Пастеризація є обов'язковою технологічною операцією при виробництві молочних продуктів.
1. Знищення патогенної мікрофлори, отримання продукту, безпечного для споживача в санітарно-гігієнічному відношенні.
2. Зниження загальної бактеріального обсіменіння, руйнування ферментів сирого молока, що викликають псування пастеризованого молока, що знижують його стійкість в зберіганні.
3. Направлене зміна фізико-хімічних властивостей молока для отримання заданих властивостей готового продукту, зокрема, органолептичних властивостей, в'язкості, щільності згустку і т.д.
Основними критеріями надійності пастеризації є режим термічної обробки, при якому забезпечується загибель найбільш стійкого з патогенних мікроорганізмів - туберкульозної палички. Встановлено, що руйнування в молоці ферменту фосфатази, відбувається після відмирання неспороутворюючих патогенних бактерій. Наприклад, при температурі 75 ° С збудник туберкульозу гине через 10-12 сек, а фосфатаза при цій температурі руйнується тільки через 23 сек. Звідси непрямим показником ефективності пастеризації є руйнування в молоці ферменту фосфатази, що має температурний оптимум трохи вище, ніж у туберкульозної палички.
Ефективність пастеризації в процентах виражається відношенням кількості знищених клітин до змісту бактеріальних клітин в сирому молоці. При правильному веденні процесу пастеризації ефективність досягає 99,99%.
Режими пастеризації молока
На підприємствах молочної промисловості застосовують такі режими пастеризації.
1. Тривала пастеризація здійснюється при температурі 63-65 ° Сс витримкою 30 хв (обладнання - ванни тривалої пастеризації, танки універсальні). Недоліки: тривалий процес, не вбивається вся мікрофлора.
2. Короткочасна пастеризація здійснюється при температурі (76 ± 2) ° Сс витримкою 20 сек (обладнання - пластинчасті пастеризаційно-охолоджувач-тільні установки). Переваги: процес відбувається в потоці без доступу повітря, зберігаються вітаміни.
3. Миттєва пастеризація здійснюється при температурі 85-87 ° С без витримки (обладнання - трубчасті пастеризатори). Недолік - відсутність секції регенерації.
При виборі виробничих режимів пастеризації поряд з необхідністю придушення мікрофлори враховують і особливості технології того чи іншого молочного продукту. Так, при виготовленні сичужних сирів температура пастеризації встановлюється в межах 72-76 ° С, щоб не викликати денатурації і переходу в сирну масу сироваткових білків. При виробництві кисломолочних продуктів, навпаки, температуру пастеризації підвищують до 95 ° C, щоб надати тепловий вплив на білкову систему молока, з метою забезпечення гарної консистенції кисломолочних продуктів.
Після процесу пастеризації, в результаті чого мікрофлора в потрібному ступені інактивована, молоко найчастіше піддають охолодженню. Це робиться з наступних причин:
- в молоці одночасно з бактеріями при нагріванні руйнується природна антибактеріальна система, в зв'язку з цим загострюється потреба в застосуванні штучних прийомів захисту від розвитку зберегли свою життєдіяльність мікроорганізмів;
- молоко необхідно захистити від ураження вторинної мікрофлорою, яка з плином часу адаптується до умов експлуатації обладнання для пастеризації і розвивається в місцях, ускладнених для механізованого миття та дезінфекції (під гумовими прокладками);
- молоко необхідно захистити від небезпеки розмноження в ньому патогенних форм мікроорганізмів, які можуть потрапити в молоко після пастеризації через повітря, руки обслуговуючого персоналу, погано промиті частини обладнання.
Фактори, що впливають на ефективність пастеризації
Основними факторами, що впливають на ефективність пастеризації є температура нагрівання і час її впливу на молоко.
Численними дослідженнями встановлено залежність тривалості витримки (z) від температури пастеризації (t).
lnz = 36,84 - 0,48t (16)
Режими пастеризації, певні з цього рівняння, гарантують дезактіваціютуберкулезной і кишкової палички. Знаючи температуру пастеризації, з цього рівняння визначають час. Дані представлені нижче.
З наведених даних видно, що досить витримати молоко протягом 3,7 сек при 74 ° C, щоб повністю знищити всі мікроорганізми в молоці. У промисловості для забезпечення повної гарантії безпеки продукту в мікробіологічному відношенні час витримки молока при цій температурі збільшено до 20 сек.
Крім температури нагрівання і тривалості її впливу на молоко, ефективність пастеризації залежить також від цілого ряду другорядних факторів. Розглянемо ці чинники.
Ступінь обсіменіння. У процесі пастеризації в молоці зберігається деяка кількість мікроорганізмів, що становить десяті або соті долі відсотків від їх загальної кількості. У зв'язку з цим в молоці з більшою первісної обсемененностью після теплової обробки залишається більшу кількість мікроорганізмів, це в основному термофільні раси, розвиток яких в пастеризоване молоко також небажано.
Вік бактеріальної клітини. Бактеріальна клітина в залежності від віку проявляє різну чутливість до дії високих температур. Молоді клітини, що з'явилися в молоці за кілька годин до пастеризації, гинуть, швидше, ніж старі клітини. Тому тривале зберігання небажано, навіть охолодженого молока.
Механічна забрудненість молока. В частинках механічної домішки і слизу знаходиться значна кількість бактерій. Ці частинки прогріваються важче, тому перед пастеризацією молоко необхідно очистити.
Період отримання молока. Стійкість мікроорганізмів молока до дії високих температур дещо змінюється в залежності від умов утримання худоби. У молоці, отриманому в пасовищний період, після пастеризації залишається мікроорганізмів в 3-5 разів, менше ніж в молоці, отриманому в стійловий період.
Кислотність молока і його спінювання. Пастеризація молока виробляється при кислотності не вище 22 ° Т, так як при більшій кислотності білки молока при нагріванні частково згортаються і на гріючої поверхні пастеризатора утворюється шар пригару. Цей шар погіршує теплопровідність через греющую поверхню пастеризатора, що відбивається на ефективності пастеризації.
При великому піноутворенні мікроорганізми, що знаходяться в піні, не знищуються через слабке прогрівання піни, що також знижує ефективність пастеризації.
Вплив пастеризації на склад, властивості і кількість бактерій молочної сировини. Пастеризація в тій чи іншій мірі змінює фізико-хімічні та біохімічні властивості і складові частини молока. Чим сильніше ефект теплової обробки, тим помітніше зміни компонентів молока.
Найбільш істотним змінам піддається білкова система, її структура. Масштаб цих змін в першу чергу визначається рівнем активної кислотності.
Особливо чутливі до температурних впливів сироваткові білки. При нагріванні молока до 100 ° C вони денатурують практично повністю. Частково вони осідають на гріючих поверхнях, частково знаходяться в денатурованому стані в молоці. В результаті появи сульфгідрильних груп-SН сірковмісних амінокислот молоко набуває специфічного, горіховий присмак.
Казеїн також зазнає змін при тепловій обробці. Нагрівання молока до 100 ° C призводить до часткового комплексообразованию казеїну і сироваткових білків, а також комплексобразованію междуa-, b-, g-формами казеїну, що відбивається на здатності до кислотного і сичужний згортання. Коагуляція казеїну з нагрітого до 100 ° С молока підвищує ступінь використання білків молока за рахунок спільного осадження казеїну і денатурованих сироваткових білків.
Солі молока значно змінюються при нагріванні його до 95 ° С і особливо при тривалому витримуванні при високих температурах. Фосфорнокислиє і лимоннокисле кальцієві солі з розчинного стану переходять в нерозчинний стан, що сприяє утворенню молочного каменю на нагрівають стінках теплообмінників. Знижується поживна цінність молока і змінюється якісний стан його солей, що важливо враховувати при виробленні сиру і сирів.
Молочний цукор при нагріванні до 100 ° С практично не змінюється. Більш висока температура і тривала витримка викликають розкладання молочного цукру, що обумовлює деяке підвищення кислотності молока.
Як же впливає підвищення температури на жирову фазу молока? При незначному нагріванні всередині захисних оболонок починає плавитися жир, при температурі 61 ° С стає помітним зміна в білкової частини оболонок. Наслідком цих змін є зменшення відстою вершків. При підвищенні температури до 100 ° C можлива деструкція оболонок жирових кульок і, відповідно, поява вільного молочного жиру.
Теплова обробка призводить до змін в вітамінному складі молока, особливо при високотемпературній обробці з тривалої витримкою. Цьому сприяє контакт молока з киснем повітря. При звичайних режимах пастеризації втрачається до 12% вітамінів, а при високотемпературних - до 40%.
Ферменти при нагріванні молока до 60 ° С руйнуються незначно. Більш висока температурна обробка призводить до знищення більшості ферментів (ліпази, фосфатази і пероксидази).
Мікрофлора, яка залишається в молоці після пастеризації, називається залишковою. Характер залишкової мікрофлори залежить в першу чергу від режимів пастеризації. Так, мікрофлора молока, пастеризованого при 85 ° С без витримки, складається з термостійких молочнокислих паличок і бактеріальних спор. При короткочасної і тривалої пастеризації в якості залишкової мікрофлори переважають термофільні молочнокислі стрептококи і палички, ентерококи, мікрококи, бактеріальні спори і бактеріофаги.