока и как следствие снижается термоустойчивость.

Так как белковые компоненты ферментов близки к сывороточным белкам, то при стерилизации большая часть ферментов молока инактивируется. Сравнительно устойчивы к нагреванию кислая фосфотаза, пероксидаза, бактериальные липазы и протеиназы, при ультравысокотемпературной обработке возможно сохранение активности этих ферментов, которая в последствие является причиной порчи стерилизованных продуктов. Некоторые из термостабильных ферментов обладают свойствами реактивации – восстановление активности в процессе хранения молочных продуктов.

При правильно проведенной стерилизации молоко приобретает привкус кипячения и ореховый привкус, обусловленный образованием сульфгидрильных групп, которые являются антиокислителями, препятствуют окислению и прогорканию жира.

Стерилизация в зависимости от применяемого оборудования может быть периодической, полунепрерывной и непрерывной.

Периодическая стерилизация производится в автоклавах вертикального и горизонтального типа. Подготовленное молоко разливают в бутылки и укупоривают металлическими крышками. Бутылки устанавливают в корзины и помещают в стерилизатор. Он герметически закрывается, воздух в нем замещается паром, давление повышается. Стерилизация идет при температуре 103-104 ⁰С и времени 40 мин. Затем пар сбрасывают, температура понижается до 100 ⁰С, молоко охлаждают, заполняя автоклав водой.

Наряду с периодичностью процесса (а, следовательно, трудо-емкостью) недостатком такой стерилизации является значительные изменения молока, длительное воздействие температуры приводит к интенсивно-бурой окраске молока. Сильно выраженному вкусу кипячения.

Полунепрерывная стерилизация осуществляется в стерилизаторах, выполненных в виде туннеля, состоящего из 11 камер, в которых последовательно осуществляется нагрев, стерилизация и охлаждение продукта. Стерилизация такого вида может осуществляться двумя путями: одноступенчатым и двухступенчатым. При одноступенчатом молоко подвергается стерилизации один раз в потоке, или после розлива – в бутылках. При двухступенчатом способе молоко стерилизуется дважды: до розлива – в потоке и после розлива – в бутылках.

Непрерывная стерилизация, являясь наиболее прогрессивной. Для стерилизации молока в бутылках используются четырехбашенные стерилизаторы (рис.8). Молоко стерилизуется в бутылках, движущихся по цепному транспортеру. Нагревание молока в стерилизаторах непрерывного действия происходит значительно быстрее, чем в автоклавах, что способствует лучшему сохранению качества. При движении бутылки с молоком переворачиваются 7 раз, что обеспечивает лучший прогрев молока.

Наиболее прогрессивный является стерилизация продукта в потоке при ультравысокотемпературном (УВТ) режиме (135-150 ⁰С) с выдержкой несколько секунд с последующим фасованием его в асептических условиях в стерильную тару. Такое молоко по своим качествам приближается к пастеризованному молоку.

УВТ стерилизация молока осуществляется путем косвенного нагрева в установках поверхностного типа (теплообменники трубчатые, пластинчатые) или путем прямого нагрева в пароконтактных установках.

При косвенном нагреве греющая среда (пар, горячая вода) обеспечивает нагревание молока до 135-138 ⁰С в течение 12-20 с. Повышение температуры стерилизации ведет к образованию пригара на теплопередающей поверхности, уменьшению питательной ценности и поэтому не рекомендуется.

При прямом нагреве продукт и греющая среда находятся в прямом контакте. Нагрев продукта осуществляется паром двумя способами: либо инжекцией пара в молоко, либо введением молока в пар. В 1-ом случае пар под давлением вводится в молоко, нагревая его в доли секунды до 140-150 ⁰С (уперизация). Во 2-ом случае молоко инжектируется в виде капель, струй или пленки в атмосферу пара (вакреация).

Пар должен быть сухим, насыщенным, без посторонних примесей и запахов, полученным из питьевой воды в специальных парогенераторах (кулинарный пар).

Основным преимуществом прямого нагрева является практически мгновенное нагревание всей массы продукта, без теплопередающей поверхности, что позволяет обрабатывать более вязкие продукты, работать длительно без промежуточной мойки (15-20 часов при высоком качестве сырья).

Недостатки прямого нагрева: высокая энергоемкость, низкий коэффициент рекуперации тепла (40-50 %), проблемы получения пара высокого качества и регулирования процесса удаления конденсата на стадии охлаждения продукта в вакуум-камере.

Процесс косвенного нагрева более простой, надежный, менее энергоемкий, рекуперация тепла составляет 70-90 %. Однако сокращенное время работы 6-12 часов, наличие пригара в секциях нагрева и стерилизации, может снизить время работы и до 4 часов.

Качество молока, полученное прямым и косвенным методами, существенно не различается. Поэтому при выборе способа стерилизации и типа установок для производства стерилизованных молочных продуктов следует исходить из условий производства.

 

Вопросы для контроля изучения материала лекции

1. Охлаждение. Сущность процесса?

2. Изменения в молочном сырье в процессе охлаждения?

3. Замораживание молочного сырья?

4. Изменения в молочном сырье в процессе замораживания. Практическое применение замораживания?

5. Пастеризация. Цели пастеризации?

6. Теоретические основы пастеризации?

7. Изменения компонентов молока, происходящие в процессе пастеризации?

8. Факторы, влияющие на эффективность пастеризации?

9. Режимы пастеризации?

10. Стерилизация. Изменения, происходящие в процессе стерилизации?

11. Виды стерилизации. Аппаратурное оформление процесса?

 

 

ЛЕКЦИЯ №8  Химические и физические способы обработки молочного сырья

 

ПЛАН

1. Химические способы обработки.

2. Физические способы обработки.